oppimistulokset
- tunnistavat virusten perusmuodot
virukset ovat soluttomia eli ne ovat biologisia kokonaisuuksia, joilla ei ole solurakennetta. Siksi niistä puuttuu suurin osa solujen komponenteista, kuten organelleista, ribosomeista ja plasmakalvosta. Virioni koostuu nukleiinihappoytimestä, uloimmasta proteiinipäällysteestä eli kapsidista ja joskus uloimmasta kuoresta, joka koostuu isäntäsolusta johdetuista proteiini-ja fosfolipidikalvoista. Virukset voivat myös sisältää kapsidin sisällä tai viruksen perimään kiinnittyneitä lisäproteiineja, kuten entsyymejä. Selvin ero eri virussukujen jäsenten välillä on niiden morfologian vaihtelu, joka on varsin vaihtelevaa. Mielenkiintoinen piirre viruksen monimutkaisuus on, että monimutkaisuus isäntä ei välttämättä korreloi monimutkaisuus virionin. Itse asiassa jotkin monimutkaisimmista virionrakenteista löytyvät bakteriofageista-viruksista, jotka tartuttavat yksinkertaisimpia eläviä organismeja, bakteereja.
Nukleiinihappotyypit
toisin kuin lähes kaikki elävät organismit, jotka käyttävät DNA: ta geneettisenä materiaalinaan, virukset voivat käyttää joko DNA: ta tai RNA: ta. Viruksen ydin sisältää perimän eli viruksen koko geneettisen sisällön. Viruksen genomit ovat yleensä pieniä ja sisältävät vain sellaisia proteiineja koodaavia geenejä, joita virus ei voi saada isäntäsolusta. Tämä geneettinen materiaali voi olla yksi – tai kaksijuosteinen. Se voi olla myös lineaarinen tai pyöreä. Siinä missä useimmat virukset sisältävät yhden nukleiinihapon, toisissa genomit ovat jakautuneet useisiin segmentteihin. Influenssaviruksen RNA-genomi on segmentoitunut, mikä osaltaan vaikuttaa sen vaihteluun ja jatkuvaan evoluutioon ja selittää, miksi sitä vastaan on vaikea kehittää rokotetta.
DNA-viruksissa viruksen DNA ohjaa isäntäsolun replikaatioproteiineja syntetisoimaan uusia kopioita viruksen perimästä ja litteroimaan ja kääntämään kyseisen perimän virusproteiineiksi. DNA-virusten aiheuttamia ihmisten sairauksia ovat muun muassa vesirokko, hepatiitti B ja adenovirukset. Sukupuoliteitse tarttuvia DNA-viruksia ovat muun muassa herpesvirus ja ihmisen papilloomavirus (HPV), joka on yhdistetty kohdunkaulan syöpään ja sukuelinten visvasyyliin.
RNA-virukset sisältävät geneettisenä materiaalinaan vain RNA: ta. Replikoidakseen genominsa isäntäsolussa RNA-virusten on koodattava omat entsyyminsä, jotka voivat monistaa RNA: ta RNA: ksi tai retroviruksissa DNA: ksi. Nämä RNA-polymeraasientsyymit tekevät todennäköisemmin kopiointivirheitä kuin DNA-polymeraasit ja tekevät siksi usein virheitä transkription aikana. Tästä syystä RNA-viruksissa tapahtuu mutaatioita useammin kuin DNA-viruksissa. Tämä saa ne muuttumaan ja sopeutumaan nopeammin isäntäänsä. RNA-virusten aiheuttamia ihmisten sairauksia ovat muun muassa influenssa, hepatiitti C, tuhkarokko ja vesikauhu. Sukupuoliteitse tarttuva HI-virus on RNA-retrovirus.
morfologia
viruksia on monenmuotoisia ja-kokoisia, mutta nämä ominaisuudet ovat yhdenmukaisia kunkin virusperheen osalta. Kuten olemme nähneet, kaikilla virioneilla on nukleiinihapon genomi, jota suojaa suojakapsidi. Kapsidin proteiinit koodataan viruksen genomiin, ja niitä kutsutaan kapsomeereiksi. Jotkin viruskapsidit ovat yksinkertaisia kierteitä tai monitahokkaita ”palloja”, kun taas toiset ovat rakenteeltaan melko monimutkaisia (Kuva 1).
yleensä virusten kapsidit luokitellaan neljään ryhmään: kierteiset, ikosaedriset, vaipalliset ja pää-ja häntälehdet. Kierteiset kapsidit ovat pitkiä ja lieriömäisiä. Monet kasvivirukset ovat kierteisiä, muun muassa TMV. Ikosaedriset virukset ovat muodoltaan karkeasti pallomaisia, kuten poliovirukset tai herpesvirukset. Vaipallisissa viruksissa on kalvoja, jotka ovat peräisin kapsideja ympäröivästä isäntäsolusta. Eläinvirukset, kuten HIV, ovat usein vaipallisia. Pää-ja häntävirukset tartuttavat bakteereja ja niillä on ikosaedrivirusten kaltainen pää ja kierteisvirusten muotoinen pyrstö.
kuva 2. Virus ja sen isäntäproteiini. HI-virus sitoo ihmisen solujen pinnalla olevaa CD4-reseptoria. CD4-reseptorit auttavat valkosoluja kommunikoimaan immuunijärjestelmän muiden solujen kanssa, kun ne tuottavat immuunivasteen. (luotto: NIAID, NIH)
monet virukset käyttävät jonkinlaista glykoproteiinia kiinnittyäkseen isäntäsoluihinsa virusreseptoreiksi kutsuttujen solun molekyylien välityksellä. Näiden virusten osalta tarvitaan kiinnittymistä solukalvon myöhempään tunkeutumiseen; vasta tunkeutumisen jälkeen virus voi suorittaa replikaationsa solun sisällä. Virusten käyttämät reseptorit ovat molekyylejä, joita on normaalisti solupinnoilla ja joilla on omat fysiologiset tehtävänsä. Näyttää siltä, että virukset ovat yksinkertaisesti kehittyneet hyödyntämään näitä molekyylejä omaan replikaatioonsa. Esimerkiksi HIV käyttää CD4-molekyyliä t-lymfosyyteissä yhtenä reseptoreistaan (kuva 2). CD4 on solun adheesiomolekyyliksi kutsuttu molekyylityyppi, jonka tehtävänä on pitää erityyppiset immuunisolut lähellä toisiaan T-lymfosyyttien immuunivasteen syntymisen aikana.
yksi monimutkaisimmista tunnetuista virioneista, Escherichia coli-bakteeria infektoiva T4-bakteriofagi, on häntärakenne, jota virus käyttää kiinnittyäkseen isäntäsoluihin, ja päärakenne, jossa sen DNA on.
Adenovirus, vaipaton eläinvirus, joka aiheuttaa ihmisillä hengityselinsairauksia, käyttää kapsomeereistaan ulkonevia glykoproteiinipiikkejä kiinnittyäkseen isäntäsoluihin. Vaipattomia viruksia ovat myös ne, jotka aiheuttavat poliota (poliovirus), syylät (papilloomavirus) ja hepatiitti A (hepatiitti A-virus).
Vaipalliset virionit, kuten influenssavirus, koostuvat nukleiinihaposta (RNA influenssan tapauksessa) ja kapsidiproteiineista, joita ympäröi viruksen koodaamia proteiineja sisältävä fosfolipidikaksikerroksinen kuori. Viruksen kuoreen upotettuja glykoproteiineja käytetään kiinnittymään isäntäsoluihin. Muita kirjekuoriproteiineja ovat kirjekuorta stabiloivat matriisiproteiinit, joilla on usein rooli jälkeläisten virionien kasautumisessa. Vesirokko, HIV ja sikotauti ovat muita esimerkkejä virusten aiheuttamista taudeista kirjekuorilla. Kuoren haurauden vuoksi vaipattomat virukset kestävät paremmin lämpötilan, pH: n ja joidenkin desinfiointiaineiden muutoksia kuin vaipalliset virukset.
kaiken kaikkiaan virionin muoto ja kuoren esiintyminen tai puuttuminen kertovat vain vähän siitä, mitä tautia virus voi aiheuttaa tai mitä lajia se voi tartuttaa, mutta ne ovat silti hyödyllisiä keinoja viruksen luokittelun aloittamiseksi (kuva 3).
käytännön kysymys
kuva 3. Monimutkaisia Viruksia. Virukset voivat olla muodoltaan joko monimutkaisia tai suhteellisen yksinkertaisia. Kuvassa on kolme suhteellisen monimutkaista virionia: bakteriofagi T4, jonka DNA: ta sisältävä pääryhmä ja isäntäsoluihin kiinnittyvät häntäsyyt; adenovirus, joka käyttää kapsidinsa piikkejä sitoutuakseen isäntäsoluihin, ja influenssavirus, joka käyttää kuoreensa upotettuja glykoproteiineja sitoutuakseen isäntäsoluihin. Influenssaviruksessa on myös kuoren sisäisiä matriisiproteiineja, jotka auttavat virionin muodon vakauttamisessa. (luotto ”bacteriophage, adenovirus”: modification of work by NCBI, NIH; luotto” influenza virus”: modification of work by Dan Higgins, Centers for Disease Control and Prevention)
Mikä seuraavista viruksen rakennetta koskevista lausunnoista on totta?
- kaikki virukset koteloituvat viruksen kalvoon.
- kapsomeeri koostuu pienistä proteiinialayksiköistä, joita kutsutaan kapsideiksi.
- DNA on kaikkien virusten geneettinen materiaali.
- glykoproteiinit auttavat virusta kiinnittymään isäntäsoluun.
kokeile sitä
Osallistu!
paranna tätä sivunumeroa enemmän