Įvadas
Bendroji virusologija tiria virusų prigimtį, jų struktūrą, dauginimąsi, biochemiją ir genetiką. Medicinos, veterinarijos ir žemės ūkio virusologija tiria patogeninius virusus, jų infekcines savybes, kuria priemones jų sukeliamų ligų profilaktikai, diagnostikai ir gydymui.
Virusologija sprendžia fundamentalias ir taikomąsias problemas ir yra glaudžiai susijusi su kitais mokslais. Virusų, ypač bakteriofagų, atradimas ir tyrimas labai prisidėjo prie jų formavimosi ir vystymosi molekulinė biologija. Virusologijos šaka, tirianti paveldimas virusų savybes, yra glaudžiai susijusi su molekuline genetika. Virusai yra ne tik tyrimo objektas, bet ir molekulinių genetinių tyrimų įrankis, siejantis virusologiją su genų inžinerija. Virusai yra sukėlėjai užkrečiamos ligosžmonės, gyvūnai, augalai, vabzdžiai. Šiuo požiūriu virusologija yra glaudžiai susijusi su medicina, veterinarija, fitopatologija ir kitais mokslais.
XIX amžiaus pabaigoje atsiradusi kaip žmonių ir gyvūnų patologijos, kita vertus, fitopatologijos šaka, virusologija tapo savarankišku mokslu, teisėtai užimančiu vieną pagrindinių biologijos mokslų vietų.
1 skyrius. Virusologijos istorija
1.1. Virusų atradimas
Virusologija yra jaunas mokslas, turintis šiek tiek daugiau nei 100 metų istoriją. Pradėjusi savo kelionę kaip mokslas apie virusus, sukeliančius žmonių, gyvūnų ir augalų ligas, virusologija šiuo metu vystosi pagrindinių dėsnių tyrimo kryptimi. šiuolaikinė biologija molekuliniu lygmeniu, remiantis tuo, kad virusai yra biosferos dalis ir svarbus organinio pasaulio evoliucijos veiksnys.
Virusologijos istorija neįprasta tuo, kad viena iš jos temų – virusinės ligos – buvo pradėta tyrinėti gerokai anksčiau nei buvo atrasti tikrieji virusai. Virusologijos istorijos pradžia – kova su infekcinėmis ligomis, o tik vėliau – laipsniškas šių ligų šaltinių atskleidimas. Tai patvirtina Edwardo Jennerio (1749-1823) darbai raupų profilaktikai ir Louiso Pasteuro (1822-1895) darbai su pasiutligės sukėlėju.
Nuo neatmenamų laikų raupai buvo žmonijos rykštė, nusinešusi tūkstančius gyvybių. Raupų infekcijos aprašymai randami seniausių kinų ir indų tekstų rankraščiuose. Pirmasis raupų epidemijų paminėjimas Europos žemyne datuojamas VI mūsų eros amžiuje (etiopijos armijos karių epidemija, apgulusi Meką), po kurios buvo nepaaiškinamas laikotarpis, kai apie raupų epidemijas nebuvo užsiminta. Raupai vėl pradėjo klajoti žemynuose XVII amžiuje. Pavyzdžiui, Šiaurės Amerikoje (1617-1619) 9/10 gyventojų mirė Masačusetse, Islandijoje (1707) po raupų epidemijos iš 57 tūkstančių žmonių liko tik 17 tūkst., Eastham mieste (1763). iš 1331 gyventojo liko 4 žmonės. Šiuo atžvilgiu kovos su raupais problema buvo labai opi.
Raupų profilaktikos metodas skiepijant, vadinamas varioliacija, buvo žinomas nuo seniausių laikų. Užuominos apie varioliacijos naudojimą Europoje datuojamos XVII amžiaus viduryje, o nuorodos į ankstesnę patirtį Kinijoje. Tolimieji Rytai, Turkijoje. Varioliacijos esmė buvo ta, kad pacientų, sergančių lengva raupų forma, pustulių turinys buvo patekęs į nedidelę žmogaus odos žaizdą, dėl kurios susirgo lengva ir išvengta ūmios formos. Tačiau tuo pat metu išliko didelis pavojus susirgti sunkia raupų forma, o paskiepytų asmenų mirtingumas siekė 10 proc. Jenner padarė revoliuciją raupų prevencijai. Jis pirmasis atkreipė dėmesį į tai, kad lengvai progresuojančiais karvių raupais sirgę žmonės raupais vėliau niekada nesirgo. 1796 m. gegužės 14 d. Jenner į Jameso Phipso, kuris niekada nebuvo sirgęs raupais, žaizdą skysčio iš karvių raupais sirgusios melžėjos Saros Selmes pustulių. Dirbtinės infekcijos vietoje berniukui atsirado tipiškų pustulių, kurios išnyko po 14 dienų. Tada Jenner į berniuko žaizdą įnešė labai užkrečiamą medžiagą iš raupais sergančio paciento pustulių. Berniukas nesusirgo. Taip gimė ir pasitvirtino vakcinacijos idėja (iš lotyniško žodžio vacca – karvė). Jennerio laikais vakcinacija buvo suprantama kaip vakcinos užkrečiamosios medžiagos patekimas į žmogaus organizmą, siekiant užkirsti kelią raupais užsikrėsti raupais. Vakcinos terminas buvo taikomas medžiagai, kuri apsaugojo nuo raupų. Nuo 1840 metų raupų vakcina pradėta gauti užkrečiant veršelius. Žmogaus raupų virusas buvo atrastas tik 1904 m. Taigi, raupai yra pirmoji infekcija, nuo kurios buvo panaudota vakcina, tai yra pirmoji kontroliuojama infekcija. Skiepijimo nuo raupų pažanga paskatino jų išnaikinimą pasauliniu mastu.
Šiais laikais vakcinacija ir vakcina vartojamos kaip bendrieji skiepų ir skiepijimo medžiagos terminai.
Pasteras, iš esmės nieko konkretaus nežinojęs apie pasiutligės priežastis, išskyrus neginčijamą jos infekcinio pobūdžio faktą, naudojo ligos sukėlėjo susilpninimo (silpninimo) principą. Siekiant susilpninti pasiutligės sukėlėjo patogenines savybes, buvo panaudotas triušis, į kurio smegenis buvo suleistas nuo pasiutligės nugaišusio šuns smegenų audinys. Nugaišus triušiui, jo smegenų audinys buvo įvestas kitam triušiui ir t.t.. Iki patogeno prisitaikymo prie triušio smegenų audinio buvo atlikta apie 100 pasažų. Įvedamas po oda į šuns kūną, jis parodė tik vidutines patogeniškumo savybes. Toks "perauklėjęs" patogenas Pasteur vadinamas "fiksuotu", priešingai nei "laukinis", kuriam būdingas didelis patogeniškumas. Vėliau Pasteur sukūrė imuniteto sukūrimo metodą, susidedantį iš daugybės injekcijų su palaipsniui didėjančiu fiksuoto patogeno kiekiu. Praėjęs šuo pilnas kursas buvo nustatytas visiškai atsparus infekcijai. Pasteur padarė išvadą, kad infekcinės ligos vystymosi procesas iš esmės yra mikrobų kova su organizmo apsauga. "Kiekviena liga turi turėti savo patogeną, ir mes turime prisidėti prie imuniteto šiai ligai susidarymo paciento kūne", - sakė Pasteur. Vis dar nesuprasdamas, kaip organizmas formuoja imunitetą, Pasteras sugebėjo panaudoti savo principus ir nukreipti šio proceso mechanizmus žmogaus labui. 1885 m. liepą Pasteuras turėjo galimybę išbandyti „fiksuoto“ pasiutligės sukėlėjo savybes ant vaiko, kurį įkando pasiutęs šuo. Berniukui buvo suleistos serijos vis nuodingesnės medžiagos, o paskutinėje injekcijoje jau buvo visiškai patogeniška ligos sukėlėjo forma. Berniukas liko sveikas. Pasiutligės virusą Remlenge atrado 1903 m.
Reikėtų pažymėti, kad nei raupų, nei pasiutligės virusas nebuvo pirmasis atrastas virusas, užkrėstas gyvūnais ir žmonėmis. Pirmoji vieta teisėtai priklauso snukio ir nagų ligos virusui, kurį 1898 m. atrado Leffleris ir Froschas. Šie tyrėjai, naudodami kelis filtravimo agento praskiedimus, parodė jo toksiškumą ir padarė išvadą apie jo korpuskulinį pobūdį.
Iki XIX amžiaus pabaigos paaiškėjo, kad nemažai žmonių ligų, tokių kaip pasiutligė, raupai, gripas, geltonoji karštligė, yra infekcinės, tačiau bakteriologiniais metodais jų sukėlėjai nebuvo nustatyti. Grynųjų bakterijų kultūrų technikos pradininko Roberto Kocho (1843–1910) darbo dėka tapo įmanoma atskirti bakterines ir nebakterines ligas. 1890 metais X higienistų suvažiavime Kochas buvo priverstas pareikšti, kad „... išvardintomis ligomis turime reikalą ne su bakterijomis, o su organizuotais patogenais, kurie priklauso visai kitai mikroorganizmų grupei“. Šis Kocho pareiškimas rodo, kad virusai nebuvo atrasti atsitiktinis įvykis. Suformuluota mintis apie originalios infekcinių ligų sukėlėjų grupės egzistavimą ne tik patirtis dirbant su gamtoje nesuvokiamais patogenais, bet ir supratimas apie tai, kas vyksta. bakterinė prigimtis. Liko eksperimentiškai įrodyti savo egzistavimą.
Pirmąjį eksperimentinį naujos infekcinių ligų sukėlėjų grupės egzistavimo įrodymą gavo mūsų tautietis augalų fiziologas Dmitrijus Iosifovičius Ivanovskis (1864-1920), tirdamas tabako mozaikos ligas. Tai nenuostabu, nes augaluose dažnai buvo stebimos epideminio pobūdžio infekcinės ligos. Dar 1883-84 m. Olandų botanikas ir genetikas de Vriesas pastebėjo žaliuojančių gėlių epidemiją ir užsiminė apie infekcinį ligos pobūdį. 1886 metais Olandijoje dirbęs vokiečių mokslininkas Mayeris įrodė, kad mozaikine liga sergančių augalų syvai, užkrėsti, sukelia tą pačią augalų ligą. Meyeris buvo tikras, kad ligos kaltininkas yra mikroorganizmas, ir nesėkmingai jo ieškojo. XIX amžiuje tabako ligos sukėlė didžiulė žalažemės ūkis mūsų šalyje. Šiuo atžvilgiu tabako ligų tirti į Ukrainą buvo išsiųsta tyrėjų grupė, kuriai, būdama Sankt Peterburgo universiteto studentė, buvo D.I. Ivanovskis. Tyrinėdamas ligą, kurią 1886 m. Mayeris apibūdino kaip mozaikinę tabako ligą, D.I. Ivanovskis ir V.V. Polovcevas padarė išvadą, kad tai reiškia du įvairių ligų. Vieną jų – „kaspinėlį“ – sukelia grybelis, o kitą – neaiškios kilmės. Tabako mozaikos ligos tyrimą tęsė Ivanovskis Nikitsky botanikos sode, vadovaujamas akademiko A.S. Famicinas. Naudodamas sergančio tabako lapo sultis, filtruotas per Chamberlain žvakę, kurioje išlieka mažiausios bakterijos, Ivanovskis sukėlė ligą tabako lapuose. Užkrėstų sulčių auginimas dirbtinėse maistinėse terpėse nedavė rezultatų, o Ivanovskis daro išvadą, kad ligos sukėlėjas yra neįprasto pobūdžio - jis filtruojamas per bakterinius filtrus ir negali augti dirbtinėje maistinėje terpėje. Kaitinant sultis 60-70 °C temperatūroje, jos neteko užkrėsti, o tai bylojo apie gyvą ligos sukėlėjo prigimtį. Ivanovskis pirmą kartą pavadintas naujo tipo patogenas „filtruojamos bakterijos“. D.I. darbo rezultatai. Ivanovskis buvo jo disertacijos, pristatytos 1888 m., ir paskelbtos knygoje „Apie dvi tabako ligas“ 1892 m., pagrindas. Šie metai laikomi virusų atradimo metais.
Tam tikrą laiką užsienio leidiniuose virusų atradimas buvo siejamas su olandų mokslininko Beyerinko (1851-1931), kuris taip pat tyrė tabako mozaikos ligą ir paskelbė savo eksperimentus 1898 m., vardu. Beyerinkas įdėjo filtruotas užkrėstas augalas agaro paviršiuje, inkubuojamas ir jo paviršiuje gautos bakterijų kolonijos. Po to buvo pašalintas viršutinis agaro sluoksnis su bakterijų kolonijomis, o vidinis sluoksnis buvo panaudotas sveikam augalui užkrėsti. Augalas serga. Iš to Beijerinckas padarė išvadą, kad ligos priežastis – ne bakterijos, o kažkokia skysta medžiaga, galinti prasiskverbti pro agarą, ir sukėlėją pavadino „skystu gyvu užkratu“. Dėl to, kad Ivanovskis tik detaliai aprašė savo eksperimentus, tačiau nekreipė deramo dėmesio į nebakterinį patogeno pobūdį, susidarė klaidingas situacijos supratimas. Ivanovskio kūryba išgarsėjo tik po to, kai Beijerinckas pakartojo ir išplėtė savo eksperimentus ir pabrėžė, kad Ivanovskis pirmą kartą įrodė būtent tipiškiausios virusinės tabako ligos sukėlėjo nebakterinį pobūdį. Pats Beijerinckas pripažino Ivanovskio pirmenybę ir šiuo metu D. I. virusų atradimo prioritetą. Ivanovskis yra pripažintas visame pasaulyje.
Žodis VIRUSAS reiškia nuodus. Šį terminą Pasteur vartojo, kalbėdamas apie užkrečiamą pradžią. Reikia pažymėti, kad XIX amžiaus pradžioje visi patogeniniai sukėlėjai buvo vadinami žodžiu virusas. Tik po to, kai paaiškėjo bakterijų, nuodų ir toksinų prigimtis, terminai „ultravirusas“, o vėliau tiesiog „virusas“ pradėjo reikšti „naujo tipo filtruojamus patogenus“. Sąvoka „virusas“ plačiai įsigalėjo mūsų amžiaus 30-aisiais.
Dabar aišku, kad virusams būdingas visur esantis, tai yra platinimo visur. Virusai užkrečia visų gyvų karalysčių atstovus: žmones, stuburinius ir bestuburius, augalus, grybus, bakterijas.
Pirmąjį pranešimą apie bakterinius virusus Hankinas pateikė 1896 m. Pasteur instituto kronikoje jis teigė, kad „... kai kurių Indijos upių vanduo turi baktericidinį poveikį...“, kuris neabejotinai yra susijęs su bakteriniai virusai. 1915 m. Twoorth Londone, tirdamas bakterijų kolonijų lizės priežastis, aprašė „lizės“ perdavimo naujoms kultūroms per kelias kartas principą. Jo darbas, kaip dažnai nutinka, iš tikrųjų liko nepastebėtas, o po dvejų metų, 1917 m., kanadietis de Hérelle iš naujo atrado bakterijų lizės reiškinį, susijusį su filtravimo agentu. Jis pavadino šį agentą bakteriofagu. De Hérelle manė, kad yra tik vienas bakteriofagas. Tačiau Barneto, dirbusio Melburne 1924–1934 m., tyrimai parodė, kad bakterijų virusų fizinės ir biologinės savybės yra labai įvairios. Bakteriofagų įvairovės atradimas sukėlė didelį mokslinį susidomėjimą. Trečiojo dešimtmečio pabaigoje trys tyrėjai – fizikas Delbrückas, bakteriologai Luria ir Hershey, dirbę JAV, sukūrė vadinamąją „fagų grupę“, kurios tyrimai bakteriofagų genetikos srityje galiausiai paskatino naujo mokslo gimimą. molekulinė biologija.
Vabzdžių virusų tyrimas gerokai atsiliko nuo stuburinių ir žmonių virusologijos. Dabar aišku, kad vabzdžiais užkrečiančius virusus sąlygiškai galima suskirstyti į 3 grupes: vabzdžių virusus, gyvūnų ir žmonių virusus, kuriems vabzdžiai yra tarpiniai šeimininkai, ir augalų virusus, kurie taip pat užkrečia vabzdžius.
Pirmasis identifikuotas vabzdžių virusas yra šilkaverpių geltos virusas (šilkaverpių poliedrozės virusas, pavadintas Bollea stilpotiae). Dar 1907 metais Provacekas įrodė, kad išfiltruotas sergančių lervų homogenatas yra užkrečiamas sveikoms šilkaverpių lervoms, tačiau tik 1947 metais vokiečių mokslininkas Bergoldas atrado lazdelės formos viruso daleles.
Vienas iš vaisingiausių tyrimų virusologijos srityje yra Reido tyrimas apie geltonosios karštinės prigimtį JAV armijos savanoriams 1900–1901 m. Įtikinamai įrodyta, kad geltonąją karštligę sukelia filtruojamas virusas, kurį perneša uodai ir uodai. Taip pat nustatyta, kad uodai, dvi savaites prariję infekcinio kraujo, išlieka neužkrečiami. Taip buvo nustatytas išorinis ligos inkubacinis periodas (laikas, reikalingas viruso dauginimuisi vabzdžiuose) ir nustatyti pagrindiniai arbovirusinių infekcijų (kraujasiurbių nariuotakojų perduodamų virusinių infekcijų) epidemiologijos principai.
Augalų virusų gebėjimas daugintis savo nešiklyje – vabzdžiu buvo parodytas 1952 metais Maramorosh. Tyrėjas, naudodamas vabzdžių injekcijos techniką, įtikinamai įrodė astrinės geltos viruso gebėjimą daugintis jo nešiotojas – šešiadėmės cikados.
1.2. Virusologijos vystymosi etapai
Virusologijos pasiekimų istorija yra tiesiogiai susijusi su vystymosi sėkme metodinė bazė tyrimai.
^ XIX amžiaus pabaiga – XX amžiaus pradžia. Pagrindinis virusų nustatymo metodas šiuo laikotarpiu buvo filtravimas per bakteriologinius filtrus (Chamberland žvakės), kurie buvo naudojami kaip priemonė patogenams atskirti į bakterines ir nebakterines. Naudojant filtravimą per bakteriologinius filtrus, buvo aptikti šie virusai:
1892 – tabako mozaikos virusas;
1898 – FMD virusas;
1899 – galvijų maro virusas;
1900 – geltonosios karštinės virusas;
1902 – paukščių ir avių raupų virusas;
1903 – pasiutligės virusas ir kiaulių maro virusas;
1904 – Žmogaus raupų virusas;
1905 – Šunų maro virusas ir vakcinos virusas;
1907 – dengės karštligės virusas;
1908 – raupų ir trachomos virusas;
1909 – poliomielito virusas;
1911 Rous sarkomos virusas;
1915 – bakteriofagai;
1916 – tymų virusas;
1917 - herpes virusas;
1926 – vezikulinio stomatito virusas.
30s - pagrindinis virusologinis metodas, naudojamas virusų išskyrimui ir tolesniam jų identifikavimui, yra laboratoriniai gyvūnai (baltos pelės - gripo virusams, naujagimių pelės - Coxsackie virusams, šimpanzės - hepatito B virusams, viščiukai, balandžiai - onkogeniniams virusams, gnotobiontas paršeliai – nuo žarnyno virusų ir kt.). Pirmasis, sistemingai naudojęs laboratorinius gyvūnus virusų tyrimui, buvo Pasteur, kuris dar 1881 metais atliko pasiutlige sergančių pacientų medžiagos skiepijimo į triušio smegenis tyrimus. Kitas svarbus įvykis yra geltonosios karštinės tyrimas, dėl kurio virusologinėje praktikoje buvo naudojamos naujagimių pelės. Šio darbo ciklo kulminacija buvo 1948 m. Cycles išskyręs epideminės mialgijos virusų grupę žindančioms pelėms.
1931 m. – vištų embrionai, itin jautrūs gripui, raupams, leukemijai, viščiukų sarkomai ir kai kuriems kitiems virusams, pradėti naudoti kaip eksperimentinis virusų išskyrimo modelis. O dabar vištų embrionai plačiai naudojami gripo virusų išskyrimui.
1932 m. – anglų chemikas Elfordas sukūrė dirbtines smulkiai akytas koloidines membranas – ultrafiltravimo metodo pagrindą, kurio pagalba tapo įmanoma nustatyti viruso dalelių dydį ir pagal tai diferencijuoti virusus.
1935 – centrifugavimo metodas leido kristalizuoti tabako mozaikos virusą. Šiuo metu virusų išskyrimui ir gryninimui plačiai naudojami centrifugavimo ir ultracentrifugavimo metodai (pagreitis vamzdelio apačioje viršija 200 000 g).
1939 metais virusams tirti pirmą kartą buvo panaudotas elektroninis mikroskopas, kurio skiriamoji geba yra 0,2-0,3 nm. Itin plonų audinių pjūvių naudojimas ir vandeninių suspensijų neigiamo dažymo metodas leido ištirti virusų sąveiką su ląstele ir ištirti virionų struktūrą (architektūrą). Elektroniniu mikroskopu gauta informacija gerokai praplėsta naudojant virusų kristalų ir pseudokristalų rentgeno difrakcinę analizę. Elektroninių mikroskopų tobulinimas baigėsi skenuojamųjų mikroskopų, leidžiančių gauti trimačius vaizdus, sukūrimu. Elektroninės mikroskopijos metodu buvo ištirta virionų architektūra ir jų įsiskverbimo į šeimininko ląstelę ypatumai.
Per šį laikotarpį buvo aptikta didžioji dalis virusų. Kaip pavyzdį galima pateikti šiuos dalykus:
1931 m. kiaulių gripo virusas ir vakarinio arklių encefalomielito virusas;
1933 m. – žmogaus gripo virusas ir rytinio arklių encefalomielito virusas;
1934 – kiaulytės virusas;
1936 m - pelių krūties vėžio virusas;
1937 m - erkinio encefalito virusas.
40-ieji. 1940 m. Hoaglandas su kolegomis nustatė, kad vakcinijos viruse yra DNR, bet ne RNR. Paaiškėjo, kad virusai nuo bakterijų skiriasi ne tik dydžiu ir negebėjimu augti be ląstelių, bet ir tuo, kad juose yra tik vienos rūšies nukleino rūgštys – DNR arba RNR.
1941 – amerikiečių mokslininkas Hurstas pagal gripo viruso modelį atrado hemagliutinacijos (raudonųjų kraujo kūnelių klijavimo) reiškinį. Šis atradimas sudarė pagrindą kuriant virusų aptikimo ir identifikavimo metodus ir prisidėjo tiriant viruso sąveiką su ląstele. Hemagliutinacijos principas yra daugelio metodų pagrindas:
^ RHA – hemagliutinacijos reakcija – naudojama virusams aptikti ir titruoti;
RTGA – hemagliutinacijos slopinimo reakcija – naudojama virusų identifikavimui ir titravimui.
1942 m. – Hurstas nustatė, kad gripo viruse yra fermento, kuris vėliau buvo identifikuotas kaip neuraminidazė.
1949 – atrasta galimybė auginti gyvūnų audinių ląsteles dirbtinėmis sąlygomis. 1952 m. Endersas, Welleris ir Robbinsas gavo Nobelio premiją už ląstelių kultūros metodo sukūrimą.
Ląstelių kultūros metodo įdiegimas į virusologiją buvo svarbus įvykis kurios leido gauti kultūrines vakcinas. Iš šiuo metu plačiai naudojamų kultivuojamų gyvų ir nužudytų vakcinų, pagrįstų susilpnintomis virusų padermėmis, reikėtų pažymėti vakcinas nuo poliomielito, kiaulytės, tymų ir raudonukės.
Vakcinų nuo poliomielito kūrėjai yra amerikiečių virusologai Sabin (trivalentė gyva vakcina, pagrįsta susilpnintomis trijų serotipų poliomielito virusų padermėmis) ir Salk (nužudyta trivalentė vakcina). Mūsų šalyje sovietų virusologai M.P. Chumakovas ir A.A. Smorodintsevas sukūrė gyvų ir nužudytų poliomielito vakcinų gamybos technologiją. 1988 m. Pasaulio sveikatos asamblėja metė iššūkį PSO išnaikinti poliomielitą iš pasaulio visiškai sustabdant laukinio poliomielito viruso cirkuliaciją. Iki šiol buvo padaryta didelė pažanga šia kryptimi. Pasaulinė vakcinacija nuo poliomielito naudojant „apvalias“ skiepijimo schemas ne tik smarkiai sumažino sergamumą, bet ir sukūrė zonas, kuriose nėra laukinio poliomielito cirkuliacijos.
Aptikti virusai:
1945 – Krymo hemoraginės karštinės virusas;
1948 – Coxsackie virusai.
50-ieji. 1952 m. Dulbecco sukūrė apnašų titravimo viename viščiukų embriono ląstelių sluoksnyje metodą, kuris leido virusologijoje įtraukti kiekybinį aspektą. 1956-62 Vystosi Watsonas, Casparas (JAV) ir Klugas (JK). bendroji teorija viruso dalelių simetrija. Viruso dalelės struktūra tapo vienu iš kriterijų virusų klasifikavimo sistemoje.
Šiam laikotarpiui buvo būdinga didelė pažanga bakteriofagų srityje:
Nustatyta lizogenizuojančių fagų profago indukcija (Lvov ir kt., 1950);
Buvo įrodyta, kad užkrečiamumas būdingas fago DNR, o ne baltymo apvalkalui (Hershey, Chase, 1952);
Buvo atrastas bendrosios transdukcijos reiškinys (Zinder, Lederberg, 1952).
Infekcinis tabako mozaikos virusas buvo rekonstruotas (Frenkel-Konrad, Williams, Singer, 1955-57), 1955 m. buvo gautas poliomielito virusas kristaline forma (Schaffer, Schwerd, 1955).
Aptikti virusai:
1951 – pelių leukemijos virusai ir ECHO;
1953 – adenovirusai;
1954 – raudonukės virusas;
1956 – paragripo virusai, citomegalovirusas, respiracinis sincitinis virusas;
1957 – poliomos virusas;
1959 – Argentinos hemoraginės karštinės virusas.
1960-ieji ir vėlesni metai pasižymi molekulinių biologinių tyrimų metodų suklestėjimu. Pasiekimai chemijos, fizikos, molekulinės biologijos ir genetikos srityse sudarė mokslinių tyrimų metodinės bazės pagrindą, pradėtą taikyti ne tik metodų, bet ir ištisų technologijų lygmenyje, kur virusai veikia ne tik kaip objektas. mokslinių tyrimų, bet ir kaip priemonė. Joks atradimas molekulinėje biologijoje neapsieina be virusinio modelio.
1967 m. – Cathes ir McAuslan parodė nuo DNR priklausomos RNR polimerazės buvimą vaccinia virione. AT kitais metais Nuo RNR priklausoma RNR polimerazė randama reovirusuose, vėliau – paramikso ir rabdovirusuose. 1968 m. Jacobsonas ir Baltimorė nustatė, kad poliovirusuose yra genomo baltymo, prijungto prie RNR, Baltimorė ir Bostonas nustatė, kad polioviruso genominė RNR yra paverčiama poliproteinu.
Aptikti virusai:
1960 – rinovirusai;
1963 – Australijos antigenas (HBsAg).
70-ieji. Baltimorė kartu su Teminu ir Mizutani praneša apie fermento atvirkštinės transkriptazės (revertazės) atradimą RNR turinčių onkogeninių virusų sudėtyje. RNR turinčių virusų genomo tyrimas tampa realus.
Genų ekspresijos eukariotų virusuose tyrimas suteikė esminės informacijos apie pačių eukariotų molekulinę biologiją – mRNR dangtelio struktūros egzistavimą ir jos vaidmenį RNR transliacijoje, poliadenilo sekos buvimą 3' mRNR gale, splaisingumą ir stiprintojų vaidmuo transkripcijoje pirmą kartą buvo nustatytas tiriant gyvūnų virusus.
1972 – Bergas paskelbė ataskaitą apie rekombinantinės DNR molekulės sukūrimą. Atsirado nauja molekulinės biologijos šaka – genų inžinerija. Rekombinantinės DNR technologijos panaudojimas leidžia gauti medicinoje svarbių baltymų (insulino, interferono, vakcinų). 1975 – Koehler ir Milstein pagamino pirmąsias hibridų linijas, gaminančias monokloninius antikūnus (MAB). Remiantis MCA, kuriamos specifiškiausios virusinių infekcijų diagnostikos testų sistemos. 1976 – Blumbergas už HBsAg atradimą gavo Nobelio premiją. Nustatyta, kad hepatitą A ir hepatitą B sukelia skirtingi virusai.
Aptikti virusai:
1970 – hepatito B virusas;
1973 – rotavirusai, hepatito A virusas;
1977 – hepatito delta virusas.
80-ieji. Namų mokslininko L.A. Zilberio idėjos, kad navikų atsiradimas gali būti susijęs su virusais. Virusų komponentai, atsakingi už navikų vystymąsi, vadinami onkogenais. Virusiniai onkogenai pasirodė esantys vieni geriausių modelio sistemų, padedančių tirti žinduolių ląstelių onkogenetinės transformacijos mechanizmus.
1985 – Mullis gavo Nobelio premiją už polimerazės grandininės reakcijos (PGR) atradimą. Tai molekulinės genetinės diagnostikos metodas, kuris, be to, leido patobulinti rekombinantinės DNR gavimo technologiją ir atrasti naujus virusus.
Aptikti virusai:
1983 – žmogaus imunodeficito virusas;
1989 – hepatito C virusas;
1995 – naudojant PGR aptiktas hepatito G virusas.
1.3. Virusų prigimties sampratos kūrimas
Atsakymai į klausimus "Kas yra virusai?" ir "Kokia jų prigimtis?" buvo diskusijų objektas daugelį metų nuo jų atradimo. 20-30 m. niekas neabejojo, kad virusai yra gyva medžiaga. Per 30-40 metų. buvo manoma, kad virusai yra mikroorganizmai, nes jie gali daugintis, turi paveldimumą, kintamumą ir prisitaikymą prie kintančių aplinkos sąlygų ir galiausiai yra pavaldūs biologinė evoliucija, kurią suteikia natūrali ir dirbtinė atranka. 1960-aisiais ankstyvieji molekulinės biologijos pasiekimai pažymėjo virusų kaip organizmų sampratos nuosmukį. Ontogenetiniame viruso cikle išskiriamos dvi formos – tarpląstelinė ir tarpląstelinė. Terminas VIRION buvo įvestas siekiant apibūdinti tarpląstelinę viruso formą. Nustatyti skirtumai tarp jos organizavimo ir ląstelių struktūros. Apibendrinami faktai, rodantys visiškai kitokį nei ląstelių reprodukcijos tipą, vadinamą disjunkciniu dauginimu. Disjunkcinis dauginimasis – tai virusinių komponentų – genetinės medžiagos ir baltymų – sintezės, atsirandančios dėl vėlesnio virionų surinkimo ir susidarymo, laikinasis ir teritorinis nesutapimas. Įrodyta, kad virusų genetinę medžiagą sudaro viena iš dviejų tipų nukleino rūgšties (RNR arba DNR). Suformuluota, kad pagrindinis ir absoliutus virusų atskyrimo nuo visų kitų gyvybės formų kriterijus yra savų baltymų sintezės sistemų nebuvimas.
Sukaupti duomenys leido daryti išvadą, kad virusai nėra organizmai, net ir patys mažiausi, nes visi, net ir minimalūs organizmai, tokie kaip mikoplazmos, riketsijos ir chlamidijos, turi savo baltymų sintezės sistemas. Pagal apibrėžimą, suformuluotą akademiko V.M. Ždanovo, virusai yra autonominės genetinės struktūros, galinčios funkcionuoti tik ląstelėse su įvairaus laipsnio nukleorūgščių sintezės priklausomybė nuo ląstelių sistemų ir visiška priklausomybė nuo ląstelių baltymus sintezuojančių ir energetinių sistemų bei vyksta nepriklausoma evoliucija.
Taigi, virusai atstovauja įvairiai ir daugybei neląstelinių gyvybės formų, kurios nėra mikroorganizmai, ir susivienijusių Vira karalystėje. mokslinė disciplina kuri turi savo objektą ir tyrimo metodus.
Virusologija skirstoma į bendruosius ir specialiuosius, o virusologiniai tyrimai – į fundamentinius ir taikomuosius. Fundamentaliųjų virusologijos tyrimų objektas – virionų architektūra, jų sudėtis, virusų sąveikos su ląstele ypatumai, perdavimo būdai. paveldima informacija, molekuliniai elementų sintezės mechanizmai ir jų integravimo į visumą procesas, molekuliniai virusų kintamumo ir jų evoliucijos mechanizmai. Taikomieji virusologijos tyrimai yra susiję su medicinos, veterinarijos ir fitopatologijos problemų sprendimu.
2 SKYRIUS
^ STRUKTŪRINĖ IR MOLEKULINĖ VIRUSŲ ORGANIZACIJA
Ontogenetiniame viruso cikle išskiriami du etapai - tarpląstelinis ir tarpląstelinis, ir atitinkamai dvi jo egzistavimo formos - virionas ir vegetatyvinė forma. Virionas yra visa viruso dalelė, daugiausia sudaryta iš baltymų ir nukleino rūgšties, dažnai atspari veiksniams išorinė aplinka ir pritaikytas perduoti genetinę informaciją iš ląstelės į ląstelę. Vegetatyvinė viruso forma egzistuoja viename viruso-ląstelių komplekse ir tik glaudžiai sąveikaujant.
2.1. Virion architektūra
Ekstraląstelinė viruso forma – virionas, skirtas išsaugoti ir perduoti viruso nukleino rūgštį, pasižymi savo architektūra, biocheminėmis ir molekulinėmis genetinėmis savybėmis. Virionų architektūra suprantama kaip itin smulki šių supramolekulinių darinių, kurios skiriasi dydžiu, forma ir struktūriniu sudėtingumu, struktūra. Virusinių struktūrų architektūrai apibūdinti buvo sukurta terminų nomenklatūra:
Baltymų subvienetas yra viena polipeptidinė grandinė, sulankstyta tam tikru būdu.
Struktūrinis vienetas (struktūrinis elementas) – aukštesnės eilės baltymų ansamblis, sudarytas iš kelių chemiškai susietų identiškų arba netapačių subvienetų.
Morfologinis vienetas – elektroniniu mikroskopu matoma kapsidės paviršiaus išsikišimų (spiečiaus) grupė. Dažnai stebimos klasteriai, susidedantys iš penkių (pentamerų) ir šešių (heksamerų) išsikišimų. Šis reiškinys vadinamas pentameriniu-heksameriniu klasterizavimu. Jei morfologinis vienetas atitinka chemiškai reikšmingą darinį (išlaiko savo organizaciją lengvo irimo sąlygomis), tada vartojamas terminas kapsomeras.
Kapsidas – išorinis baltymo apvalkalas arba apvalkalas, kuris sudaro uždarą sferą aplink genomo nukleorūgštį.
Šerdis (šerdis) – vidinis baltymo apvalkalas, tiesiogiai besiribojantis su nukleorūgštimi.
Nukleokapsidas yra baltymų kompleksas su nukleino rūgštimi, kuri yra supakuota genomo forma.
Superkapsidas arba peplos yra viriono apvalkalas, sudarytas iš ląstelinės kilmės lipidinės membranos ir viruso baltymų.
Matrica yra baltymo komponentas, esantis tarp superkapsidės ir kapsidės.
Pelenų matuokliai ir spygliai yra paviršiniai superkapsidės išsikišimai.
Kaip jau buvo minėta, virusai gali prasiskverbti per mikroskopiškiausias poras, kurios sulaiko bakterijas, dėl kurių jie buvo vadinami filtravimo agentais. Virusų filtravimo savybę lemia nanometrais (nm) apskaičiuotas dydis, kuris yra keliomis eilėmis mažesnis už mažiausių mikroorganizmų dydį. Savo ruožtu virusinių dalelių dydžiai svyruoja gana plačiame diapazone. Mažiausių paprastų virusų skersmuo yra kiek didesnis nei 20 nm (parvovirusai, pikornavirusai, Qβ fagas), vidutinio dydžio virusai – 100-150 nm (adenovirusai, koronavirusai). Didžiausios pripažintos vakcinijos viruso dalelės, kurių dydis siekia 170x450 nm. Gijinių augalų virusų ilgis gali būti 2000 nm.
Viros karalystės atstovai pasižymi formų įvairove. Pagal savo struktūrą virusinės dalelės gali būti paprasti dariniai, bet gali būti gana sudėtingi ansambliai, įskaitant kelis konstrukcinius elementus. Sąlyginis hipotetinio viriono modelis, apimantis visas galimas struktūrines formacijas, parodytas 1 paveiksle.
Yra dviejų tipų virusinės dalelės (VP), kurios iš esmės skiriasi viena nuo kitos:
1) HF, be apvalkalo (neapgaubti arba nepadengti virionai);
2) HF, turintis apvalkalą (apgaubti arba padengti virionai).
Ryžiai. 1. Hipotetinio viriono sandara
2.1.1. Virionų struktūra be apvalkalo
Išskirti trys morfologiniai virionų tipai be apvalkalo: lazdelės formos (gijiniai), izometriniai ir klubo formos (2 pav.). Pirmųjų dviejų tipų nepadengtų virionų egzistavimą lemia tai, kaip nukleorūgštis susilanksto ir sąveikauja su baltymais.
1. Baltymų subvienetai jungiasi su nukleorūgštimi, periodiškai tęsiasi išilgai jos, todėl ji susisuka į spiralę ir sudaro struktūrą, vadinamą nukleokapside. Toks reguliarios, periodinės baltymų ir nukleino rūgšties sąveikos būdas lemia lazdelės formos ir siūlinių viruso dalelių susidarymą.
2. Nukleino rūgštis nesusijusi su baltymo apvalkalu (galimi nekovalentiniai ryšiai yra labai judrūs). Šis sąveikos principas lemia izometrinių (sferinių) viruso dalelių susidarymą. Virusų, nesusijusių su nukleino rūgštimi, baltyminiai apvalkalai vadinami kapsidais.
3. Klubo formos virionai turi skirtingą struktūrinę organizaciją ir susideda iš daugybės atskirų struktūrų. Pagrindiniai viriono struktūriniai elementai yra izometrinė galva ir uodegos atauga. Priklausomai nuo viruso, viriono struktūroje taip pat gali būti rankovė, kaklas, apykaklė, uodegos strypas, uodegos apvalkalas, bazinė plokštelė ir fibrilės. T-even serijos bakteriofagai turi sudėtingiausią diferencijuotą struktūrinę organizaciją, kurios virioną sudaro visi išvardyti struktūriniai elementai.
Virionai arba jų komponentai gali turėti du pagrindinius simetrijos tipus (kūnų savybę pakartoti savo dalis) – spiralinę ir ikosaedrinę. Jei viriono komponentai turi skirtingą simetriją, jie kalba apie kombinuotą HF simetrijos tipą. (1 schema).
Sraigtinis makromolekulių krūvis apibūdinamas šiais parametrais: subvienetų skaičius viename spiralės posūkyje (u, skaičius nebūtinai yra sveikas skaičius); atstumas tarp subvienetų išilgai spiralės ašies (p); spiralės žingsnis (P); P=pu. Klasikinis pavyzdys Sraigtinės simetrijos tipo virusas yra tabako mozaikos virusas (TMV). Šio 18x300 nm lazdelės formos viruso nukleokapsidė susideda iš 2130 identiškų subvienetų, kurių viename spiralės posūkyje yra 16 1/3 subvienetų, o spiralės žingsnis yra 2,3 nm.
Ikozaedrinė simetrija yra efektyviausia konstruojant uždarą
Virusologija (iš lot. viruss - "nuodas" ir graikų logos – žodis, doktrina) – mokslas apie virusus, biologijos skyrius.
Virusologija kaip savarankiška disciplina atsirado XX amžiaus viduryje. Ji atsirado kaip patologijos šaka – viena vertus, žmonių ir gyvūnų patologija, iš kitos – fitopatologijos. Iš pradžių žmonių, gyvūnų ir bakterijų virusologija vystėsi mikrobiologijos rėmuose. Vėlesnė virusologijos sėkmė daugiausia grindžiama susijusių gamtos mokslų – biochemijos ir genetikos – pasiekimais. Virusologijos tyrimo objektas yra tarpląstelinės struktūros – virusai. Pagal savo struktūrą ir organizaciją jos priklauso makromolekulėms, todėl nuo tada, kai susiformavo nauja disciplina – molekulinė biologija, kuri apjungė įvairius metodus tirti makromolekulių, lemiančių biologinį specifiškumą, sandarą, funkcijas ir organizaciją, virusologija taip pat. tapti neatskiriama dalis molekulinė biologija. Molekulinė biologija plačiai naudoja virusus kaip tyrimo priemonę, o virusologija – molekulinės biologijos metodus savo problemoms spręsti.
Virusologijos istorija
Virusinės ligos, tokios kaip raupai, poliomielitas, geltonoji karštligė, tulpių margumas, žinomos nuo seno, tačiau apie jas sukėlusias priežastis niekas nieko nežinojo ilgą laiką. XIX amžiaus pabaigoje, kai buvo galima nustatyti daugelio infekcinių ligų mikrobinį pobūdį, patologai padarė išvadą, kad daugelio įprastų žmonių, gyvūnų ir augalų ligų negalima paaiškinti užsikrėtimu bakterijomis.
Virusų atradimas siejamas su D.I.Ivanovskio ir M.Beyerinko vardais. 1892 metais D.I.Ivanovskis parodė, kad tabako ligą – tabako mozaiką – iš sergančių augalų galima pernešti į sveikus, jei jie yra užkrėsti sergančių augalų sultimis, anksčiau perleistomis per specialų filtrą, kuris sulaiko bakterijas. 1898 metais M.Beijerink patvirtino D.I.Ivanovskio duomenis ir suformulavo mintį, kad ligą sukelia ne bakterija, o iš esmės naujas, kitoks nei bakterijos, infekcijos sukėlėjas. Jis pavadino jį contagium vivum fluidum – gyvu skystu infekciniu principu. Tuo metu terminas „virusas“ buvo vartojamas infekcinei bet kokios ligos pradžiai apibūdinti – nuo lotyniško žodžio „nuodas“, „nuodinga pradžia“. Сontagium vivum fluidum pradėtas vadinti filtruojamu virusu, o vėliau tiesiog „virusu“. Tais pačiais 1898 metais F. Lefleur ir P. Froshsh parodė, kad galvijų snukio ir nagų ligos sukėlėjas praeina per bakterijų filtrus. Netrukus po to buvo nustatyta, kad kitų gyvūnų, augalų, bakterijų ir grybelių ligas sukelia panašūs veiksniai. 1911 metais P. Rousas atrado virusą, sukeliantį viščiukų auglius. 1915 metais F. Twort, o 1917 metais F. D'Herelle savarankiškai atrado bakteriofagus – virusus, kurie naikina bakterijas.
Šių patogenų prigimtis išliko neaiški daugiau nei 30 metų – iki 30-ųjų pradžios. Tai buvo paaiškinta tuo, kad tradiciniai mikrobiologiniai tyrimo metodai negali būti taikomi virusams: virusai, kaip taisyklė, nėra matomi šviesos mikroskopu ir neauga ant dirbtinių maistinių medžiagų.
Kategorijos: Išsamios sąvokos:Virusologija.
Kitos žmonėms patogeniškos mikoplazmos.
Mikoplazminė pneumonija.
Mycoplasma pneumoniae.
M. pneumoniae nuo kitų rūšių skiriasi serologiniais metodais, taip pat tokiomis savybėmis kaip avino eritrocitų b-hemolizė, aerobinis tetrazolio redukavimas, gebėjimas augti esant metileno mėlynajam.
M. pneumoniae yra dažniausia nebakterinės pneumonijos priežastis. Infekcija šia mikoplazma taip pat gali pasireikšti bronchitu arba lengvu kvėpavimo takų karščiavimu.
Asimptominės infekcijos yra plačiai paplitusios. Šeimos protrūkiai yra dažni, dideli protrūkiai įvyko kariuomenėje mokymo centrai. Inkubacinis laikotarpis yra apie dvi savaites.
M. pneumoniae galima išskirti skreplių pasėliu ir gerklės tepinėliais, tačiau diagnozė atliekama paprasčiau serologiniais metodais, dažniausiai komplemento fiksacija. Diagnozuoti mikoplazminę pneumoniją padeda empirinė išvada, kad daugeliui pacientų šaltieji agliutininai susidaro į 0 grupės žmogaus eritrocitus.
Mikoplazmos paprastai randamos vyrų ir moterų lytiniuose organuose. Dažniausiai pasitaikanti rūšis M. hominis sukelia kai kuriuos išskyrų iš makšties, uretrito, salpingito ir dubens sepsio atvejus. Tai dažniausia pogimdyminio sepsio priežastis.
Gimdymo metu mikroorganizmas gali patekti į motinos kraują ir būti lokalizuotas sąnariuose. Mikoplazmų (ureaplazmų), kurios sudaro mažas kolonijas, grupė laikoma galima priežastis abiejų lyčių negonokokinis uretritas. Kitos rūšys paprastai yra normalios burnos ir nosiaryklės komensalės.
Prevencija. Tai susiveda į taupymą aukštas lygis bendras žmogaus organizmo atsparumas. JAV buvo gauta vakcina iš nužudytų mikoplazmų specifinei SARS prevencijai
1. Pyatkin K. D., Krivoshein Yu.S. Mikrobiologija. - KAM: baigti mokyklą, 1992. - 432 p.
Timakovas V.D., Levaševas V.S., Borisovas L.B. Mikrobiologija. - M: Medicina, 1983. - 312 p.
2. Borisovas L.B., Kozminas-Sokolovas B.N., Freidlinas I.S. Medicininės mikrobiologijos, virusologijos ir imunologijos laboratorinių tyrimų vadovas / red. Borisova L.B. - G. : Medicina, 1993. - 232 p.
3. Medicinos mikrobiologija, virusologija ir imunologija: vadovėlis, red. A. A. Vorobjevas. - M .: Medicinos informacijos agentūra, 2004. - 691 p.
4. Medicinos mikrobiologija, virusologija, imunologija / red. L.B.Borisovas, A.M.Smirnova. - M: Medicina, 1994. - 528 p.
Odesa – 2009 m
Paskaitos numeris 21. Dalykas ir užduotys medicininė virusologija. Bendrosios virusų savybės
Pradedame studijuoti naują mokslą – virusologiją, virusų mokslą. Virusologija yra nepriklausomas šiuolaikinio gamtos mokslų mokslas, užimantis pirmaujančias pozicijas biologijoje ir medicinoje, o virusologijos vaidmuo ir svarba nuolat didėja. Taip yra dėl kelių aplinkybių:
1. Virusinės ligos užima pirmaujančią vietą žmogaus infekcinėje patologijoje. Antibiotikų vartojimas leidžia efektyviai išspręsti daugumos bakterinių ligų gydymo problemas, o virusinėms ligoms gydyti vis dar nėra pakankamai veiksmingų ir nekenksmingų vaistų. Mažėjant sergamumui bakterinėmis infekcijomis, virusinių ligų dalis nuolat didėja. Masinių virusinių infekcijų – kvėpavimo takų ir žarnyno – problema yra opi. Pavyzdžiui, gerai žinomas gripas dažnai įgauna masinių epidemijų ir net pandemijų pobūdį, kai suserga nemaža dalis pasaulio gyventojų.
2. Pripažinta ir vis labiau patvirtinama virusų genetinė auglių ir leukemijų kilmės teorija. Todėl tikimės, kad virusologijos vystymosi kelyje slypi svarbiausios žmogaus patologijos problemos – kancerogenezės problemos sprendimas.
3. Šiuo metu atsiranda naujų ar anksčiau žinomų virusinių ligų, kurios virusologijai nuolat kelia naujų iššūkių. Pavyzdys yra ŽIV infekcija.
4. Virusai tapo klasikiniu molekulinių biologinių ir molekulinių genetinių tyrimų modeliu. Daugelis fundamentinių biologijos tyrimų klausimų sprendžiami naudojant virusus, o virusai plačiai naudojami biotechnologijoje.
5. Virusologija – fundamentinis mokslasšiuolaikinis gamtos mokslas ne tik todėl, kad jis praturtina kitus mokslus naujais metodais ir naujomis idėjomis, bet ir dėl to, kad virusologijos studijų objektas yra kokybiškai ypatinga gyvosios medžiagos – virusų, kurie kardinaliai skiriasi nuo visų kitų gyvų būtybių Žemėje – organizavimo forma. .
2. VIROLOGIJOS RAIDOS ISTORINIAI METODAI
Virusų atradimo ir pagrindinių jų savybių aprašymo nuopelnas priklauso rusų mokslininkui Dmitrijui Iosifovičiui Ivanovskiui (1864–1920). Įdomu tai, kad Ivanovskis savo tyrimus pradėjo būdamas Sankt Peterburgo universiteto 3 kurso studentas, kai dėstė kursinius darbus Ukrainoje ir Besarabijoje. Jis ištyrė tabako mozaikinę ligą ir išsiaiškino, kad tai infekcinė augalų liga, tačiau jos sukėlėjas nepriklausė nė vienai iš tuomet žinomų mikroorganizmų grupių. Vėliau, jau sertifikuotas specialistas, Ivanovskis tęsia tyrimus Nikitsky botanikos sode (Krymas) ir atlieka klasikinį eksperimentą: per bakterijų filtrą filtruoja pažeisto augalo lapų sultis ir įrodo, kad sulčių infekcinis aktyvumas. neišnyksta.
Vėliau buvo aptiktos pagrindinės virusų grupės. 1898 metais F. Leffleris ir P. Froschas įrodė SNL patogeno filtruojamumą (SNL virusas užkrečia gyvūnus ir žmones), 1911 metais P. Rousas – naviko ligos sukėlėjo – vištienos sarkomos, 1915 m. F. Tworth ir 1917 m. ponas D'Herelle atrado fagus – bakterijų virusus.
Taip buvo atrastos pagrindinės virusų grupės. Šiuo metu žinoma daugiau nei 500 virusų tipų.
Tolesnė virusologijos raidos pažanga siejama su virusų auginimo metodų kūrimu. Iš pradžių virusų tyrimas buvo atliktas tik tada, kai buvo užsikrėtę jautrūs organizmai. Svarbus žingsnis į priekį buvo 1931 m. Woodruff ir Goodpasture sukurtas virusų auginimo vištų embrionuose metodas. Virusologijos revoliucija buvo virusų kultivavimo vienasluoksnėse ląstelių kultūrose metodo sukūrimas, kurį sukūrė J. Enders, T. Weller. , F. Robbinsas ir 1948 m. Nenuostabu, kad 1952 m. Šis atradimas buvo apdovanotas Nobelio premija.
Jau 1930-aisiais buvo įkurtos pirmosios virusologinės laboratorijos. Šiuo metu Ukrainoje yra Odesos epidemiologijos ir virusologijos tyrimų institutas, pavadintas I. II Mechnikovo, virusologinių laboratorijų yra daugelyje epidemiologijos, mikrobiologijos ir infekcinių ligų tyrimų institutų. Veikia virusologinės praktinės sveikatos priežiūros laboratorijos, kurios daugiausia užsiima virusinių ligų diagnostika.
3. Sudaryti virusų ultrastruktūrą
Visų pirma, reikia pasakyti, kad terminas „virusas“ buvo įvestas m mokslinę terminiją taip pat L. Pasteur. L.Pasteuras 1885 metais gavo savo vakciną pasiutligės profilaktikai, nors šios ligos sukėlėjo nerado – iki virusų atradimo dar buvo likę 7 metai. L. Pasteur hipotetinį sukėlėją pavadino pasiutligės virusu, kuris vertime reiškia „pasiutligės nuodas“.
Sąvoka „virusas“ vartojama apibūdinti bet kurį viruso vystymosi etapą – ir tarpląstelėje esančias infekcines daleles bei intraląsteliniu būdu besidauginantį virusą. Sąvoka „virusinė dalelė“ vartojama nurodant virionas».
Autorius cheminė sudėtis Virusai iš esmės panašūs į kitus mikroorganizmus, turi nukleino rūgščių, baltymų, kai kurie turi ir lipidų bei angliavandenių.
Virusuose yra tik vieno tipo nukleorūgštys – DNR arba RNR. Atitinkamai išskiriami DNR genominiai ir RNR genominiai virusai. Nukleino rūgšties virione gali būti nuo 1 iki 40 proc. Paprastai virione yra tik viena nukleorūgšties molekulė, dažnai uždaryta žiede. Virusinės nukleorūgštys mažai kuo skiriasi nuo eukariotinių nukleino rūgščių, jos susideda iš tų pačių nukleotidų ir turi tą pačią struktūrą. Tiesa, virusuose gali būti ne tik dvigrandė, bet ir viengrandė DNR. Kai kuriuose RNR virusuose gali būti dvigrandės RNR, nors daugumoje jų yra viengrandžių RNR. Reikėtų pažymėti, kad virusuose gali būti pliusinės grandinės RNR, galinčios atlikti pasiuntinio RNR funkciją, tačiau juose gali būti ir minusinės RNR. Tokia RNR gali atlikti savo genetinę funkciją tik po to, kai ląstelėje sintezuojama papildoma pliusinė grandinė. Kita virusų nukleorūgščių ypatybė yra ta, kad kai kuriuose virusuose nukleino rūgštis yra užkrečiama. Tai reiškia, kad išskyrus nuo viruso, pavyzdžiui, poliomielito viruso, RNR be baltymų priemaišos ir įvedus ją į ląstelę, išsivystys virusinė infekcija, susidarius naujoms viruso dalelėms.
Virusų sudėtyje baltymų yra 50–90%, jie turi antigeninių savybių. Baltymai yra viriono apvalkalo struktūrų dalis. Be to, yra vidinių baltymų, susijusių su nukleino rūgštimi. Kai kurie viruso baltymai yra fermentai. Bet tai ne fermentai, užtikrinantys virusų apykaitą. Viruso fermentai dalyvauja viruso prasiskverbime į ląstelę, viruso išėjimui iš ląstelės, dalis jų būtini viruso nukleorūgščių replikacijai.
Lipoidų gali būti nuo 0 iki 50%, angliavandenių – 0 – 22%. Lipidai ir angliavandeniai yra antrinio sudėtingų virusų apvalkalo dalis ir nėra specifiniai virusams. Juos virusas pasiskolina iš ląstelės, todėl yra ląsteliniai.
Atkreipkite dėmesį į esminį virusų cheminės sudėties skirtumą – yra tik vieno tipo nukleorūgštis, DNR arba RNR.
Virusų ultrastruktūra yra virionų struktūra. Virionai skiriasi dydžiu ir matuojami nanometrais. 1 nm yra tūkstantoji mikrometro dalis. Mažiausi tipiniai virusai (poliomielito virusas) yra apie 20 nm skersmens, didžiausi (variola virusas) – 200-250 nm. Vidutiniai virusai turi 60–120 nm matmenis. Maži virusai matomi tik elektroniniu mikroskopu, dideli yra ties šviesaus mikroskopo skiriamosios gebos riba ir matomi tamsiame regėjimo lauke arba su specialia spalva, didinančia dalelių dydį. Atskiros viruso dalelės, matomos pro šviesos mikroskopą, paprastai vadinamos elementariais Pašeno-Morozovo kūnais. E. Pašenas specialiu dėmiu atrado vėjaraupių virusą, o Morozovas pasiūlė sidabravimo būdą, leidžiantį šviesos mikroskopu pamatyti net ir vidutinio dydžio virusus.
Virionų forma gali būti įvairi – sferinė, kuboidinė, lazdelės formos, panaši į spermatozoidą.
Kiekvienas virionas susideda iš nukleino rūgšties, kuri virusuose sudaro „nukleoną“. Palyginkite – branduolys eukariotuose, nukleoidas – prokariotuose. Nukleonas būtinai yra susijęs su pirminiu baltymo apvalkalu - kapsidu, susidedančiu iš baltymų kapsomerų. Dėl to susidaro nukleoproteinas – nukleokapsidas. Paprastus virusus sudaro tik nukleokapsidė (poliomielito virusai, tabako mozaikos virusas). Kompleksiniai virusai turi ir antrinį apvalkalą – superkapsidę, kurioje, be baltymų, yra ir lipidų bei angliavandenių.
Struktūrinių elementų derinys virione gali būti skirtingas. Yra trys virusų simetrijos tipai – spiralinis, kubinis ir mišrus. Kalbant apie simetriją, pabrėžiama viruso dalelių simetrija apie ašį.
At spiralinis simetrijos tipas atskiri kapsomerai, matomi elektroniniu mikroskopu, yra sukrauti išilgai nukleorūgščių spiralės taip, kad siūlas pereitų tarp dviejų kapsomerų, uždengdamas jį iš visų pusių. Rezultatas yra lazdelės formos struktūra, tokia kaip lazdelės formos tabako mozaikos virusas. Tačiau spiralinės simetrijos virusai nebūtinai turi būti lazdelės formos. Pavyzdžiui, nors gripo virusas turi spiralinės simetrijos tipą, jo nukleokapsidė tam tikru būdu susilanksto ir yra apsirengusi superkapside. Dėl to gripo virusai dažniausiai būna sferinės formos.
At kubinis tipas simetrija, nukleorūgštys tam tikru būdu susisuka viriono centre, o kapsomerai dengia nukleorūgštį iš išorės, sudarydami masę geometrinė figūra. Dažniausiai susidaro ikosaedro figūra, daugiakampis su tam tikru viršūnių ir veidų skaičiaus santykiu. Pavyzdžiui, poliomielito virusai turi tokią formą. Profilyje virionas yra šešiakampio formos. Sudėtingesnė adenoviruso forma, taip pat kubinės simetrijos tipo. Iš daugiakampio viršūnių nukrypsta ilgi siūlai, pluoštai, besibaigiantys sustorėjimu.
Su mišriu simetrijos tipu, pavyzdžiui, bakteriofaguose, kubinės simetrijos tipo galva turi ikosaedro formą, o procese yra spirališkai susukta susitraukianti fibrilė.
Kai kurie virusai yra daugiau sudėtinga struktūra. Pavyzdžiui, variola viruse yra reikšminga spiralinės simetrijos tipo nukleokapsidė, o superkapsidė yra sudėtinga, joje yra vamzdinių struktūrų sistema.
Taigi virusai yra gana sudėtingi. Tačiau turime pažymėti, kad virusai neturi ląstelių organizacija. Virusai yra neląstelinės būtybės, ir tai yra vienas iš esminių jų skirtumų nuo kitų organizmų.
Keletas žodžių apie virusų stabilumą. Dauguma virusų inaktyvuojami 56-60°C temperatūroje 5-30 minučių. Virusai gerai toleruoja šaltį. kambario temperatūra dauguma virusų greitai inaktyvuojami. Virusas yra atsparesnis nei bakterijos ultravioletiniams spinduliams ir jonizuojančiai spinduliuotei. Virusai yra atsparūs glicerinui. Antibiotikai visiškai neveikia virusų. Iš dezinfekavimo priemonių veiksmingiausias yra 5% lizolio, dauguma virusų miršta per 1–5 minutes.
4. VIRUSŲ REPRODUKCIJA
Paprastai mes nevartojame termino „virusų dauginimasis“, o sakome „dauginimasis“, virusų dauginimasis, nes virusų dauginimosi būdas iš esmės skiriasi nuo visų mums žinomų organizmų dauginimosi metodo.
Dėl geriau mokytis Virusų dauginimosi mechanizmas, siūlome jums lentelę, kurios vadovėliuose nėra, bet kuri padeda suprasti šį sudėtingą procesą.
virusų dauginimosi etapai
Pirmasis, paruošiamasis laikotarpis, prasideda nuo viruso adsorbcijos ant ląstelės. Adsorbcijos procesas vyksta dėl papildomos viruso prisijungimo baltymų sąveikos su ląstelės receptoriais. Ląstelių receptoriai gali būti glikoproteininio, glikolipidinio, baltyminio ir lipidinio pobūdžio. Kiekvienam virusui reikalingi specifiniai ląstelės receptoriai.
Viruso prisijungimo baltymai, esantys kapsidės arba superkapsidės paviršiuje, veikia kaip viruso receptoriai.
Viruso ir ląstelės sąveika prasideda nuo nespecifinės viriono adsorbcijos ant ląstelės membranos, o vėliau vyksta specifinė viruso ir ląstelės receptorių sąveika pagal komplementarumo principą. Todėl viruso adsorbcijos ląstelėje procesas yra specifinis procesas. Jei organizme nėra ląstelių, turinčių konkretaus viruso receptorius, tada užsikrėsti tokio tipo virusu tokiame organizme neįmanoma – yra rūšių atsparumas. Kita vertus, jei galėtume blokuoti šį pirmąjį viruso sąveikos su ląstele žingsnį, galėtume užkirsti kelią virusinės infekcijos vystymuisi labai ankstyvoje stadijoje.
2 etapas – viruso įsiskverbimas į ląstelę – gali vykti dviem pagrindiniais būdais. Pirmasis, kuris buvo aprašytas anksčiau, vadinamas viropexis. Šis kelias labai panašus į fagocitozę ir yra receptorių endocitozės variantas. Viruso dalelė adsorbuojama ant ląstelės membranos, dėl receptorių sąveikos pasikeičia membranos būklė, ji invaginuoja, tarsi tekėtų aplink viruso dalelę. Susidaro vakuolė, kurią riboja ląstelės membrana, kurios centre yra viruso dalelė.
Kai virusas patenka pro membranos suliejimas yra abipusis viruso apvalkalo elementų ir ląstelės membranos įsiskverbimas. Dėl to viriono „šerdis“ yra užkrėstos ląstelės citoplazmoje. Šis procesas vyksta gana greitai, todėl buvo sunku jį užregistruoti elektronų difrakcijos modeliuose.
Deproteinizacija - viruso genomo išlaisvinimas iš superkapsidės ir kapsidės. Šis procesas kartais vadinamas virionų „nurengimu“.
Išsiskyrimas iš membranų dažnai prasideda iškart po viriono prisijungimo prie ląstelės receptorių ir tęsiasi jau ląstelės citoplazmoje. Tame dalyvauja lizosominiai fermentai. Bet kokiu atveju tolesniam dauginimuisi reikia deproteinizuoti viruso nukleorūgštį, nes be to viruso genomas negali sukelti naujų virionų dauginimosi užkrėstoje ląstelėje.
Vidutinis reprodukcijos laikotarpis paskambino latentinis paslėptas, nes po deproteinizacijos virusas tarsi „dingsta“ iš ląstelės, jo negalima aptikti pagal elektronų difrakcijos modelius. Šiuo laikotarpiu viruso buvimas nustatomas tik pasikeitus šeimininko ląstelės metabolizmui. Ląstelė pertvarkoma veikiant viruso genomui viriono komponentų - jo nukleino rūgšties ir baltymų - biosintezei.
Pirmasis vidurinio laikotarpio etapas, t transkripcija virusinės nukleino rūgštys, genetinės informacijos perrašymas sintetinant pasiuntinio RNR yra būtinas procesas norint pradėti virusinių komponentų sintezę. Jis pasireiškia skirtingai, priklausomai nuo nukleino rūgšties tipo.
Virusinė dvigrandė DNR yra transkribuojama taip pat, kaip ir ląstelių DNR, naudojant nuo DNR priklausomą RNR polimerazę. Jei šis procesas atliekamas ląstelės branduolyje (adenovirusuose), tada naudojama ląstelių polimerazė. Jei citoplazmoje (raupų virusas) - tada su RNR polimerazės pagalba, kuri prasiskverbia į ląstelę kaip viruso dalis.
Jei RNR yra neigiamos grandinės (gripo, tymų ir pasiutligės virusams), RNR pasiuntinys pirmiausia turi būti susintetintas viruso RNR šablone naudojant specialų fermentą, nuo RNR priklausomą RNR polimerazę, kuri yra virionų dalis ir kartu patenka į ląstelę. su virusine RNR. Tas pats fermentas randamas ir virusuose, kuriuose yra dvigrandė RNR (reovirusai).
Transkripcijos proceso reguliavimas atliekamas nuosekliai perrašant informaciją iš „ankstyvųjų“ ir „vėlyvų“ genų. „Ankstyvuosiuose“ genuose yra informacijos apie fermentų, reikalingų genų transkripcijai, sintezę ir vėlesnę jų replikaciją. „Pavėluotai“ - informacija apie viruso apvalkalo baltymų sintezę.
Transliacija- virusinių baltymų sintezė. Šis procesas yra visiškai analogiškas žinomai baltymų biosintezės schemai. Dalyvauja virusui specifinė pasiuntinio RNR, ląstelių transportavimo RNR, ribosomos, mitochondrijos, aminorūgštys. Pirma, sintetinami fermentiniai baltymai, būtini transkripcijos procesui, taip pat daliniam ar visiškam užkrėstos ląstelės metabolizmo slopinimui. Kai kurie virusui būdingi baltymai yra struktūriniai ir yra įtraukti į virioną (pavyzdžiui, RNR polimerazė), kiti yra nestruktūriniai, kurie randami tik užkrėstoje ląstelėje ir yra būtini vienam iš viriono dauginimosi procesų.
Vėliau prasideda viruso struktūrinių baltymų – kapsidės ir superkapsidės komponentų – sintezė.
Po virusinių baltymų sintezės ribosomose gali įvykti jų posttransliacinė modifikacija, dėl kurios virusiniai baltymai „subręsta“ ir tampa funkciškai aktyvūs. Ląstelių fermentai gali atlikti virusinių baltymų fosforilinimą, sulfoninimą, metilinimą, acilinimą ir kitas biochemines transformacijas. Didelę reikšmę turi virusinių baltymų proteolitinio pjaustymo iš didelių molekulinių pirmtakų baltymų procesas.
replikacija viruso genomas – viruso nukleorūgščių molekulių sintezė, virusinės genetinės informacijos atgaminimas.
Virusinės dvigrandės DNR replikacija vyksta ląstelinės DNR polimerazės pagalba pusiau konservatyviu būdu, kaip ir ląstelės DNR replikacija. Viengrandė DNR replikuojasi per tarpinę replikacinę dvigrandę formą.
Ląstelėje nėra fermentų, galinčių replikuoti RNR. Todėl tokį procesą visada vykdo virusui būdingi fermentai, kurių sintezę informacija užkoduota viruso genome. Viengrandžių RNR genomų replikacijos metu pirmiausia susintetinama RNR grandinė, kuri yra komplementari virusinei, o vėliau ši naujai suformuota RNR grandinė tampa šablonu genomo kopijų sintezei. Šiuo atveju, priešingai nei transkripcijos procese, kurio metu dažnai sintezuojamos tik santykinai trumpos RNR grandinės, replikacijos metu iš karto susidaro visa RNR grandinė. Dvigrandė RNR replikuojasi panašiai kaip dvigrandė DNR, tačiau padedama atitinkamo fermento – virusinės RNR polimerazės.
Dėl viruso genomo replikacijos proceso ląstelė kaupia virusinių nukleorūgščių molekulių lėšas, reikalingas brandiems virionams susidaryti.
Taigi atskirų viriono komponentų sintezė yra atsijungusi laike ir erdvėje, vyksta skirtingose ląstelių struktūrose ir skirtingas laikas.
AT paskutinis laikotarpis Dauginimasis yra virionų surinkimas ir viruso išsiskyrimas iš ląstelės.
Virionų surinkimas gali vykti įvairiai, tačiau jis pagrįstas virusų komponentų, pernešamų iš jų sintezės vietų į surinkimo vietą, savaiminio susijungimo procesu.Pirminė viruso nukleorūgščių ir baltymų struktūra lemia molekulių konformacijos tvarką ir jų susidarymą. ryšį vienas su kitu. Iš pradžių nukleokapsidė susidaro dėl griežtai orientuoto baltymų molekulių derinio į kapsomerus ir kapsomerus su nukleorūgštimi. Paprastų virusų atveju šis surinkimas baigiasi. Sudėtingų virusų su superkapside surinkimas yra daugiapakopis ir paprastai baigiasi, kai virionai palieka ląstelę. Šiuo atveju ląstelės apvalkalo elementai yra įtraukti į viruso superkapsidę.
Viruso išsiskyrimas iš ląstelės gali atsitikti dviem būdais. Kai kurie virusai, neturintys superkapsidės (adenovirusai, pikornavirusai), išeina iš ląstelės „sprogstančiu“ tipu. Tokiu atveju ląstelė lizuojasi, o virionai iš sunaikintos ląstelės išeina į tarpląstelinę erdvę. Kiti virusai, turintys antrinį lipoproteininį apvalkalą, pvz., gripo virusai, išeina iš ląstelės, išlipdami iš jos apvalkalo. Tokiu atveju ląstelė gali išlikti gyvybinga ilgą laiką.
Visas viruso dauginimosi ciklas paprastai trunka kelias valandas. Praėjus 4–5 valandoms nuo vienos virusinės nukleino rūgšties molekulės įsiskverbimo į ląstelę momento, gali susidaryti nuo kelių dešimčių iki kelių šimtų naujų virionų, galinčių užkrėsti kaimynines ląsteles. Taigi virusinės infekcijos plitimas ląstelėse vyksta labai greitai.
Taigi virusų dauginimosi būdas iš esmės skiriasi nuo visų kitų gyvų būtybių dauginimosi būdo. Visi ląsteliniai organizmai dauginasi dalijantis. Virusų dauginimosi metu sintetinami atskiri komponentai skirtingos vietos virusu užkrėstomis ląstelėmis ir skirtingu laiku. Šis dauginimosi būdas vadinamas „atskiru“ arba „disjunktyviniu“.
Pažymėtina, kad viruso ir ląstelės sąveika nebūtinai gali lemti aprašytą rezultatą – ankstyvą arba uždelstą užkrėstos ląstelės mirtį, gaminant naujų subrendusių viruso dalelių masę. Yra trys virusinės infekcijos ląstelėje variantai.
Pirmasis variantas, kurį jau išanalizavome, atsiranda tada, kai produktyvus arba virulentiškas infekcijos.
Antras variantas - atkakliai viruso infekcija ląstelėje, kai labai lėtai gaminasi nauji virionai, jiems išsiskiriant iš ląstelės, tačiau užkrėsta ląstelė išlieka gyvybinga ilgą laiką.
Galiausiai, trečiasis variantas integracinis tipas viruso ir ląstelės sąveika, kurios metu vyksta virusinės nukleino rūgšties integracija į ląstelės genomą. Šiuo atveju viruso nukleorūgšties molekulė yra fiziškai įtraukta į ląstelės šeimininkės chromosomą. DNR genominiams virusams šis procesas yra gana suprantamas, RNR genominiai virusai gali integruoti savo genomą tik „proviruso“ pavidalu – virusinės RNR DNR kopijos, susintetintos naudojant atvirkštinę transkriptazę – nuo RNR priklausomą DNR polimerazę, pavidalu. Viruso genomo integracijos į ląstelę atveju viruso nukleorūgštis replikuojasi kartu su ląsteline ląstelių dalijimosi metu. Virusas proviruso pavidalu ląstelėje gali išlikti ilgą laiką dėl nuolatinės replikacijos. Šis procesas vadinamas " virogeniškumas».
5. KARDINALŪS VIRUSŲ SAVYBĖS
Tačiau didelių virusų dydžiai yra proporcingi chlamidijų ir mažų riketsijų dydžiams, aprašytos filtruojančios bakterijų formos. Terminas „filtruojami virusai“, kuris ilgą laiką buvo įprastas virusų terminas, šiuo metu praktiškai nevartojamas. Todėl mažas dydis yra ne kardinalus skirtumas tarp virusų ir kitų gyvų būtybių.
Todėl šiuo metu kardinalūs virusų ir kitų mikroorganizmų skirtumai yra pagrįsti reikšmingesnėmis biologinėmis savybėmis, apie kurias ką tik kalbėjome šioje paskaitoje.
Remdamiesi žiniomis apie mūsų išanalizuotų virusų savybes, galime suformuluoti tokius 5 kardinalūs skirtumai tarp virusų iš kitų gyvų būtybių Žemėje:
1. Ląstelės organizavimo stoka.
2. Tik vieno tipo nukleorūgšties (DNR arba RNR) buvimas.
3. Nepriklausomos medžiagų apykaitos trūkumas. Virusų metabolizmas vyksta per ląstelių ir organizmų metabolizmą.
4. Unikalaus, disjunkcinio dauginimosi būdo buvimas.
Taigi galime pateikti tokį virusų apibrėžimą.
Šiuolaikinės virusologijos pasiekimai yra milžiniški. Mokslininkai vis giliau ir sėkmingiau atpažįsta šių ultramikroskopinių gyvų būtybių geriausią struktūrą, biocheminę sudėtį ir fiziologines savybes, jų vaidmenį gamtoje, žmonių gyvenime, gyvūnuose ir augaluose. Onkovirologija atkakliai ir sėkmingai tiria virusų vaidmenį auglių (vėžio) atsiradimui, bando išspręsti šią šimtmečio problemą.
Į XXI pradžios amžiuje aprašyta plačiau 6 tūkstančiai virusų priklauso daugiau nei 2000 rūšių, 287 gentims, 73 šeimos ir 3 užsakymai. Buvo ištirta daugelio virusų struktūra, biologija, cheminė sudėtis ir replikacijos mechanizmai. Toliau atrandami ir tyrinėjami nauji virusai, kurie nenustoja stebinti savo įvairove. Taigi 2003 metais buvo aptiktas didžiausias žinomas virusas – mimivirusas.
Reikėjo atrasti daugybę virusų savo kolekcijų kūrimą ir muziejus. Didžiausios iš jų yra Rusijoje (valstybinė virusų kolekcija D. I. Ivanovskio virusologijos institute Maskvoje), JAV (Vašingtonas), Čekijos Respublika (Praha), Japonijoje (Tokijus), Didžiojoje Britanijoje (Londonas), Šveicarijoje (Lozanoje) ir Vokietija (Braunšveigas). Virusologijos srities mokslinių tyrimų rezultatai publikuojami mokslo žurnaluose, aptariami kas 3 metus organizuojamuose tarptautiniuose kongresuose (pirmą kartą įvyko 1968 m.). 1966 m. Tarptautinis virusų taksonomijos komitetas (ICTV) pirmą kartą buvo išrinktas 9-ajame tarptautiniame mikrobiologijos kongrese.
Vykdant bendrąją, tai yra molekulinę virusologiją, toliau tiriami pagrindiniai virusų ir ląstelių sąveikos pagrindai. Molekulinės biologijos, virusologijos, genetikos, biochemijos ir bioinformatikos pažanga parodė, kad virusų svarba neapsiriboja tuo, kad jie sukelia infekcines ligas.
Buvo įrodyta, kad kai kurių virusų replikacijos ypatybės lemia tai, kad virusas užfiksuoja ląstelių genus ir perneša juos į kitos ląstelės genomą – horizontalus genetinės informacijos perdavimas, o tai gali turėti pasekmių tiek evoliuciniu, tiek piktybiniu požiūriu. ląstelių transformacija.
Sekvenuojant žmonių ir kitų žinduolių genomą, buvo nustatyta labai daug pasikartojančių nukleotidų sekų, kurios yra defektinės virusinės sekos – retrotranspozonai (endogeniniai retrovirusai), kuriuose gali būti reguliacinių sekų, turinčių įtakos gretimų genų ekspresijai. Jų atradimas ir tyrimas paskatino aktyviai diskutuoti ir tirti virusų vaidmenį visų organizmų evoliucijoje, ypač žmogaus evoliucijoje.
Nauja virusologijos šaka yra viruso ekologija. Virusų aptikimas gamtoje, jų atpažinimas ir skaičiaus įvertinimas – labai sunki užduotis. Šiuo metu yra sukurta keletas metodinių metodų, leidžiančių įvertinti tam tikrų virusų grupių, ypač bakteriofagų, kiekį natūraliuose mėginiuose ir atsekti jų likimą. Gauti preliminarūs duomenys, rodantys, kad virusai daro didelę įtaką daugeliui biogeocheminių procesų ir efektyviai reguliuoja bakterijų ir fitoplanktono gausą bei rūšių įvairovę. Tačiau virusų tyrimas šiuo aspektu dar tik prasidėjo, ir neišspręstų klausimųšioje mokslo srityje vis dar yra daug.
Bendrosios virusologijos pasiekimai davė galingą impulsą jos taikomų sričių plėtrai. Virusologija tapo plačia žinių sritimi, svarbia biologijai, medicinai ir žemės ūkiui.
Virusologai diagnozuoja žmonių ir gyvūnų virusines infekcijas, tiria jų plitimą, kuria profilaktikos ir gydymo metodus. Didžiausias pasiekimas buvo vakcinų nuo poliomielito, raupų, pasiutligės, hepatito B, tymų, geltonosios karštinės, encefalito, gripo, kiaulytės ir raudonukės sukūrimas. Sukurta vakcina nuo papilomos viruso, kuris siejamas su vienos iš vėžio rūšių išsivystymu. Skiepijimas visiškai išnaikino raupus. Vykdomos tarptautinės programos, skirtos visiškam poliomielito ir tymų likvidavimui. Kuriami hepatito ir žmogaus imunodeficito (AIDS) profilaktikos ir gydymo metodai. Duomenų apie antivirusinį poveikį turinčias medžiagas kaupiasi. Jų pagrindu sukurta nemažai vaistų AIDS, virusinio hepatito, gripo, herpeso viruso sukeltų ligų gydymui.
Augalų virusų ir jų pasiskirstymo visame augale ypatybių tyrimas paskatino sukurti naują kryptį Žemdirbystė– Sodinamosios medžiagos be virusų gavimas. Meristemos technologijos, leidžiančios užauginti augalus be virusų, šiuo metu naudojamos bulvėms, daugeliui vaisinių ir gėlių kultūrų.
Išskirtinę reikšmę šiame etape turi sukauptos žinios apie virusų sandarą ir jų genomus genų inžinerijos plėtrai. Puikus pavyzdys Tai yra lambda bakteriofago naudojimas klonuotų sekų bibliotekoms gauti. Be to, remiantis įvairių virusų genomais, jis buvo sukurtas ir kuriamas didelis skaičius genetiškai modifikuoti vektoriai, skirti svetimos genetinės informacijos pristatymui į ląsteles. Šie vektoriai naudojami moksliniams tyrimams, svetimų baltymų, ypač bakterijų ir augalų, kaupimui, genų terapijai. Kai kurie virusiniai fermentai naudojami genų inžinerijoje ir dabar gaminami komerciškai.
Mažas dydis ir galimybė formuoti taisyklingas struktūras atvėrė galimybę nanotechnologijoje panaudoti virusus naujoms bioneorganinėms medžiagoms gauti: nanovamzdelius, nanolaidelius, nanoelektrodus, nanokonteinerius, neorganiniams junginiams, magnetinėms nanodalelėms ir griežtai kontroliuojamų dydžių neorganiniams nanokristalams apklijuoti. Naujos medžiagos gali būti sukurtos reguliariai organizuojamoms virusinių baltymų struktūroms sąveikaujant su metalo turinčiomis medžiagomis neorganiniai junginiai. „Sferiniai“ virusai gali tarnauti kaip nanokonteineriai, skirti vaistams ir terapiniams genams laikyti ir tiekti į ląsteles. Paviršiuje modifikuoti infekciniai virionai ir virusų substruktūros gali būti naudojami kaip nanoįrankiai (pavyzdžiui, biokatalizei arba saugių vakcinų gamybai).
17. Bakteriofago titras, jo nustatymo metodai. Virusų aptikimas gyvūnuose ir augaluose.
Bakteriofago titras yra aktyvių fago dalelių skaičius tiriamosios medžiagos tūrio vienete. Bakteriofago titrui nustatyti plačiausiai naudojamas agaro sluoksnių metodas dirbant su bakteriofagais. , pasiūlė A. Grazia 1936. Šis metodas išsiskiria įgyvendinimo paprastumu ir gautų rezultatų tikslumu, taip pat sėkmingai naudojamas bakteriofagų išskyrimui.
Metodo esmė yra ta, kad bakteriofago suspensija sumaišoma su jautrių bakterijų kultūra, įpilama į mažos koncentracijos agarą („minkštą agarą“) ir sluoksniuojama ant anksčiau paruošto 1,5 % maistinių medžiagų agaro paviršiaus Petri lėkštelėje. . Vanduo („alkanas“) 0,6% buvo naudojamas kaip viršutinis sluoksnis klasikiniu Gracia metodu. - agaras.Šiuo metu šiems tikslams dažniausiai naudojamas 0,7% maistinių medžiagų agaras. Inkubuojant 6-18 valandų, bakterijos dauginasi viršutiniame „minkštame“ agaro sluoksnyje daugybės kolonijų pavidalu, gaudamos mitybą iš apatinio 1,5 % maistinių medžiagų agaro sluoksnio, kuris naudojamas kaip substratas. Maža agaro koncentracija viršutiniame sluoksnyje sumažina klampumą, o tai prisideda prie geros fagų dalelių difuzijos ir jų užkrėtimo bakterijų ląstelėse. Užkrėstos bakterijos yra lizuojamos, todėl fagų palikuonys vėl užkrečia bakterijas artimiausioje jų aplinkoje. Neigiamos kolonijos susidarymą T grupės fagams sukelia tik viena bakteriofago dalelė, todėl neigiamų kolonijų skaičius yra kiekybinis apnašas formuojančių vienetų kiekio tiriamajame mėginyje rodiklis.
Fagams jautrių bakterijų kultūra naudojama logaritminėje augimo fazėje minimalus kiekis, užtikrinant ištisinę bakterijų veją. Fago dalelių ir bakterijų ląstelių skaičiaus santykis (infekcijos daugybiškumas) kiekvienai „fagas – bakterija“ sistemai eksperimentiškai parenkamas taip, kad viename lėkštelyje susidarytų 50-100 neigiamų kolonijų.
Bakteriofagų titravimui taip pat gali būti naudojamas vieno sluoksnio metodas, kurį sudaro tai, kad bakterijų ir bakteriofagų suspensijos įpilamos ant plokštelės paviršiaus su maistiniu agaru, o po to mišinys paskirstomas stikline mentele. Tačiau šis metodas yra prastesnis už agaro sluoksnio metodą, todėl nebuvo plačiai pritaikytas.
Bakteriofagų titravimo ir auginimo technika. Norint nustatyti bakteriofago titrą, pradinė fago suspensija paeiliui skiedžiama buferiniu tirpalu arba sultiniu (10-1 praskiedimo pakopa). Kiekvienam skiedimui naudojama atskira pipetė ir mišinys intensyviai maišomas. Iš kiekvieno suspensijos praskiedimo fagas „sėjamas“ į jautrių E. coli B bakterijų veją. 0,1 ml jautraus mikroorganizmo (E. coli B), kuris yra logaritminėje augimo fazėje, kultūros. Turinys sumaišomas sukant vamzdelį tarp delnų, kad nesusidarytų burbuliukų. Tada jis greitai pilamas ant agarizuotos (1,5%) maistinės terpės paviršiaus Petri lėkštelėje ir tolygiai paskirstomas, švelniai purtant lėkštelę. Titruojant agaro sluoksnį, mažiausiai dvi to paties fago skiedimo lėkštelės turi būti pasėtos lygiagrečiai. Sustingus viršutiniam sluoksniui, puodeliai apverčiami aukštyn kojomis ir dedami į termostatą, kurio temperatūra yra 37°C, kuri yra optimali jautrioms bakterijoms vystytis. Rezultatai registruojami po 18-20 valandų inkubacijos.
Neigiamų kolonijų skaičius skaičiuojamas panašiai kaip skaičiuojant bakterijų kolonijas, o fago titras nustatomas pagal formulę:
kur N – fago dalelių skaičius 1 ml tiriamosios medžiagos; n yra vidutinis neigiamų kolonijų skaičius vienoje plokštelėje; D - praskiedimo skaičius; V – pasėto mėginio tūris, ml.
Tuo atveju, kai reikia nustatyti infekcijos daugumą, lygiagrečiai nustatomas gyvybingų E. coli B bakterijų ląstelių titras 1 ml maistinio sultinio. Norėdami tai padaryti, praskieskite pradinę bakterijų ląstelių suspensiją iki 10–6 ir lygiagrečiai pasėkite (0,1 ml) ant 2 puodelių. Po 24 valandų inkubacijos 37 °C temperatūroje suskaičiuojamas susidariusių kolonijų skaičius ant Petri lėkštelės ir nustatomas ląstelių titras.
Norint išskirti virusus nuo žmonių, gyvūnų ir augalų, tiriamoji medžiaga suleidžiama į bandomųjų gyvūnų ir augalų organizmą, jautrų virusams arba užkrečia ląstelių (audinių) kultūras ir organų kultūras. Viruso buvimą įrodo būdingas eksperimentinių gyvūnų (ar augalų) pažeidimas, o audinių kultūrose – ląstelių pažeidimas, vadinamasis citopatinis poveikis, atpažįstamas mikroskopiniu ar citocheminiu tyrimu. Pas V. ir. taikomas „apnašų metodas“ – ląstelių sluoksnio defektų, atsiradusių dėl ląstelių sunaikinimo ar pažeidimo viruso kaupimosi židiniuose, stebėjimas. Virionai, turintys būdingą skirtingų virusų struktūrą, gali būti identifikuojami elektroniniu mikroskopu. Tolesnis virusų identifikavimas pagrįstas sudėtingu fizinių, cheminių ir imunologinių metodų taikymu. Taigi virusai skiriasi savo jautrumu eteriui, kuris yra susijęs su lipidų buvimu ar nebuvimu jų membranose. Viruso nukleorūgšties tipą (RNR ir DNR) galima nustatyti cheminiais arba citocheminiais metodais. Viruso baltymams nustatyti naudojami serologiniai tyrimai su serumais, gautais imunizuojant gyvūnus atitinkamais virusais. Šios reakcijos leidžia atpažinti ne tik virusų tipus, bet ir jų veisles. Serologiniai tyrimo metodai leidžia diagnozuoti pagal antikūnų buvimą kraujyje virusinė infekcijažmonėms ir aukštesniems gyvūnams ir ištirti virusų cirkuliaciją tarp jų. Žmonių, gyvūnų, augalų ir bakterijų latentiniams (paslėptiems) virusams aptikti naudojami specialūs tyrimo metodai.
Žmogaus organizmas yra linkęs į visas ligas ir infekcijas, gana dažnai serga ir gyvūnai bei augalai. Praėjusio šimtmečio mokslininkai bandė nustatyti daugelio ligų priežastį, tačiau net ir nustatę ligos simptomus bei eigą negalėjo drąsiai pasakyti apie jos priežastį. Ir tik XIX amžiaus pabaigoje atsirado toks terminas kaip „virusai“. Biologija, tiksliau viena iš jos skyrių – mikrobiologija, pradėjo tirti naujus mikroorganizmus, kurie, kaip paaiškėjo, jau seniai yra šalia žmogaus ir prisideda prie jo sveikatos pablogėjimo. Siekiant efektyviau kovoti su virusais, atsirado naujas mokslas – virusologija. Būtent ji gali pasakyti daug įdomių dalykų apie senovės mikroorganizmus.
Virusai (biologija): kas tai?
Tik XIX amžiuje mokslininkai nustatė, kad ne tik žmonių, bet ir gyvūnų bei augalų tymų, gripo, snukio ir nagų ligos bei kitų infekcinių ligų sukėlėjai yra žmogaus akiai nematomi mikroorganizmai.
Po to, kai virusai buvo atrasti, biologija iš karto negalėjo atsakyti į klausimus apie jų struktūrą, kilmę ir klasifikaciją. Žmonijai reikia naujo mokslo – virusologijos. Šiuo metu virusologai tiria jau pažįstamus virusus, stebi jų mutacijas ir kuria vakcinas, apsaugančias gyvus organizmus nuo infekcijos. Gana dažnai eksperimento tikslu sukuriama nauja viruso atmaina, kuri saugoma „miegančioje“ būsenoje. Jos pagrindu kuriami vaistai ir stebimas jų poveikis organizmams.
AT šiuolaikinė visuomenė virusologija yra vienas iš svarbiausių mokslų, o geidžiamiausias tyrėjas yra virusologas. Virusologo profesija, anot sociologų, kasmet tampa vis populiaresnė, o tai puikiai atspindi mūsų laikų tendencijas. Juk, anot daugelio mokslininkų, netrukus mikroorganizmų pagalba kils karai ir įsikurs valdantys režimai. Tokiomis sąlygomis valstybė, kurioje dirba aukštos kvalifikacijos virusologai, gali būti atspariausia, o jos populiacija – gyvybingiausia.
Virusų atsiradimas Žemėje
Mokslininkai virusų atsiradimą sieja su seniausiais laikais planetoje. Nors tiksliai pasakyti, kaip jie atsirado ir kokią formą turėjo tuo metu, neįmanoma. Juk virusai turi galimybę prasiskverbti į absoliučiai bet kokius gyvus organizmus, jiems prieinamos paprasčiausios gyvybės formos, augalai, grybai, gyvūnai ir, žinoma, žmogus. Tačiau virusai nepalieka jokių matomų liekanų, pavyzdžiui, fosilijų pavidalu. Visos šios mikroorganizmų gyvenimo ypatybės gerokai apsunkina jų tyrimą.
- jie buvo DNR dalis ir laikui bėgant atsiskyrė;
- jie nuo pat pradžių buvo įterpti į genomą ir tam tikromis aplinkybėmis „pabudo“, pradėjo daugintis.
Mokslininkai teigia, kad šiuolaikinių žmonių genome yra daugybė virusų, kuriais buvo užsikrėtę mūsų protėviai, ir dabar jie natūraliai integravosi į DNR.
Virusai: kada jie buvo atrasti
Virusų tyrimas yra gana nauja mokslo dalis, nes manoma, kad ji atsirado tik XIX amžiaus pabaigoje. Tiesą sakant, galima sakyti, kad vienas anglų gydytojas XIX amžiaus pabaigoje nesąmoningai atrado pačius virusus ir jų vakcinas. Jis dirbo kurdamas vaistą nuo raupų, kurie tuo metu epidemijos metu nušienavo šimtus tūkstančių žmonių. Jam pavyko sukurti eksperimentinę vakciną tiesiai iš vienos iš mergaičių, sirgusių raupais, opos. Ši vakcina pasirodė esanti labai veiksminga ir išgelbėjo ne vieną gyvybę.
Tačiau D.I.Ivanovskis laikomas oficialiu virusų „tėvu“. Šis rusų mokslininkas ilgą laiką tyrinėjo tabako augalų ligas ir padarė prielaidą apie mažus mikroorganizmus, kurie praeina per visus žinomus filtrus ir negali egzistuoti patys.
Po kelerių metų prancūzas Louisas Pasteuras, kovodamas su pasiutlige, nustatė jos sukėlėjus ir įvedė terminą „virusai“. Įdomus faktas yra tai, kad XIX amžiaus pabaigos mikroskopai negalėjo parodyti virusų mokslininkams, todėl buvo daromos visos prielaidos dėl nematomų mikroorganizmų.
Virusologijos raida
Praėjusio amžiaus vidurys davė galingą impulsą virusologijos raidai. Pavyzdžiui, išrastas elektroninis mikroskopas pagaliau leido pamatyti virusus ir juos klasifikuoti.
XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje buvo išrasta vakcina nuo poliomielito, kuri tapo išsigelbėjimu nuo šios baisios ligos milijonams vaikų visame pasaulyje. Be to, mokslininkai išmoko auginti žmogaus ląsteles specialioje aplinkoje, todėl atsirado galimybė tirti žmogaus virusus laboratorijoje. Šiuo metu jau aprašyta apie pusantro tūkstančio virusų, nors prieš penkiasdešimt metų buvo žinomi tik du šimtai tokių mikroorganizmų.
Virusų savybės
Virusai turi daug savybių, išskiriančių juos iš kitų mikroorganizmų:
- Labai maži dydžiai, matuojami nanometrais. Dideli žmogaus virusai, tokie kaip raupai, yra trijų šimtų nanometrų dydžio (tai tik 0,3 milimetro).
- Kiekviename gyvame planetos organizme yra dviejų tipų nukleino rūgštys, o virusai – tik vieną.
- Mikroorganizmai negali augti.
- Virusai dauginasi tik gyvoje šeimininko ląstelėje.
- Egzistavimas vyksta tik ląstelės viduje, už jos ribų mikroorganizmas negali rodyti gyvybinės veiklos požymių.
Viruso formos
Iki šiol mokslininkai gali drąsiai paskelbti dvi šio mikroorganizmo formas:
- ekstraląstelinis - virionas;
- tarpląstelinis – virusas.
Už ląstelės ribų virionas yra „miego“ būsenoje, jis nerodys jokių gyvybės ženklų. Patekęs į žmogaus kūną, jis randa tinkamą ląstelę ir, tik į ją įsiskverbęs, pradeda aktyviai daugintis, virsdamas virusu.
Viruso struktūra
Beveik visi virusai, nepaisant to, kad jie yra gana įvairūs, turi vienodą struktūrą:
- nukleorūgštys, sudarančios genomą;
- baltyminis apvalkalas (kapsidas);
- kai kurie mikroorganizmai taip pat turi membraninę dangą apvalkalo viršuje.
Mokslininkai mano, kad toks struktūros paprastumas leidžia virusams išgyventi ir prisitaikyti prie besikeičiančių sąlygų.
Šiuo metu virusologai išskiria septynias mikroorganizmų klases:
- 1 – susideda iš dvigrandinės DNR;
- 2 - turi vienos grandinės DNR;
- 3 - virusai, kopijuojantys savo RNR;
- 4 ir 5 - turi vienos grandinės RNR;
- 6 - paversti RNR į DNR;
- 7 - transformuoti dvigrandę DNR per RNR.
Nepaisant to, kad virusų klasifikacija ir jų tyrimas gerokai pasistūmėjo į priekį, mokslininkai pripažįsta, kad gali atsirasti naujų mikroorganizmų tipų, kurie skiriasi nuo visų anksčiau išvardytų.
Virusinės infekcijos tipai
Virusų sąveika su gyva ląstele ir išeitis iš jos lemia infekcijos tipą:
- lytinis
Infekcijos procese visi virusai vienu metu palieka ląstelę ir dėl to ji miršta. Ateityje virusai „apsigyvena“ naujose ląstelėse ir toliau jas naikina.
- atkakliai
Virusai palaipsniui palieka ląstelę šeimininką, pradeda užkrėsti naujas ląsteles. Tačiau pirmasis tęsia savo gyvybinę veiklą ir „gimdo“ vis naujus virusus.
- Latentinis
Virusas yra įterptas į pačią ląstelę, jos dalijimosi procese, jis perduodamas kitoms ląstelėms ir plinta visame kūne. Virusai gali išlikti tokioje būsenoje gana ilgai. Esant būtinoms aplinkybėms, jie pradeda aktyviai daugintis ir infekcija vyksta pagal aukščiau išvardytus tipus.
Rusija: kur tiriami virusai?
Mūsų šalyje virusai tyrinėjami gana seniai, šioje srityje pirmauja Rusijos specialistai. Maskvoje įsikūręs D.I.Ivanovskio virusologijos tyrimų institutas, kurio specialistai svariai prisideda prie mokslo plėtros. Mokslo instituto bazėje veikia tyrimų laboratorijos, išlaikomas konsultacinis centras, virusologijos katedra.
Tuo pat metu Rusijos virusologai dirba su PSO ir plečia savo virusų padermių kolekciją. Mokslinių tyrimų instituto specialistai dirba visose virusologijos srityse:
- bendras:
- privatus;
- molekulinis.
Pažymėtina, kad pastaraisiais metais visame pasaulyje pastebima tendencija suvienyti virusologų pastangas. Toks bendras darbas yra efektyvesnis ir leidžia rimtai pažengti į priekį nagrinėjant šį klausimą.
Virusai (biologija kaip mokslas tai patvirtino) yra mikroorganizmai, lydintys visą planetos gyvybę visą savo egzistavimą. Todėl jų tyrimas toks svarbus daugelio planetos rūšių išlikimui, tarp jų ir žmonėms, kurie ne kartą istorijoje tapo įvairių virusų sukeltų epidemijų aukomis.
