Virus

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 11. 12. 2020, 13:55

Tento článek je o organismech. O počítačových virech pojednává článek: počítačový virus.

Virus prasečí chřipky (H1N1)

Virus ptačí chřipky (HPAIV)

Virus (virus = latinsky jed) je struktura nacházející se na hranici mezi živým a neživým (nebuněčný organismus). Ty nejprimitivnější viry obsahují pouze svoji genetickou informaci ve formě DNA nebo RNA, které jsou uloženy v kapsidě a několik málo proteinů tvořících virový obal. Ty složitější mohou navíc obsahovat 1-2 obalové membrány pocházející z napadené buňky (ta vnější je obvykle obohacena virovými proteiny sloužícími k rozpoznání hostitelské buňky a k usnadnění průniku dovnitř) a enzymy, které jim mají usnadnit invazi do buňky a expresi své DNA či RNA.

Viry nejsou schopny samostatné existence bez hostitelské buňky, tedy přesněji nejsou schopny se bez hostitelské buňky reprodukovat. Buňka slouží pouze jen jako biologická továrna a sklad náhradních dílů potřebných pro vznik nových virů. Po splnění této role dochází k vypučení z buňky (a případně její destrukci) a nové viry se šíří dál i mimo napadený organismus. Některé viry nesou přízvisko -fág a předponu podle organismu, který napadají. Jedná-li se o bakterie nazývají se bakteriofágové, viry napadající sinice se nazývají cyanofágové a recentně byly objeveny i viry napadající velké viry, tzv. virofágové. Některé viry napadají člověka a mohou způsobovat onemocnění. Žádné virové onemocnění nelze léčit antibiotiky. Důvodem podávání antibiotik u těchto onemocnění je předcházení následných takzvaných „superinfekcí“, tedy infekcí způsobených bakteriemi, které s odstupem několika dní napadnou předchozím virovým onemocněním oslabený organismus. Je známo přes 2000 druhů virů.^[1]

Historie

Počátky objevu virů se táhnou daleko do historie, až do starověké Číny. Už zde lidé pochopili, že pokud si do poraněné kůže vetřou obsah vřídku nemocného pravými neštovicemi, protrpí mírnější formu nákazy, která se však i přes toto opatření může stát osudnou. Tato metoda, hojně užívaná v Turecku, byla Lady Mary Wortley Montagu plošně zavedena v Anglii roku 1721. Ale až v roce 1796 byl učiněn historicky první úspěšný pokus vakcinace na principu nakažení jedince méně virulentním druhem viru. Tento pokus učinil Edward Jenner a využil tak poznatků ze svých pozorování, kdy si všiml, že lidé, kteří žijí v blízkosti dobytka a nakazí se jejich variantou neštovic pak téměř nikdy neonemocní pravými neštovicemi. Louis Pasteur prováděl pokusy na psech a dokázal je vakcinovat proti vzteklině injektací sušené králičí míchy. V roce 1885 tento postup aplikoval i na člověka pokousaného vzteklým psem s pozitivním výsledkem. První virus byl popsán ruským vědcem Dimitrijem Ivanovským v roce 1892 jako „patogenní“ agens, který nelze odstranit filtrováním. Ivanovský použil šťávu z listů tabáku napadených tabákovou mozaikou a přefiltroval ji přes porcelánový filtr, který byl v té době používán na odstraňování bakterií. Filtrát však nadále obsahoval nějakou substanci způsobující infekci na pokusných tabácích. Tato látka byla později identifikována a nazvána virus tabákové mozaiky (TMV). V roce 1898 tuto substanci menší než bakterie označil nizozemský mikrobiolog Martinus Beijerinck jako virus. V dalších pokusech pak tito vědci prokázali, že viry se nedokáží rozmnožovat na živných půdách používaných pro kultivaci bakterií a že ke svému růstu potřebují buňky hostitelského organismu.

Na pomezí života

Mezi vědci se stále vedou spory o to, zda považovat viry za živé organismy, či spíše za komplikovanější makromolekuly. Viry mají vlastní genom, jsou schopny reprodukce, vytvářejí vlastní proteiny a replikují vlastní DNA nebo RNA. Nic z toho však nedokážou bez hostitelské buňky, protože nemají žádný vlastní metabolismus, žádný zdroj energie. Funkční a infekční virus lze tak často složit pouhým smícháním jeho jednotlivých komponent. Například infekční virus tabákové mozaiky lze připravit smícháním chemicky syntetizované virové RNA a přečištěného virového obalového proteinu připraveného např. v modifikovaných bakteriích, často však stačí mechanicky vetřít roztok RNA do rostlinných buněk. Viry jsou tak někde na pomezí mezi živými organismy a neživou přírodou. Recentní výzkumy ohledně virofágů se však přiklání k živoucímu charakteru těchto organismů.

Stavba

Tři různé typy virů: v levé části virus infikující bakterie neboli bakteriofág, vpravo nahoře neobalený virus s ikosahedrální symetrií, vpravo dole retrovirus HIV u kterého je virová částice ještě obalena membránou s povrchovými glykoproteidy. Genomová nukleová kyselina je znázorněna modře

Je poměrně obtížné charakterizovat stavbu virové částice obecně. Viry se velmi liší velikostí – od částic o průměru okolo 800 nm (mimiviry), které lze spatřit i kvalitním světelným mikroskopem, až po částice o průměru okolo 20 nm, tj. o velikosti ribozómu. Virové částice mají rovněž různé tvary a symetrie – dvacetistěnné (ikosahedrální), dvanáctistěnné (dodekahedrické), helikální, tyčinkovité, viry kombinující několik symetrií (například fág T4) či zcela nepravidelné. Některé viry jsou kromě obalového proteinu ještě obaleny polopropustnou membránou – například viry chřipky nebo HIV. Všechny virové částice však musí obsahovat dědičnou výbavu viru – genom. Virový genom obsahuje od několika málo genů (virus tabákové mozaiky má pouhé 3 geny) až po několik tisíc (genom mimivirů obsahuje 1260 genů, tj. dvakrát více než nejjednodušší bakterie). Virové geny a jimi kódované proteiny většinou rozdělujeme na strukturální, tj. takové, které tvoří součást infekční virové částice (virionu) a nestrukturální – tj. většinou enzymy zodpovědné za replikaci viru a za přeprogramování hostitelské buňky pro potřeby viru. Jindy jsou rovněž geny rozdělovány na rané (early) a pozdní (late) podle toho, jak dlouho po infekci hostitelské buňky začne jejich exprese.

Klasifikace

Dle virového genomu

Základní dvě skupiny virů se dělí podle schopnosti či neschopnosti retro-transkribovat, tj. převádět jeden druh NA na druhý. Každá z těchto skupin obsahuje viry jejichž genomy jsou tvořeny RNA (většina virů infikujících rostliny) nebo DNA viry (většina virů infikujících zvířata a bakterie). V praxi se však častěji používá tzv. Baltimoreova klasifikace, která dělí živočišné viry do sedmi tříd:^[2]

• Třída I – viry s dvouvláknovou DNA (mRNA je tvořena asymetrickou transkripcí)
• Třída II – viry s jednovláknovou DNA a stejnou polaritou jako výsledná mRNA
• Třída III – viry s dvouvláknovou RNA (mRNA je tvořena asymetrickou transkripcí)
• Třída IV – viry s jednovláknovou RNA (tvořená mRNA je identická s genomem)
• Třída V – viry s jednovláknovou RNA (tvořená mRNA je komplementární s genomem)
• Třída VI – retroviry, viry s jednovláknovou RNA, ale v jejich rozmnožovacím cyklu je i stadium DNA
• Třída VII – viry s dvouvláknovou DNA, která je v průběhu cyklu přepisována do RNA

Existují však i viry s ds/ssDNA. Genom může být lineární či cirkulární a segmentovaný či celistvý. ssNA můžou mít zápornou nebo kladnou polaritu. Díky tomu, že jsou neustále objevovány nové viry i v prostředích, kde je nikdo nečekal, a o těch již známých získáváme nové a podrobnější informace, je taxonomická klasifikace virů poměrně živý proces. Přibližně jednou ročně proto vydává International Comitee for Taxonomy of Viruses (Mezinárodní komise pro klasifikaci virů, ICTV) taxonomický seznam známých virů.

Dle hostitele

• virofágy – napadají jiné viry
• bakteriofágy – napadají bakterie
• cyanofágy – napadají sinice
• fytoviry – napadají rostliny
• mykoviry – napadají houby
• zooviry – napadají živočichy, dělí se na viry napadající bezobratlé a viry napadající obratlovce

Rozmnožování

Rozmnožování virů probíhá tzv. replikací. Ta má obecně 4 fáze, rostlinné viry však zpravidla první a druhou fázi vynechávají kvůli buněčné stěně rostlinných buněk, šíří se prostřednictvím plasmodesmat:

• Adsorpce - navázání viru na buňku
  • Jde o specifický proces, je nutná přítomnost receptoru na povrchu buňky a ligandu na povrchu viru
• Penetrace - proniknutí viru do buňky
  • Endocytóza - využívá se vezikulární transport buňky, ta vir přenese do časného endozomu a odtud vir pokračuje do jiných částí buňky
  • Fůze - obalený vir nese protein, který mu dovolí sfůzovat s membránou hostitelské buňky; tyto proteiny lze využít v manipulaci s buňkami; kdysi gen pro tento protein od virů, pravděpodobně retrovirů, získal prasavec, což umožnilo vznik placenty a evoluci naším směrem
• Eklipsa - vlastní replikace
  • Uvolnění nukleové kyseliny z kapsidu
  • Replikace virové nukleové kyseliny
  • Syntéza virových bílkovin
• Maturace - dokončení replikace
  • Autoagregace (někdy jsou potřeba enzymy) kapsomer v kapsid
  • U obalených virů dochází k obalení membránou
  • Uvolnění viru z buňky
• Pokud není žádná fáze přerušena, nazývá se rozmnožovací cyklus jako lytický.
• Pokud není žádná fáze přerušena, ale virus místo zabití buňky uvolňuje virové partikule v malém množství, nazývá se virová infekce jako latentní.
• Pokud je během fáze eklipsy virový genom začleněn do hostitelského genomu, mluví se o perezistenci. Z viru se stává provirus a čeká na podnět k opětovné aktivaci.
• Pokud je během fáze eklipsy virový genom začleněn do hostitelského genom a ten tak získá novou vlastnost (nádorové bujení,...), mluví se o virogenii. Toho se využívá v genetickém inženýrství.

Každý vir je víceméně unikátní a popis detailních rozmnožovacích strategií je nad rámec této stránky.

Virová onemocnění člověka

Podrobnější informace naleznete na stránce: Virové onemocnění

Viry způsobují velké množství významných infekčních chorob. Proti některým z těchto onemocnění je k dispozici účinná vakcína, proti některým virům byla vyvinuta léčiva specificky blokující některý virový enzym, tzv. virostatika. Spousta léků však pouze potlačuje symptomy, ale samotnou příčinu onemocnění nevyřeší, hlavní boje vede imunitní systém hostitele. Na virová onemocnění však nemá nejmenší vliv léčba antibiotiky, přestože jsou často u virových onemocnění chybně nasazována. Nejčastěji je tzv. nachlazení způsobené některým rhinovirem, koronavirem nebo virem chřipky. Nadměrné používání antibiotik má naopak negativní účinek na vytváření rezistentních kmenů bakterií. Mezi nejvýznamnější virová onemocnění člověka patří

• chřipka (virus chřipky)
• nachlazení, rýma, katar či zánět horních cest dýchacích, (rhinoviry, koronaviry )
• opary (herpes virus)
• zarděnky (rubella virus)
• spalničky
• obrna (poliovirus)
• příušnice
• virový zánět jater, hepatitida, lidově „žloutenka“ (hepatitis virus A, B, C, D, E, F, G a H - jde o různé viry napadající játra, nejběžnější jsou varianty A, B a C, z nichž typ B může způsobovat rakovinu jater)
• papillomavirové infekce (bradavice; některé genotypy jsou také příčinou rakoviny děložního čípku)
• vzteklina (virus vztekliny; pokud není podáno včas antisérum, je 100% smrtelný)
• AIDS (HIV, syndrom získané imunodeficience)
• neštovice (pod tímto názvem se skrývá několik rozdílných onemocnění)
  • Pravé neštovice - variola virus
  • Plané neštovice - Herpesvirus HHP-3 způsobuje pásový opar
• mononukleóza, infekční mononukleosa, EB virosa (virus Epsteina-Barrové, cytomegalovirus)
• hemorhagické horečky (Ebola, Marburg a další)
• hantavirový plicní syndrom (hantavirus „Sin nombre“)
• klíšťová encefalitida
• SARS
• gastroenteritida

Reference

1. ↑ Catalogue of Life: 2010 Annual Checklist [online]. International Committee on Taxonomy of Viruses, 2008-09-30, [cit. 2010-09-04]. Kapitola Viruses and subviral agents. Dostupné online. (anglicky) 
2. ↑ Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání A D Smith. [s.l.] : The General editors, 1997. ISBN 0-19-850673-2.  

Literatura

• Stanislav Rosypal a kol.: Bakteriologie a virologie, Praha 1994 (ISBN 80-85827-16-6)

Externí odkazy

• http://viperdb.scripps.edu/ – Atlas virových struktur VIPER
• http://www.virology.net/ – Rozcestník All the virology on the net
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/ – Databáze všech virů, ICTV
• Stránky zaměřené na virovou hepatitidu
• Sputnik
• Mavirus
• ViralZone - Databáze virů a jejich charakteristika
• Skupiny virů - Taxonomie virů
• Prezentace na téma virologie