Storia virologica, quali studi, tipi di virus, esempi

IL virologia È il ramo della biologia che studia l'origine, l'evoluzione, la classificazione, la patologia e le applicazioni biomediche e biotecnologiche dei virus. I virus sono piccole particelle, 0,01-1 µm, le cui informazioni genetiche hanno come unico scopo della propria replicazione.

I geni virus sono decodificati da macchinari molecolari cellulari, infettati per moltiplicazione. Pertanto, i virus sono parassiti intracellulari dipendenti dalle funzioni metaboliche delle cellule viventi.

Fonte: Credito fotografico: Cynthia GoldsmithContent Provider (i): CDC/ DR. Erskine. L. Palmer; Dottore. M. L. Martin [dominio pubblico]

Il materiale genetico più abbondante del pianeta corrisponde a quello dei virus. Infettare altri virus e tutti gli esseri viventi. I sistemi immunitari non difendono sempre i virus con successo: alcune delle malattie più devastanti di umani e animali sono causati dal virus.

Tra le malattie virali umane ci sono febbre gialla, poliomielite, influenza, aiuti, vaiolo e morbillo. I virus partecipano a circa il 20% dei tumori umani. Ogni anno, le infezioni respiratorie e intestinali di origine virale uccidono milioni di bambini nei paesi in via di sviluppo.

Alcuni virus sono utili per caratterizzare i batteri, come le fonti di enzimi, per il controllo dei parassiti, come agenti antibatterici, per combattere il cancro e come vettori genici.

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Storia

Alla fine del XIX secolo, Martinus Beijerinck e Dmitri Ivanovski, in modo indipendente, stabilirono che filtrati liberi da pazienti con piante di tabacco contenevano un agente in grado di infettare le piante sane. Beijerinck ha chiamato questo agente contagio vivum fluidum.

Ora sappiamo che Beijerinck e Ivanovski trapelavano contenevano il virus del mosaico del tabacco. Sempre nel diciannovesimo secolo, Friedrich Loeffler e Paul Frosch concluse che la febbre afitasi del bestiame è causata da un agente non batterico.

Nel primo decennio del ventesimo secolo, Vilhelm Ellerman e Olaf Bang hanno dimostrato la trasmissione della leucemia nei polli, usando cellule libere da cellule. Questi esperimenti ci hanno permesso di concludere che ci sono virus animali che possono produrre cancro.

Nel secondo decennio del ventesimo secolo, Frederick Twort osservò la lisi dei micrococchi nelle piastre di agar in cui cercò di coltivare il virus del vaiolo, supponendo che detta lisi fosse stata causata da un virus o da enzimi di batteri. Da parte sua, Felix D'Herelle ha scoperto che i bacilli che causano la dissenteria erano elencati da virus che chiamava Bacteryophagos.

Nel 1960, Peter Medawar ricevette il premio Nobel per aver scoperto che i virus contenevano materiale genetico (DNA o RNA).

Tipi di virus

I virus sono classificati in base alle caratteristiche che hanno. Questi sono morfologia, genoma e interazione con l'ospite.

La classificazione basata sull'interazione del virus con l'ospite si basa su quattro criteri: 1) produzione di una progenie infettiva; 2) se il virus uccide o meno l'ospite; 3) se ci sono sintomi clinici; 4) la durata dell'infezione.

Il sistema immunitario ha un ruolo importante nell'interazione tra virus e ospite perché determina lo sviluppo dell'infezione. Pertanto l'infezione può essere acuta e subclinica (il virus viene eliminato dal corpo), o persistente e cronico (il virus non viene eliminato dal corpo).

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La classificazione basata sulle differenze del genoma (sistema di Baltimora) e sulla classificazione tassonomica, che tiene conto di tutte le caratteristiche dei virus, sono i sistemi più utilizzati attualmente per catalogare i virus.

Classificazione basata sulla morfologia

Per capire questa classificazione è necessario conoscere le parti che compongono un virus. I virus sono costituiti da genoma e capside, essendo in grado di avvolgere. Il genoma può essere DNA o RNA, catena semplice o doppia, lineare o circolare.

Capsid è una struttura complessa composta da molte subunità proteiche virali identiche, chiamate capsomeri. La sua funzione principale è proteggere il genoma. Serve anche a riconoscere la cellula ospite e ad unirsi e di garantire il trasporto del genoma all'interno della cellula.

L'involucro è la membrana composta da lipidi e glicoproteine ​​che circonda il capside. Vaga dalla cella ospite. Varia considerevolmente dimensioni, morfologia e complessità. La presenza o l'assenza di avvolgimento funge da criterio di classificazione del virus.

Tre categorie di virus sono riconosciute senza avvolgimento: 1) isometrico, con forma approssimativamente sferica (icosahedros o icosadeltahedoni); 2) filamentosos, forma semplice elica; 3) complessi, senza le forme precedenti. Alcuni virus, come Bacteryofago T2, combinano forme isometriche e filamentose.

Se il virus ha una confezione, può anche essere assegnato alle categorie morfologiche in base alle caratteristiche del nucleocapside.

Classificazione basata sul genoma: sistema Baltimora

Questa classificazione, proposta da David Baltimora, considera la natura del genoma del virus in termini di meccanismo che usa per replicare l'acido nucleico e trascrivere l'RNA Messenger (RNAM) per la biosintesi proteica.

Nel sistema Baltimora, il virus il cui genoma dell'RNA ha lo stesso significato che l'mRNA è chiamato virus con un senso positivo (+) RNA, mentre i virus il cui genoma è di senso negativo (-). I virus del genoma a doppia catena hanno entrambi i sensi.

Uno svantaggio di questa classificazione è che i virus che hanno meccanismi di replicazione simili non condividono necessariamente altre caratteristiche.

Classi di sistema Baltimora

Classe I. Virus del DNA a doppia catena. Trascrizione simile a quella della cella ospite.

Classe II. Virus con un semplice genoma del DNA a catena. Il DNA può essere polarità (+) e (-). Convertito in doppia catena prima della sintesi di RNM.

Classe III. Virus con un genoma RNA a doppia catena (arti). Con genoma segmentato e ARNM sintetizzato da ciascun segmento dello stampo del DNA. Enzimi che partecipano alla trascrizione codificati dal genoma del virus.

Classe IV. Virus con semplice catena RNA genoma (ARSS), polarità (+). Sintesi dell'mRNA preceduta dalla sintesi della catena complementare. La trascrizione è simile a quella della classe 3.

Classe v. Virus del genoma ARSS di fronte a quello della misura MNE (-). Sintesi RNM che richiede enzimi codificati dal virus. La produzione di nuove generazioni del virus richiede la sintesi di ARND intermediari.

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Classe VI. Virus con genoma ARNS che produce ADND intermedi prima della replicazione. Usa gli enzimi che il virus trasporta.

Classe VII. Virus che replicano i suoi e sono tramite un arns intermedio.

Classificazione tassonomica

Il comitato internazionale di tassonomia del virus ha istituito un regime tassonomico per classificare i virus. Questo sistema utilizza divisioni di ordine, famiglia, sottofamiglia e genere. C'è ancora un dibattito sull'applicazione del concetto di specie ai virus.

I criteri utilizzati per la classificazione tassonomica sono l'intervallo ospite, le caratteristiche morfologiche e la natura del genoma. Inoltre, sono considerati altri criteri, come la lunghezza della coda del palla (virus che infetta i batteri), la presenza o l'assenza di alcuni geni nei genomi e le relazioni filogenetiche tra virus.

Un esempio di questa classificazione è: ordine mononegavirale; Famiglia paramyxoviridae; Subfamily Paramyxovirinae, Gerere Morbilivirus; specie, virus del morbillo.

I nomi di famiglie, sottofamiglie e generi sono ispirati dal luogo di origine, dall'ospite o dai sintomi della malattia prodotta dal virus. Ad esempio, il fiume Ebola in Zaire dà il nome al genere Ebola; Il mosaico del tabacco dà il nome al genere Tomabovirus.

Molti nomi di gruppi di virus sono parole di origine latina o greca. Ad esempio, Podoviridae, deriva dal greco Podi, Cosa significa il piede. Questo nome si riferisce a fagi a coda corti.

Esempi di virus

Virus dell'influenza

Infettare uccelli e mammiferi. Hanno una morfologia diversificata, con avvolgimento. Semplice genoma RNA a catena. Baltimora e la famiglia appartengono a Baltimora Orthomyxoviridae.

A questa famiglia appartengono ai virus dell'influenza. La maggior parte dei casi di influenza è causata da virus dell'influenza. Le epidemie causate dai virus dell'influenza B si verificano ogni 2-3 anni. Quelli prodotti dai virus dell'influenza C sono meno frequenti.

L'influenza A virus ha causato quattro pandemie: 1) l'influenza spagnola (1918-1919), sottotipo di virus H1N1, di origine sconosciuta; 2) l'influenza asiatica (1957-1958), sottotipo H2N2, di origine Aviar; 3) l'influenza di Hong Kong (1968-1969), sottotipo H3N3, di origine Aviar; 4) Influenza suina (2009-2010), sottotipo H1N1, di origine del maiale.

La pandemia più devastante causata dall'influenza spagnola. Ha ucciso più persone della prima guerra mondiale.

Le lettere H e N provengono da glicoproteine ​​di membrana di emaglutinina e neuraminidasi, rispettivamente. Queste glicoproteine ​​sono presenti in una varietà di forme antigeniche e sono coinvolte in nuove varianti.

Retrovirus

Infettare mammiferi, uccelli e altri vertebrati. Morfologia sferica, con busta. Semplice genoma RNA a catena. Baltimora e la famiglia appartengono alla classe VI Retroviridae.

Questa famiglia appartiene al virus dell'immunodeficienza umana (HIV), genere Lentivirus. Questo virus provoca danni al sistema immunitario della persona infetta, rendendolo suscettibile alle infezioni da batteri, virus, funghi e protozoi. La malattia prodotta dall'HIV è nota come sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS).

Anche altri generi appartenenti a Retroviridae causano malattie gravi. Per esempio: Spumavirus (virus spugnoso della scimmia); Epsilonretrovirus (Virus del sarcoma dermico di Walleye); Gammaretrovirus (Virus della leucemia di Murina, virus della leucemia felina); Betaretrovirus (Virus del tumore al seno Murino); E Alpharetrovirus (Rous Sarcoma Virus).

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Virus dell'herpes

Infetta mammiferi, uccelli e vertebrati di sangue freddo. Morfologia del virus: capsula icosaedrica, con busta. Genoma del DNA a doppia catena. Appartengono alla classe I di Baltimora e ordinano Herpesvirales.

Alcuni membri sono: l'herpes simplex virus 2 (causa l'herpes genitale); citomegalovirus umano (causa difetti congeniti); Herpesvirus kaposibƃ^TmS sarcoma (causa sarcoma di kaposi); Virus EpSteinBƃbar o EBV (causa febbre ghiandolare e tumori).

Virus che causa poliomielite e altri virus correlati

Infetta mammiferi e uccelli. Morfologia del virus: isometrico o icosahhedric. Semplice genoma RNA a catena. Appartengono a Baltimora Classe IV e alla famiglia Picornaviridae.

Alcuni generi di questa famiglia sono: Epatovirus (causa l'epatite A); Enterovirus (causa poliomielite); Aftovirus (Causa afosasi).

Virus che causa rabbia e virus correlati

Infettare mammiferi, pesci, insetti e piante. Morfologia elicoidale, con avvolgimento. Semplice genoma RNA a catena. Baltimora e la famiglia appartengono a Baltimora Rhabdoviridae.

Questa famiglia appartiene virus che producono malattie come la rabbia, causate dal genere Lyssavirus; Stomatite vescicolare, causata dal genere Vesiculovirus; e la patata nana gialla, causata dal genere Novirirhabdovirus.

Virus che provoca eritrema infettivo

Infettano mammiferi, uccelli e insetti. Morfologia simmetrica di icosahédica. Semplice genoma del DNA a catena. Appartengono a Baltimora Classe II e Famiglia Parvoviridae.

Un membro di questa famiglia è il virus B19, appartenente al genere Eritrovirus, Causa eritrema infettivo nell'uomo, che di solito non produce sintomi. Il virus B19 infetta le cellule precursori dei globuli rossi.

Alcuni membri di Parvoviridae Sono usati come vettori genici.

Applicazioni virus

I virus possono essere utilizzati a beneficio dell'uomo attraverso la costruzione di virus ricombinanti. Questi hanno un genoma modificato attraverso tecniche di biologia molecolare.

I virus ricombinanti sono potenzialmente utili per la terapia genica, il cui scopo è curare malattie specifiche o produzione di vaccini.

L'HIV è stato usato per costruire vettori genici (vettori lentivirali) per la terapia genica. Questi vettori hanno dimostrato di essere efficienti nei modelli animali della malattia dell'epitelio del pigmento retina, come la retinite pigmentaria causata da eredità autosomica recessiva o mutazioni.

I virus usati come vettori di vaccino devono avere un basso potenziale patogeno. Questo è verificato usando modelli animali. Questo è il caso di vaccini sviluppati o sviluppati contro virus per il vaiolo, stomatite vescicolare ed ebola.

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