Indriķis Muižnieks VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA ORGANISMU DAUDZVEIDĪBA

MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI PROKARIOTU VALSTS MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI VĪRUSU DAUZVEIDĪBA

VĪRUSU TAKSONOMIJA UN NOMENKLATŪRA Vīrusa suga ir politeiska vīrusu kopa ar vienu replikācijas veidu, kura aizņem noteiktu ekoloģisko nišu “... polythetic class of viruses constituting a replicating lineage and occupying a particular ecological niche” van Regenmortel MHV. Applying the species concept to plant viruses. Arch Virol. 1989;104:1–17

VĪRUSU TAKSONOMIJA UN NOMENKLATŪRA Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses (Nov., 2011) Redaktori: A.M.Q. King , E. Lefkowitz , M.J. Adams , E. B. Carstens 1327 lpp, USD 400 http://www.ictvonline.org/index.asp?bhcp=1 7 kārtas, 87 dzimtas, 348 ģintis, apm. 3000 klasificētu un tikpat neklasificētu sugu (2005.g. - 3 kārtas, 73 dzimtas, 287 ģintis, apm. 1950 sugu)

VĪRUSU ĶĪMISKĀ KLASIFIKĀCIJA Vīrusu iedalījums augstākajās sitemātiskajās kategorijās (tipos) ir balstīts uz to nukleīnskābes tipu un replikācijas īpatnībām. Ķīmiskās klasifikācijas autors: viens no revertāzes atklājējiem, 1975. g. Nobela prēmijas laureāts, vēlēk poliovīrusu pētnieks Deivids Baltimors (1938.)

VĪRUSU KLASIFIKĀCIJA

VĪRUSU NOMENKLATŪRA

VĪRUSU NOMENKLATŪRA

VĪRUSU NOMENKLATŪRA

VĪRUSU DAUDZVEIDĪBA PIRMAIS TIPS: dsDNS

Poxviridae Baku vīrusi. Dzīvnieku vīrusi Poxviridae Baku vīrusi. Lineāra, galos slēgta DNS, 130 - 375 kbp. Sarežģīta uzbūve 150x200x300 - 400 nm Ādas un epitēlija infekcijas, melnās bakas, govju bakas, baku vakcīnas vīruss

Hipotēzes par eikariotu šūnu un to organellu izcelšanos LIELĀKIE VĪRUSI Hipotēzes par eikariotu šūnu un to organellu izcelšanos Filips Bells (Philip Bell, postdoctoral research fellow at Macquarie University, New South Wales, Australia; founding Director of Microbiogen Pty Ltd.) vīrusu eikarioģenēzes teorijas (2001. – 2004) autors. Lielie DNS vīrusi kā iespējamie šūnas kodola priekšteči evolūcijā.

BAKU VĪRUSAM LĪDZĪGIE VĪRUSI Lielākie zināmie vīrusi. Aļģu Mimiviridae, genoms ~1,200 Mbp Pandoravirus (Science, 2013,V.361, p.281) ~ 1,5-2,5 Mbp Mazākie baktēriju genomi, piem.: Mycopl. genetalium - 580 kbp Āfrikas cūku mēris

Legendre M. et al.. Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology PNAS, 111 (11), 4274-4279, 2014 Pithovirus sibericum

BAKU VĪRUSAM LĪDZĪGIE VĪRUSI Kukaiņu bakulovīrusu morfoloģija: Sarežģīta forma; kapsīds 20-35 x 150 - 300 nm, veido ieslēgumus – poliedrus (occlusion bodies). 0,5 - 15 mm. Gredzenveida dsDNA, 90 -180 kbp

Herpesviridae (herpesvīrusi). Dzīvnieku vīrusi Herpesviridae (herpesvīrusi). alfa-, beta- un gamma - apakšdzimtas. Lineāra DNS, 124 - 235 kbp. Ikosaedrisks,  ~100 - 200 nm, ar apvalku Ādas un epitēlija infekcijas, vējbakas, ēdes, infekciozā mononukleoze. Epšteina-Barra vīruss. Viens vīruss spēj izraisīt dažādas infekcijas. Persistence.

Adenoviridae Adenovīrusi. Dzīvnieku vīrusi Adenoviridae Adenovīrusi. Lineāra DNS, gali saistīti ar proteīnu, 35 - 40 kbp. Ikosaedrisks,  ~80 - 110 nm, bez apvalka Acu, elpošanas ceļu un limfatiskās sistēmas slimības. Dažos dzīvniekos izraisa audzējus

Dzīvnieku vīrusi Papillomaviridae, Polyomaviridae. Papilomas (kārpu) un poliomas (audzēju) vīrusi. Gredzenveida dsDNS: ~ 5 un ~ 8 kbp. Ikosaedrisks,  ~50 nm, bez apvalka HPV (cilvēka papilomas vīruss) dažu serotipu saistība ar dzemdes vēzi. Poliomas – dzīvnieku audzēju vīrusi (SV40).

Baktēriju vīrusi Vairākas dzimtas Myoviridae (T4), Siphoviridae (l), Podoviridae (T7) Gredzenveida vai lineāra DNS, 45 - 175 kbp.

CETURTAIS TIPS: ssRNS(+) VĪRUSU DAUDZVEIDĪBA CETURTAIS TIPS: ssRNS(+)

Picornaviridae Dzīvnieku vīrusi Enterovirus, Rhinovirus, Cardiovirus, Hepatovirus, Aphtovirus: lineāra RNS, 7000 - 8000 nt. Ikosaedriski,  ~28-30 nm, bez apvalka Poliomielīts, sezonas iesnas, infekciozais (A) hepatīts, mutes un nagu sērga. Vīrusi kā imunstimulatori: ECHO-7, Rigvir

POLIOMIELĪTA INFEKCIJA UN VAKCINĒŠANA

POLIOMIELĪTA INFEKCIJA UN VAKCINĒŠANA Diāna Odela (Dianne Odell, USA, 1947. – 2008.) dzelzs plaušās elpoja kopš 3 gadu vecuma

POLIOMIELĪTA INFEKCIJA UN VAKCINĒŠANA Rita Kukaine (1922. -2011.)

Comoviridae (pupu mozaīkas vīrusi, ikosaedriska simetrija). Augu vīrusi Comoviridae (pupu mozaīkas vīrusi, ikosaedriska simetrija). Potyviridae (kartupeļu Y vīruss, spirāliska simetrija). Genoma organizācija līdzīga pikornavīrusiem, 8000 - 15000 nt. Bez apvalka, ikosaedriski,  ~28 - 30 nm, Bez apvalka, spirāliski  ~11 nm l ~ 900 nm Inficē dažādas augu sugas un dzimtas

Flaviviridae Dzīvnieku vīrusi Flavivirus, Pestivirus, hepatīta C vīrusi: lineāra RNS, 10 - 12 kb. Ikosaedriski,  ~40-60 nm, ar apvalku Dzeltenais drudzis, ērču encefalīts (Latvija, 2012. g. – 376 gadījumi) , Denge u.c. hemorāģiskie drudži, lopu mēris, cilvēka hepatīts C (Latvija, 2014. g. - 58 akūti, 1706 jaunatklāts hronisks gadījums) Klasiskais cūku mēris – mežacūku populācijā Austrumlatvijā, 2011.-2013.g.g.

Togaviridae Dzīvnieku vīrusi Alphavirus, Rubivirus: lineāra RNS, 11 - 12 kb. Ikosaedriski,  ~70 nm, ar apvalku Semilki meža vīruss, Sindbis vīruss, Masaliņu vīruss (Latvija, 2012. g. – 8, 2013. gadā – nav, 2014. g. - 1)

Tobamovirus (tabakas mozaīka, spirāliska simetrija); Augu vīrusi Tobamovirus (tabakas mozaīka, spirāliska simetrija); Hordeivirus (miežu svītrainā mozaīka, spirāliska simetrija, dipartits). Genoma organizācija līdzīga togavīrusiem, 6.4 - 10 kb. Bez apvalka, spirāliski  ~18 - 20 nm l - 110 - 300 nm Inficē dažādas augu sugas un dzimtas

fr fāga genoma struktūra Baktēriju vīrusi Leviviridae Levivirus, Allolevivirus: lineāra RNS, 3,5 - 4,2 kb. fr fāga genoma struktūra Ikosaedriski,  ~25 nm, bez apvalka MS2, fr, Qb Pauls Pumpēns (1947.)

PIEKTAIS TIPS: ssRNS(-) VĪRUSU DAUDZVEIDĪBA PIEKTAIS TIPS: ssRNS(-)

Orthomyxoviridae (gripa), Dzīvnieku vīrusi Orthomyxoviridae (gripa), Ģintis: Influenzavirus A, Influenzavirus B. 6 - 8 (-)RNS fragmenti, kopējais garums: 10 - 13,6 kb. Gripas vīrusa virsmas proteīni: antigēni. Hemaglutinīns. apm. 500 trimeri virionā, 16 tipi: H1 – H16 Neiraminidāze, apm. 100 tetrameri virionā; 9 tipi: N1 – N9 Sfēriski, arī polimorfi vīrusi.  ~80 - 120 nm. Apvalks ietver spirāliskas simetrijas nukleokapsīdu,  ~6 nm l - 100 - 150 nm. Pandēmijas, antigēnu (N un H) nomaiņa (šifts) Epidēmijas, antigēnu izmaiņas (drifts)

ANTIGĒNU IZMAIŅAS (drifts)

ANTIGĒNU NOMAIŅA (šifts) Putnu (H5N1) vai cūku (H1N1) gripas draudi un tamiflu bizness

Paramyxoviridae (gripai līdzīgie), Dzīvnieku vīrusi Paramyxoviridae (gripai līdzīgie), Ģintis: Paramyxovirus, Morbillivirus, Rubulavirus viena (-)RNS molekula, garums ap 15 kb. Sfēriski, arī polimorfi vīrusi.  ~150 nm. Apvalks ietver spirāliskas simetrijas nukleokapsīdu,  ~13-18 nm l ~ 1000 nm. Paragripa, masalas (Latvija, 2012. – 3, 2013. – nav, 2014 – 36), cūciņas (epidēmiskais parotīts, Latvija, 2014. – 11)

Rhabdoviridae (trakumsērgas), Dzīvnieku un augu vīrusi Rhabdoviridae (trakumsērgas), viena (-) RNS molekula, garums: 11 - 15 kb. Bacilāra forma,  ~45 -100 nm, l - 100 - 450 nm. Apvalks ietver spirāliskas simetrijas nukleokapsīdu,  ~20 nm l ~ 700 nm. Latvijā 2005.g. uzsākta savvaļas dzīvnieku vakcinēšana. Inficēto dzīvnieku skaits samazinājies > 60x. Pēdējais nāves gadījums cilvēkam Latvijā – 2003. g. Pasaulē ik gadus apm. 55 000 mirušo. Citi rabdovīrusi: Vesikulārais stomatīts, salātu dzeltenā nekroze

Filoviridae (Ebolas un Mārburgas vīrusi), viena (-) RNS molekula, garums: 19 kb. Ebolas vīrusa infekcijas uzliesmojums 2014. gadā Rietumāfrikā, apm 10 000 inficēti, 5 000 miruši.

SESTAIS TIPS: divas ssRNS(+)  DNS VĪRUSU DAUDZVEIDĪBA SESTAIS TIPS: divas ssRNS(+)  DNS

Retroviridae (onkogēnie retrovīrusi), Dzīvnieku vīrusi Retroviridae (onkogēnie retrovīrusi), Ģintis: Zīdītāju B tipa; zīdītāju C tipa; putnu C tipa; D tipa; BLV_HTLV retrovīrusi; Lentivirus; Spumavirus Divas vienādas (+)RNS molekulas, garums: 9 -11 kb. B C D tipa virionu morfoloģija Lodveida,  ~80 -100 nm, dzelkšņi līdz 8 nm.

RETROVĪRUSU GENOMA STRUKTŪRA Šūnā abas vīrusa RNS molekulas tiek izmantotas, lai ar vīrusa REVERTĀZES palīdzību sitezētu genoma DNS kopiju. Šajā procesā veidojas LTR (garie galu atkārtojumi) Vīrusa DNS integrē šūnas hromosomā (provīruss). trīs galvenās gēnu grupas – gag (nukleokapsīda proteīni); pol – (revertāze); env – apvalka proteīni

HIV morfoloģija Latvijā : pirmais HIV (+):1987. g., maksimums – 2001.g. = 807 jauni HIV (+), 2010. g. – 274. 2008. g. 30. sept. – 4216 HIV (+), 617 AIDS; 2015. g. 1. novembris – 6553 HIV(+), 1635 - AIDS. Miruši kopš 1991. g. – 1429. Pasaulē kopš 2007. g. HIV (+) cilvēku skaits ir stabilizējies apm. 33 miljonu līmenī . Ik gadus no AIDS mirst apm. 2 milj .cilvēku, kopš epidēmijas sākuma – apm. 35–40 milj. mirušo.

Migrējošie gēni, kas cilvēka genomā veido ~50% no 3 miljardus n. p Migrējošie gēni, kas cilvēka genomā veido ~50% no 3 miljardus n.p. garās sekvences, ir strukturāli tuvi radniecīgi retrovīrusiem. Cilvēka proteīnus kodējošie gēni veido ~ 2 % genoma sekvences. Vīrusu loma evolūcijas tempa paātrināšanā?

VĪRUSU RADNIECĪBA AR MIGRĒJOŠO UN EGOISTISKO DNS

PAR VĪRUSIEM MAZĀKAS INFEKCIOZAS MOLEKULAS VIROĪDI

Viroīdu inficētas hrizantēmas Salaspils NBD VIROĪDI Gredzenveida, vienpavediena, ~ 300 nukleotīdus garas, strukturētas RNS molekulas bez proteīna apvalka. Viroīdu inficētas hrizantēmas Salaspils NBD

VIROĪDU RNS STRUKTŪRA

PAR VĪRUSIEM MAZĀKAS INFEKCIOZAS MOLEKULAS PRIONI

http://www. biologie. uni-duesseldorf http://www.biologie.uni-duesseldorf.de/Institute/Physikalische_Biologie/Research/Topics/

Ar BSE slimu dzīvnieku smadzeņu preparāti S. Prusiners 1983. gadā izvirzīja prionu hipotēzi, 1997. gadā viņam par to piešķīra Nobela premiju www.madcowblog.com/..

PRIONU PROTEĪNU TELPISKĀ STRUKTŪRA skrēpiju izraisa telpiski nepareizi sakārtota PrP forma, kuras klātbūtnē šūnu membrānu PrP arī iegūst nepareizu telpisko struktūru un veido agregātus. PrPC PrPSc