1. MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI VIRUSOLOĢIJA
Indriķis Muižnieks
VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA
ORGANISMU DAUDZVEIDĪBA
MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI VIRUSOLOĢIJA

2. VĪRUSU UZBŪVE UN VAIROŠANĀS
PROKARIOTU VALSTS
MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI
VĪRUSU UZBŪVE UN VAIROŠANĀS

3. V I R U S I
Prioni
Viroidi

4. Virusi
Nature 1989 Aug 10;340(6233):467-8
High abundance of viruses found in aquatic environments.
Bergh O, Borsheim KY, Bratbak G, Heldal M
Department of Microbiology and Plant Physiology, University of Bergen, Norway
Upju un ezeru ūdens mililitrā atrodams līdz 2.5 x 108 vīrusveidīgu daļiņu

5. Baku un poliomielīta vīrusi bija pazīstami jau senajā Ēģiptē

6. Vīrusu izraisītas epidēmijas un pandēmijas
Melnās bakas – regulāri, epidēmijas laikā mira apm. 1/3 inficēto cilvēku,
uzskata, ka XX gadsimtā ar bakām miruši apm milj. cilvēku. baku loma acteku un maiju impēriju bojā ejā.
Dzeltenais drudzis – lokāli, bet ar ļoti augstu letalitāti; “klīstošie holandieši”, Panamas kanāls.
Hanta vīrusi – Dienvidamerikas civilizāciju noslēpums.
Gripa – Regulāras pandēmijas kopš vissenākajiem laikiem, – 1920 gadā ar “spāņu gripu” Eiropā un Ziemeļamerikā mirst apm. 20 miljoni cilvēku, pasaulē - ap 100 miljonu.
Poliomielīts – Sastopams kopš vissenākajiem laikiem, epidēmija Eiropā un Ziemeļamerikā – gadā – ap miljonu cilvēku paralizēti vai miruši.
HIV/AIDS – Kopš gada miruši vairāk nekā 40 miljoni cilvēku.
Vīrusu epidēmijas izdevās ierobežot jau pirms vīrusu atklāšanas: Viduslaiku Ķīna – variolizācija pret bakām;
XVIII g.s. beigas Anglija, E.Dženners – vakcinācija pret bakām;
1885. g. Francija, L.Pastērs, E. Rū – vakcinācija pret trakumsērgu

7. XVII gadsimtā Holandes puķkopji īpaši augstu vērtēja ar vīrusiem inficētas tulpes
1637. gada februārī: viena šo tulpju sīpola cena = laba amatnieka 20 gadu darba alga.
1637. gada pavasarī tirgus sabruka.
Semper Augustus
Viceroy
Wikipedia

8. Tabakas mozaīkas vīruss 1892. un 1898. gadā
Dimitrijs Ivanovskis /Ивановский/ ( ) Martins Beijerinks /Beijerinck/ ( )
Tabakas mozaīkas vīruss un gadā

9. “FILTRĒJOŠIES VĪRUSI” – INFEKCIJAS IZRAISĪTĀJS IET CAURI FILTRAM, KAS AIZTUR BAKTĒRIJAS
Keramikas filtri
Membrānu filtri: 0,22 vai 0,45 mm poras

10. VĪRUSU IZMĒRI
Parvoviruss
Mimiviruss

11. VIRUSOLOĢIJAS SĀKUMI

12. Salvatore Luria
Makss Delbruks

13. VĪRUSU ATTĪSTĪBAS CIKLS

16. VIRUSOLOĢIJAS ATTSĪTĪBA

17. VIRUSOLOĢIJAS ATTĪSTĪBA

18. RNS ATKARĪGA DNS SINTĒZE
DZĪVĪBAS ALGORITMS
TRANSKRIPCIJA
RNS polimerāze
TRANSLĀCIJA
DNS
RNS
Proteīns
RNS ATKARĪGA DNS SINTĒZE
Atgriezeniskā transkriptāze = revertāze
RNS PAŠ-REPLIKĀCIJA Transkriptāze
REPLIKĀCIJA DNS polimerāze

19. Vīrusu ģenētisko informāciju var nest:
DNS: divpavedienu (ds) lineāra gredzenveida
vienpavediena (ss) lineāra gredzenveida
RNS divpavedienu (ds) lineāra
vienpavediena (ss) mRNS (+) komplementāra mRNS (-)
Vīrusu ģenētiskā informācija var būt ierakstīta vienā vai vairākās NS molekulās, var būt sadalīta pa vairākām vīrusu daļiņām (polipartiti vīrusi)

20. Vīrusu nukleīnskābju izmēri:
DNS:
Mazākie: b.p. (cilvēka B hepatīta vīruss, HBV). Lielākie: b.p., > (mimivīrusi, pandoras vīrusi) Tipiski: daži desmiti tūkstoši b.p.
RNS:
Mazākie: b. (levivīrusi: bakteriofāgs MS2 un taml.). Lielākie: ~ b. (SARS koronavīruss) vai b.p. (augu reovīrusi) Tipiski: ap desmiti tūkstošiem b.

21. 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.

22. LIELĀKIE VĪRUSI N.Philippe ... J.-M. Claverie, C. Abergel
Pandoraviruses: Amoeba Viruses with Genomes up to 2.5 Mb Reaching that of Parasitic Eukaryotes
Science 19 July 2013: Vol. 341 no pp
Megavirus chilensis
D. Arslan, C. Abergel, J.-M. Claverie
Distant Mimivirus relative with a larger genome highlights the fundamental features of Megaviridae. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 17486–17491 (2011).
diametrs 440 nm, 1,259,197 b.p., 1100 gēnu

23. VĪRUSU UZBŪVE (MORFOLOĢIJA)
SIMETRIJA
STRUKTŪRA
BEZ ĀRĒJĀ APVALKA
KUBISKA
AR ĀRĒJO APVALKU
SPIRĀLISKA
Ārējais apvalks = Superkapsīds; Peploss Kubiska simetrija = Ikosaedriska

24. VĪRUSU UZBŪVE (MORFOLOĢIJA)
VIRIONS – inficēt spējīgs vīruss (vienā vai vairākās daļiņās: mono-, di- un tripartiti virioni).
KAPSĪDS – vīrusa nukleīnskābes un ar to cieši saistīto proteīnu (nukleoproteīna, kora) proteīna ietvars; var būt vienslāņa vai daudzslāņu kapsīdi.
NUKLEOKAPSĪDS – kapsīds kopā ar tā saturu (nukleīnskābi, nukleoproteīnu, koru).
APVALKS (SUPERKAPSĪDS) - saimniekšūnas citoplazmas membrānas un vīrusa proteīnu veidots viriona ārējais aizsargslānis.
Vairumam augu, baktēriju un sēņu vīrusu apvalka nav.
Izplatītākajiem dzīvnieku vīrusiem ir apvalki, taču ir arī labi pazīstami dzīvnieku vīrusi bez apvalka.

25. VĪRUSU UZBŪVE
Vīrusa kapsīdu veido proteīna daļiņas – kapsomeri. Tie sastāv no vienas vai vairākām proteīna molekulām – subvienībām.
Vīrusa apvalka (apmetņa=peplosa) membrānā atrodas proteīna daļiņas – peplomeri. Tie sastāv no vienas vai vairākām proteīna molekulām – subvienībām.

26. VĪRUSU IZMĒRI
1 mikrometrs

27. SPIRĀLISKA KAPSĪDA UZBŪVES SIMETRIJA
VĪRUSU UZBŪVE
SPIRĀLISKA KAPSĪDA UZBŪVES SIMETRIJA
Tabakas mozaīkas vīruss
Kartupeļu Y vīruss
Kapsīda diametrs - ~11 nm, garums -~900 nm
Kapsīda diametrs -18 nm, garums nm

28. IKOSAEDRISKA KAPSĪDA UZBŪVES SIMETRIJA
VĪRUSU UZBŪVE
IKOSAEDRISKA KAPSĪDA UZBŪVES SIMETRIJA

29. VĪRUSU UZBŪVE
KOMPLEKSI VĪRUSI

30. VĪRUSU UZBŪVE
KOMPLEKSI VĪRUSI

31. VĪRUSU UZBŪVE KOMPLEKSI VĪRUSI

32. VĪRUSU ĶĪMISKAIS SASTĀVS
NUKLEĪNSKĀBES
DNS vai RNS kā ģenētiskās informācijas nesējs
Papildfunkcijas, piem., tRNS retrovīrusu sastāvā
PROTEĪNI
Vīrusa morfoloģijas veidošana (struktūras proteīni)
Ne-struktūras proteīni enzīmi nukleīnskābes saistīšana un stabilizēšana transkripcijas faktori

33. VĪRUSU ĶĪMISKAIS SASTĀVS
LIPĪDI
Ārējā apvalka (superkapsīda) sastāvā, tiek ņemti no saimniekšūnas membrānas
POLISAHARĪDI
Ārējā apvalka proteīnu - glikoproteīnu un morfoloģisko struktūrvienību (peplomeru) sastāvā, sintēzi nodrošina saimniekšūnas metabolisma ceļos

34. Organismi, audu kultūras, šūnu kultūras
VĪRUSU AUDZĒŠANA
Organismi, audu kultūras, šūnu kultūras

35. Negatīvās kolonijas - plaki (plagues). Vīrusa koncentrācija: PFU/ml
VĪRUSU AUDZĒŠANA
Negatīvās kolonijas - plaki (plagues).
Vīrusa koncentrācija: PFU/ml

36. VĪRUSA ATTĪSTĪBAS CIKLS
7. NOBRIEŠANA
6. IZKĻŪŠANA NO ŠŪNAS
1. ADSORBCIJA
Saistīšanās ar receptoru
MEMBRĀNA
5. AGREGĀCIJA
2. PENETRĀCIJA
Genoms
Struktūras proteīni
Regulācijas proteīni
Vienas baktēriju šūnas infekcijas ciklā veidojas 100 – jaunu virionu.
3. DEPROTEINI-ZĀCIJA
4. REPLIKĀCIJA
Vienas dzīvnieku šūnas infekcijas ciklā veidojas – jaunu virionu.
KODOLS
Gēnu ekspresija

37. VĪRUSU ATTĪSTĪBAS CIKLS

38. VĪRUSU AUDZĒŠANA

39. VĪRUSU ATTĪSTĪBAS STRATĒĢIJA
1. Līze: vīrusa replikācijas rezultātā šūna iet bojā.
2. Lizogēnija: vīruss replicējas kopā ar šūnu, bieži integrēts šūnas genomā, redzamu infekcijas pazīmju nav.
3. Transformācija: vīruss replicējas kopā ar šūnu, piespiežot šūnai pastiprināti dalīties, zaudēt diferenciācijas pazīmes
Lizogēnam l (lambda) fāgam izšķeļoties no E.coli genoma, tiek paņemts līdzi baktērijas gal gēns, ko var pārnest uz citu baktērijas šūnu =
transdukcija

40. Virulence / Lizogēnija

41. Arī vīrusiem var būt vīrusi !
Bernard La Scola et al.
The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus Nature 455, (September 4, 2008)