VIROLOGY: KASAYSAYAN, KUNG ANO ANG PINAG-AARALAN, URI NG MGA VIRUS, HALIMBAWA - BIOLOGY - 2026

Ang virology ay ang sangay ng biology na nag-aaral sa pinagmulan, ebolusyon, pag-uuri, patolohiya at biomedical at biotechnological na aplikasyon ng mga virus. Ang mga virus ay maliit na mga partikulo, 0.01-1-1 µm, na ang genetic na impormasyon ay para lamang sa kanilang sariling pagtitiklop.

Ang mga gene ng mga virus ay na-decode ng molekular na makinarya ng nahawaang cell para sa pagdami. Samakatuwid, ang mga virus ay obligado ang mga intracellular parasites na nakasalalay sa metabolic function ng mga buhay na selula.

Pinagmulan: Photo Credit: Mga Tagabigay ng Nilalaman ng Nilalaman ng Cynthia Goldsmith: CDC / Dr Erskine. L. Palmer; ML Martin Martin

Ang pinaka-masaganang genetic material sa planeta ay tumutugma sa mga virus. Nakakahawa sila ng iba pang mga virus at lahat ng mga nabubuhay na bagay. Ang mga system ng immun ay hindi palaging nagtatagumpay matagumpay laban sa mga virus: ang ilan sa mga pinaka-nagwawasak na sakit ng mga tao at hayop ay sanhi ng mga virus.

Kasama sa mga sakit sa tao ang dilaw na lagnat, polio, trangkaso, AIDS, bulutong, at tigdas. Ang mga virus ay kasangkot sa halos 20% ng mga tao na cancer. Bawat taon, ang mga impeksyon sa paghinga at impeksyon sa bituka ay pumapatay ng milyun-milyong mga bata sa pagbuo ng mga bansa.

Ang ilang mga virus ay kapaki-pakinabang para sa pag-type ng bakterya, bilang mga mapagkukunan ng mga enzyme, para sa control ng peste, bilang mga ahente ng antibacterial, para sa paglaban sa cancer, at bilang mga vectors ng gene.

Kasaysayan

Sa huling bahagi ng ika-19 na siglo, si Martinus Beijerinck at Dmitri Ivanovski ay nakapag-iisa na tinutukoy na ang mga filter na walang bakterya mula sa mga may sakit na tabako ay naglalaman ng isang ahente na may kakayahang makahawa ng malulusog na halaman. Tinawag ni Beijerinck ang ahente na ito na contagium vivum fluidum.

Alam natin ngayon na ang mga filter ng Beijerinck at Ivanovski ay naglalaman ng virus na mosaic ng tabako. Gayundin sa ika-19 na siglo, Friedrich Loeffler at Paul Frosch ay nagpasya na ang FMD sa mga baka ay sanhi ng isang di-bakteryang ahente.

Sa unang dekada ng ika-20 siglo, ipinakita nina Vilhelm Ellerman at Olaf Bang ang paghahatid ng leukemia sa mga manok, gamit ang mga cell-free filtrates. Ang mga eksperimentong ito ay pinapayagan upang tapusin na mayroong mga virus ng hayop na maaaring maging sanhi ng cancer.

Sa ikalawang dekada ng ika-20 siglo, napansin ni Frederick Twort ang lysis ng micrococci sa agar plate kung saan sinubukan niyang kultuhin ang virus ng bulutong, na inaakalang ang lysis ay sanhi ng isang virus o ng mga enzymes ng bakterya. Para sa kanyang bahagi, natuklasan ni Felix d'Hérelle na ang bacilli na nagdudulot ng disentery ay lysed ng mga virus na tinawag niyang bacteriophages.

Noong 1960 natanggap ni Peter Medawar ang Nobel Prize para sa pagtuklas na ang mga virus ay naglalaman ng genetic material (DNA o RNA).

Mga uri ng virus

Ang mga virus ay inuri ayon sa mga katangian na kanilang natamo. Ito ang morpolohiya, genome at pakikipag-ugnay sa host.

Ang pag-uuri batay sa pakikipag-ugnay ng virus kasama ang host ay batay sa apat na pamantayan: 1) paggawa ng isang nakakahawang progeny; 2) pumapatay man o hindi ang virus; 3) kung mayroong mga klinikal na sintomas; 4) tagal ng impeksyon.

Ang immune system ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng virus at host dahil tinutukoy nito ang pag-unlad ng impeksyon. Sa gayon ang impeksiyon ay maaaring maging talamak at subclinical (ang virus ay tinanggal mula sa katawan), o paulit-ulit at talamak (ang virus ay hindi tinanggal mula sa katawan).

Ang pag-uuri batay sa pagkakaiba-iba ng genome (Baltimore System) at pag-uuri ng taxonomic, na isinasaalang-alang ang lahat ng mga katangian ng mga virus, ay ang mga sistemang ginagamit ngayon sa mga virus.

Pag-uuri batay sa morpolohiya

Upang maunawaan ang pag-uuri na ito kinakailangan na malaman ang mga bahagi na bumubuo ng isang virus. Ang mga virus ay binubuo ng isang genome at capsid, at maaaring o hindi magkaroon ng isang sobre. Ang genome ay maaaring DNA o RNA, solong o dobleng na-stranded, linear o pabilog.

Ang capsid ay isang kumplikadong istraktura na binubuo ng maraming magkaparehong mga subunit ng protina na tinatawag na capsomeres. Ang pangunahing pagpapaandar nito ay upang maprotektahan ang genome. Naghahain din ito upang makilala at magbigkis sa host cell, at upang masiguro ang transportasyon ng genome sa cell.

Ang sobre ay ang lamad na binubuo ng mga lipid at glycoproteins na pumapalibot sa capsid. Ito ay nagmula sa host cell. Nag-iiba ito ng malaki sa laki, morpolohiya, at pagiging kumplikado. Ang pagkakaroon o kawalan ng mga sobre ay nagsisilbing isang kriterya para sa pag-uuri ng virus.

Tatlong kategorya ng mga virus na hindi naka-sobre: ​​kinikilala: 1) isometric, humigit-kumulang spherical sa hugis (icosahedrons o icosadeltahedrons); 2) filamentous, na may isang simpleng hugis ng helix; 3) kumplikado, nang walang mga nakaraang form. Ang ilang mga virus, tulad ng bacteriophage T2, pinagsama ang isometric at filamentous form.

Kung ang virus ay enveloped, maaari rin silang italaga sa mga kategorya morphological batay sa mga katangian ng nucleocapsid sa loob ng lamad.

Pag-uuri na batay sa Genome: sistema ng Baltimore

Ang pag-uuri na ito, na iminungkahi ni David Baltimore, ay isinasaalang-alang ang likas na katangian ng genome ng virus sa mga tuntunin ng mekanismo na ginagamit nito upang magtiklop ng nucleic acid at mag-transcribe ng messenger RNA (mRNA) para sa biosynthesis ng protina.

Sa sistemang Baltimore, ang mga virus na ang genna RNA ay may parehong kahulugan bilang mRNA ay tinatawag na mga virus na may positibong kahulugan RNA (+), habang ang mga virus na ang genome ay may kabaligtaran na kahulugan (pantulong) sa mRNA ay tinatawag na mga virus na Negatibong kahulugan RNA (-). Ang mga double-stranded na mga virus ng genome ay magkaparehong paraan.

Ang isang kawalan ng pag-uuri na ito ay ang mga virus na may katulad na mga mekanismo ng pagtitiklop ay hindi kinakailangang magbahagi ng iba pang mga katangian.

Mga Klase ng Baltimore System

Class I. Virus na may isang dobleng na-stranded DNA genome. Transkripsyon na katulad ng host cell.

Klase II. Mga virus na may isang solong-stranded genome DNA. Ang DNA ay maaaring maging (+) at (-) polarity. Na-convert sa dobleng mai-stranded bago ang synthesis ng mRNA.

Klase III. Ang mga virus na may dobleng-stranded na RNA genome (dsRNA). Sa segmented genome at mRNA synthesized mula sa bawat segment ng template ng DNA. Ang mga enzim na nakikilahok sa transkripasyong naka-encode ng genome ng virus.

Klase IV. Ang mga virus na may solong na-stranded na RNA genome (ssRNA), polarity (+). Sintesis ng mRNA na nauna sa synthesis ng komplimentong strand. Ang transkripsyon ay katulad ng sa klase 3.

Class V. Virus na may ssRNA genome ng kabaligtaran na kahulugan sa kahulugan ng mRNA (-). Sintesis ng mRNA na nangangailangan ng mga enzim na naka-encode ng virus. Ang paggawa ng mga bagong henerasyon ng virus ay nangangailangan ng synthesis ng intermediate dsRNA.

Klase VI. Ang virus na may ssRNA genome na gumagawa ng mga intermediate dsDNA bago pagtitiklop. Gumagamit ito ng mga enzyme na dala ng virus.

Klase VII. Ang mga virus na nag-kopya ng kanilang dsDNA sa pamamagitan ng isang intermediate ssRNA.

Pag-uuri ng Taxonomic

Ang International Committee on Taxonomy of Viruses ay nagtatag ng isang scheme ng taxonomic upang maiuri ang mga virus. Ginagamit ng sistemang ito ang pagkakasunud-sunod ng dibisyon, pamilya, subfamily at kasarian. Mayroon pa ring debate tungkol sa aplikasyon ng konsepto ng species sa mga virus.

Ang pamantayan na ginamit para sa pag-uuri ng taxonomic ay mga saklaw ng host, mga katangian ng morphological, at ang likas na katangian ng genome. Bilang karagdagan, ang iba pang pamantayan ay isinasaalang-alang, tulad ng haba ng buntot ng phage (virus na nakakaapekto sa bakterya), ang pagkakaroon o kawalan ng ilang mga gen sa genome, at ang mga ugnayang phylogenetic sa pagitan ng mga virus.

Ang isang halimbawa ng pag-uuri na ito ay: order Mononegavirales; pamilya Paramyxoviridae; Paramyxovirinae subfamily, genus Morbillivirus; species, tigdas virus.

Ang mga pangalan ng mga pamilya, subfamilies, at genera ay kinasihan ng lugar na pinagmulan, host, o mga sintomas ng sakit na ginawa ng virus. Halimbawa, ang Ebola River sa Zaire ay nagbibigay ng pangalan sa genus na Ebola; ang mosaic ng tabako ay nagbibigay ng pangalan nito sa genus na Tomabovirus.

Maraming mga pangalan ng pangkat ng virus ay mga salita ng Latin o Greek na pinagmulan. Halimbawa, ang Podoviridae, ay nagmula sa Greek podos, na nangangahulugang paa. Ang pangalang ito ay tumutukoy sa mga short-tailed phages.

Mga halimbawa ng mga virus

Ang virus na trangkaso

Nakakahawa sila ng mga ibon at mammal. Mayroon silang magkakaibang morpolohiya, na may sobre. Single stranded RNA genome. Kabilang sila sa Class V ng Baltimore at sa pamilya na Orthomyxoviridae.

Ang mga virus ng trangkaso ay kabilang sa pamilyang ito. Karamihan sa mga kaso ng trangkaso ay sanhi ng mga virus ng trangkaso A. Ang mga paglaganap na sanhi ng mga virus ng trangkaso B ay nangyayari tuwing 2-3 taon. Ang mga ginawa ng mga virus ng trangkaso C ay hindi gaanong madalas.

Ang influenza A virus ay nagdulot ng apat na pandemika: 1) ang trangkaso ng Espanya (1918-1919), isang subtype ng H1N1 virus na hindi kilalang pinanggalingan; 2) Ang trangkaso ng Asyano (1957–1958), H2N2 subtype, ng pinanggalingan ng avian; 3) trangkaso ng Hong Kong (1968-1919), subtype H3N3, ng pinanggalingan ng avian; 4) trangkaso ng baboy (2009–2010), subtype H1N1, ng pinagmulan ng baboy.

Ang pinaka-nagwawasak na pandemya na kilala ay sanhi ng trangkaso ng Espanya. Pinatay nito ang maraming tao kaysa sa Unang Digmaang Pandaigdig.

Ang mga letrang H at N ay nagmula sa lamad glycoproteins hemagglutinin at neuraminidase, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga glycoproteins na ito ay naroroon sa isang mahusay na iba't ibang mga form ng antigenic at kasangkot sa mga bagong variant.

Retrovirus

Nahahawahan nila ang mga mammal, ibon, at iba pang mga vertebrates. Spherical morphology, na may sobre. Single stranded RNA genome. Kabilang sila sa klase ng Baltimore VI at ang pamilyang Retroviridae.

Ang human immunodeficiency virus (HIV), genus Lentivirus, ay kabilang sa pamilyang ito. Ang virus na ito ay nagdudulot ng pinsala sa immune system ng nahawaang tao, na ginagawa itong madaling kapitan ng impeksyon ng bakterya, mga virus, fungi at protozoa. Ang sakit na sanhi ng HIV ay kilala bilang nakuha immunodeficiency syndrome (AIDS).

Ang iba pang mga genera na kabilang sa Retroviridae ay nagdudulot din ng malubhang sakit. Halimbawa: Spumavirus (simian malambot na virus); Epsilonretrovirus (Walleye dermal sarcoma virus); Gammaretrovirus (murine leukemia virus, feline leukemia virus); Betaretrovirus (murine mammary tumor virus); at Alpharetrovirus (Rous sarcoma virus).

Herpes virus

Nakakahawa ito ng mga malamig na dugo na mammal, ibon, at vertebrates. Morpolohiya ng virus: icosahedral capsule, na may sobre. Double-stranded DNA genome. Kasama sila sa klase I ng Baltimore at sa order na Herpesviral.

Ang ilang mga miyembro ay: Herpes simplex virus 2 (nagiging sanhi ng genital herpes); human cytomegalovirus (nagiging sanhi ng mga depekto sa kapanganakan); Herpesvirus KaposiB ^™ s sarcoma (nagiging sanhi ng sarcoma ng Kaposi); EpsteinBƂBarr virus o EBV (nagiging sanhi ng glandular fever at mga bukol).

Ang mga virus na nagdudulot ng polio at iba pang mga kaugnay na mga virus

Nakakahawa ito sa mga mammal at ibon. Morpolohiya ng virus: isometric o icosahedral. Single stranded RNA genome. Nabibilang sila sa klase ng Baltimore IV at ang pamilya Picornaviridae.

Ang ilang mga genera ng pamilyang ito ay: Hepatovirus (nagiging sanhi ng hepatitis A); Enterovirus (nagiging sanhi ng poliomyelitis); Aphthovirus (nagiging sanhi ng sakit sa paa at bibig).

Ang mga virus na nagdudulot ng rabies at mga kaugnay na mga virus

Nahahawahan nila ang mga mammal, isda, insekto, at halaman. Helical morphology, na may sobre. Single stranded RNA genome. Kabilang sila sa klase V ng Baltimore at sa pamilya na Rhabdoviridae.

Ang mga virus na nagdudulot ng mga sakit tulad ng rabies, na sanhi ng genus Lyssavirus, ay kabilang sa pamilyang ito; vesicular stomatitis, na sanhi ng genus Vesiculovirus; at ang dilaw na dwarf patatas, na sanhi ng genus Novirirhabdovirus.

Ang virus na nagdudulot ng nakakahawang erythrema

Nakakahawa ito sa mga mammal, ibon, at mga insekto. Symmetric icosahedral morphology. Single-stranded DNA genome. Nabibilang sila sa Class II ng Baltimore at sa pamilya na Parvoviridae.

Ang isang miyembro ng pamilyang ito ay ang virus ng B19, na kabilang sa genus na Erithrovirus, na nagdudulot ng nakakahawang erythrema sa mga tao, na karaniwang hindi gumagawa ng mga sintomas. Ang virus ng B19 ay nakakahawa sa mga cell ng precursor ng mga pulang selula ng dugo.

Ang ilang mga miyembro ng Parvoviridae ay ginagamit bilang mga vectors ng gene.

Mga Application ng Virus

Ang mga virus ay maaaring magamit para sa kapakinabangan ng tao sa pamamagitan ng pagbubuo ng mga recombinant na mga virus. Mayroon silang isang genome na nabago ng mga diskarte sa molekular na biology.

Ang mga virus ng recombinant ay potensyal na kapaki-pakinabang para sa therapy sa gene, ang layunin kung saan ay pagalingin ang mga tiyak na sakit, o ang paggawa ng mga bakuna.

Ginamit ang HIV upang bumuo ng mga vectors ng gene (lentiviral vectors) para sa therapy sa gene. Ang mga vectors na ito ay ipinakita na maging mahusay sa mga modelo ng hayop ng retinal pigment epithelial disease, tulad ng retinitis pigmentosa na sanhi ng autosomal recessive mana o mutations.

Ang mga virus na ginamit bilang mga vectors ng bakuna ay dapat magkaroon ng mababang potensyal na pathogen. Ito ay napatunayan gamit ang mga modelo ng hayop. Ito ang kaso ng mga bakuna na binuo o sa pag-unlad laban sa mga virus ng bulutong, vesicular stomatitis at Ebola.

Mga Sanggunian

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virology: mga prinsipyo at aplikasyon. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Panimula sa modernong virolohiya. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Mga prinsipyo ng birolohiya. American Society para sa Microbiology, Washington.
4. Hull, R. 2009. Paghahambing ng virology ng halaman. Elsevier, Amsterdam.
5. Louten, J. 2016. Mahahalagang virolohiya ng tao. Elsevier, Amsterdam.
6. Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Clinical virology. American Society para sa Microbiology, Washington.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr 2009. Simian virology. Wiley-Blackwell, Ames.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Basic virology. Blackwell Malden.