virusai

vrusai (lot. virus – nuodas), neląstelinės sandaros gyvybės formos, negalinčios daugintis ir augti ne šeimininko ląstelėje. Paplitę visur, kur yra gyvybė. Keliasdešimt kartų mažesni už bakterijas, dažniausiai 10–300 nm dydžio, labai įvairios formos. Stebimi tik elektroniniu mikroskopu, naudojant branduolinį magnetinį rezonansą, rentgeno spindulių kristalografiją. Neturi ribosomų ir fermentų, negamina energijos, nereaguoja į dirgiklius. Naudojasi šeimininko medžiagų apykaita, ne ląstelėje neaktyvūs. Į organizmus dažniausiai prasiskverbia subrendę virusai – virionai. Daugelio virusų virionai, būdami ne ląstelėje, yra lyg anabiozės būsenoje, pakelia karštį, šaltį, drėgmės stoką. Virionas susideda iš nukleorūgšties (deoksiribonukleorūgšties, DNR, arba ribonukleorūgšties, RNR), apsuptos apsauginio baltyminio apvalkalo – kapsidės, kuri sudaryta iš identiškų baltymų subvienetų, vadinamųjų kapsomerų. Kapsidės pagrindiniai baltymai gali būti kristalinės struktūros. Kapsidės sandara labai taisyklinga, ji yra vienas klasifikavimo pagrindinių kriterijų; virusai būna dodekaedro, ikosaedro (dažniausiai) ir kitokios formos. Virusai gali turėti lipidinį apvalkalą – voką, pagamintą iš užkrėstos ląstelės membranos.

RNR viruso rotaviruso molekulinis modelis

Nuo tipiškos viruso sandaros skiriasi viroidai ir virusoidai. Viroidai yra labai nedidelės infekcinės RNR, nepadengtos kapsidės. Virusoidų sandara panaši į viroidų, bet turi kapsidę. Virusoidai dar vadinami palydoviniais (satelitiniais) virusais, nes jie negali savarankiškai reguliuoti genetinės medžiagos replikacijos, jiems reikia viruso pagalbos.

DNR viruso adenoviruso molekulinis modelis

Yra keli pagrindiniai morfologiniai virusų tipai: spiraliniai, briaunainiai ir sudėtiniai. Spiraliniai virusai susideda iš vieno tipo kapsomerų, kurios susirenka aplink centrinę ašį ir suformuoja spiralę. Jos centre gali būti įduba arba tuščias vamzdelis. Genetinė medžiaga, dažniausiai vienos grandinės RNR, būna prisitvirtinusi prie baltyminės spiralės. Tokios kapsidės ilgis priklauso nuo nukleorūgšties dydžio, plotis – nuo kapsomerų išsidėstymo. Briaunainiai virusai turi beveik sferinę simetrišką struktūrą (mažiausia 12 kapsomerų, kurių kiekvieną sudaro 5 identiški subvienetai). Sudėtinių virusų struktūra nėra nei grynai spiralinė, nei erdvinė daugiakampė, t. p. turi papildomų struktūrų – baltyminių uodegų ar išorinę sienelę. Kai kurie bakteriofagai turi dvylikabriaunę galvutę, sujungtą su spiraline uodegėle, kurios apačioje yra heksagoninis pagrindas su iš jo kyšančiomis baltymų skaidulomis. Tokios struktūros uodegėlė veikia kaip molekulinis švirkštas – ji prisitvirtina prie bakterijos ir suleidžia į ją viruso genomą. Archėjas infekuojantys virusai pasižymi didele neįprastų formų (nuo verpstės iki sulenktos lazdelės) įvairove.

Dažnai virusai skirstomi pagal šeimininką, kurį infekuoja: gyvūnų virusai, augalų virusai, grybų virusai, bakterijų virusai (bakteriofagai), arba pagal jų sukeliamas ligas: encefalito virusai, gripo virusai, tymų virusai, tabako mozaikos virusai, onkovirusai. Gyvūnų virusai dažniausiai yra daugiakampio ir pūslelės, augalų virusai – lazdelės, bakteriofagai – daugiakampio smeigtuko su stambia galvute ir atauga formos.

Pagal genetinę medžiagą skiriami DNR virusai, RNR virusai, retrovirusai. DNR virusai gali būti dviejų DNR grandinių (papilomos, herpesvirusai, poksvirusai) arba vienos DNR grandinės virusai (auksinės pupų mozaikos geminivirusai, kukurūzų dryžuotumo virusai, parvovirusai); RNR virusai gali būti dviejų RNR grandinių virusai (augalų navikų virusai, reovirusai) ar vienos RNR grandinės virusai. Jie dar skirtomi į RNR vienos plius grandinės virusus (jų replikacija ir transkripcija vyksta tiesiogiai; pvz., encefalito, raudonligės, poliomielito virusai) ir RNR vienos minus grandinės virusai (replikacija ir transkripcija tiesiogiai nevyksta, pirma turi būti sintetinama plius grandinė; pvz., gripo, pasiutligės virusai). Virusų klasifikacija nenusistovėjusi.

gripo viruso struktūra

RNR viruso Nipah virus molekulinis modelis

Daugelis jų sukelia augalų, gyvūnų ir žmogaus virusines ligas ligas (2020 žmogaus koronavirusas SŪRS‑CoV‑2 pasaulyje sukėlė COVID 19 pandemiją). Organizmas apsikrečia virusais tiesiogiai (pvz., raupų, gripo virusai), per tarpinį šeimininką (nematodus, vabzdžius, erkes, grybus) arba jo kiaušinius. Daugelis žmogui, naminiams gyvūnams ir kultūriniams augalams pavojingų virusų dauginasi ir laukiniuose gyvūnuose, augaluose. 40–90 °C temperatūroje virusai (tai priklauso nuo jo rūšies) inaktyvuojami (netenka patogeniškumo). Vieni virusai, išskirti iš gyvo organizmo, netenka virulentiškumo po kelių valandų, kiti gali apkrėsti po metų. Ypač stabilus yra tabako mozaikos virusas. Išdžiovintas tabako lapuose ir po kelių dešimtmečių apkrečia augalus.

Virusas į ląstelę patenka endocitozės būdu – tvirtinasi prie membranoje esančio makromolekulių patekimą į ląstelę reguliuojančio receptoriaus ir juo pasinaudoja, apsigaubia pūslele ir su ja patenka į vidų. Ląstelės viduje kapsidė suyra ir viruso genomas su viruso baltymais pakliūva į citoplazmą arba branduolį (tai priklauso nuo viruso).

retroviruso ŽIV molekulinis modelis

Pagal gyvavimo būdą skiriami retrovirusai, nuosaikieji (lizogeniniai) ir virulentiniai virusai. Retrovirusai gali būti laisvi (jų genetinė medžiaga yra RNR) arba įsiterpę į šeimininko chromosomą (genetinė medžiaga DNR). Nuosaikieji virusai irgi būna laisvi arba įsiterpę į ląstelės genomą, bet jų genetinė medžiaga nuolat yra DNR. Laisvi jie būna retai (lizogenija), dažniausiai dauginasi kartu su ląstele šeimininke – jos chromosoma, kurioje yra virusas. Ląstelės, kuriose nuosaikusis virusas įsiterpęs į chromosomą, yra įgijusios imunitetą kitiems homologiniams virusams. Virulentiniai virusai, užkrėtę ląsteles, jas pajungia savosios nukleorūgšties reprodukcijai, kuri vyksta labai greitai. Po to ląstelė ima sintetinti viruso kapsidės baltymus. Galiausiai iš sudedamųjų viruso dalių susidaro virusas (virionas). Ląstelė suardoma ir šimtai virusų užkrečia naujas ląsteles.

Virusai labai talpūs ir taupūs genetinės informacijos atžvilgiu, jų genomo dydis nuo 5·10³ bazių porų (viruso SV 40 žiedinė DNR) iki 2·10⁵ bazių porų (pūslelinės viruso DNR). Būdinga dažni sanklotiniai genai (genas gene, arba 1 geną iš dalies dengia kitas), labai dažnas alternatyvusis splaisingas (iš to paties transkripto subręsta kelios informacinės ribonukleorūgštys, mRNR), vienas bendras polipeptidas suskaidomas į keletą baltymų, genome yra tik patys būtiniausi genai, naudojamasi ląstelės genų produktais (pernašos ribonukleorūgštimis (tRNR), ribosomomis, ribosominėmis ribonukleorūgštimis (rRNR), baltymais). Virusai turi genus, kurių koduojami baltymai pajungia šeimininko ląstelę savo naudai, slopina ląstelės baltymų sintezę ir imuninę sistemą. Virusai gali koduoti baltymus, imituojančius antikūnus ir ląstelės paviršiaus kitus baltymus, polisacharidus, pašalinti geležį iš gyvūnų baltymų.

herpesvirusai ir antikūnai

Kai keli giminingi skirtingus genus turintys virusai užkrečia tą pačią ląstelę, gali vykti virusų genetinė rekombinacija. Virusai turi ir labai savitų jos būdų, vienas jų – genomo segmentacija. Keletas RNR virusų turi segmentuotą genomą. Kiekvienas segmentas koduoja 1 ar daugiau baltymų. Pvz., gripo viruso genomas yra iš 8 segmentų, kurių kiekvienas koduoja 1–2 baltymus. Kuo daugiau genome segmentų, tuo didesnis viruso serotipų polimorfizmas ir tuo sunkiau prisitaikyti imuninei sistemai.

Virusus tiria mikrobiologijos šaka – virusologija.

3009

3163

-virionai; -viroidai; -virusoidai; -kapsidė; -virusas