Virusologija

Virusologija je nauka koja proučava prirodu i reprodukcijska svojstva virusa, kao submikroskopskih, parazitskih dijelova genetičkog materijala koji se nalaze u proteinskoj kapsidi, i virusolike čestice i agense. Prvenstveno je usmjerena obilježja virusa, kao što su:

• struktura nukleinskih kiselina i kapsida,
• klasifikacija i evolucija,
• načine iskorištavanja i infekcije domaćinske ćelije (u kojoj se [[razmnožavanje|razmnožavaju),
• interakcija sa fiziološkim i imunskim potencijalima organizma domaćina,
• viroze – bolestima koje izazivaju,
• način izolacije i kultiviranja, i
• primjenu u istraživanju i terapiji.

Virusologija je dugo smatrana jednom od grana mikrobiologije ili medicine, ali sada se zna da su virusi aćelijske čestice sa mogućnošći razmnožavanja samo uz korištenje odgovarajućih mehanizama organizma – domaćina. Bez njih virusi ne mogu ostvarivati svoju reprodukciju, što se podjednako odnosi na one koji sadrže DNK i/ili RNK.

Struktura i klasifikacija

Glavna oblast virologije je klasifikacija virusa, koja počiva na vrsti ćelije domaćina koju:

• životinjski virusi,
• biljni virusi,
• virusi gljiva,
• bakteriofagni virusi koji inficiraju bakterije.

Druga, od mogućih klasifikacija počiva na posmatranju geometrijskog oblika kapsida ili strukture (npr. prisutvo ili odsustvo lipidnog omotača). Veličina virusa variraju u rasponu od oko 30 nm do oko 450 nm, pa se većina njih ne može vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom. Oblik i struktura i ostala svojstva virusa proučavaju se pod elektronskim mikroskopom, NMR spektroskopom, kristalografijom sa X-zracima. Najrašireniji klasifikacijski sistem razdvaja viruse prema tipu nukleinske kiseline koju imaju kao genetički materijal i načinu virusne replikacije u prisiljavanju ćelije domaćina da proizvode više virusa:

• DNK virusi obuhvataju dvostandardne DNK viruse i jedno-standardne DNK viruse),
• RNK virusi uključuju osjetljive pozitivne jednostandardne RNK viruse, negativno osjetljive jedno-standardne RNK viruse)
• obrnuto transkriptirajući virusi su dvostandardni obrnuto transkriptiraći DNK virusi i jednostandardni obrnuto-transkriptirajući RNK virusi uključujući i retroviruse.

Jedan od nedavnih izvještaja Međunarodnog komiteta za taksonomiju virusa (2005.) navodi spisak sa 5.450 virusa, u preko 2.000 vrsta, 287 rodova, 73 porodice i 3 reda. Virolozi takođe proučavaju subvirusne čestice, infektivne agense koji su znatno manji i jednostavniji od virusa:

• viroidi su gole molekule kružne RNK koje inficiraju biljke,
• sateliti uključuju nukleinske kiseline i molekule sa ili bez kapside kojima je, za infekciju i razmnožavanje, potreban pomoćni virus, i
• prioni su proteini koji u patološkim konformacijama utiču da druge prionske molekule poprime istu konformaciju.

Evolucija virusa, dešava se često uporedo sa evolucijom njihovih domaćina, koja je pretežno proučavana u vezi sa viralnom evolucijom. Iako se razmnožavaju i razvijaju, virusi nemaju sopstveni metabolizam, niti sposobnost kretanja, a u procesu razmnožavanja koriste se metaboličkim mehanizmima domaćina. Jedno od često diskutiranih pitanja je da li su živi sistemi ili ne, što je pitanje definicije koja ne utiče na realnost virusa u biološkim sistemima.

Viroze i odbrana organizma

Jedan od glavnih i početni motiv za istraživanje virusa je činjenica da izazivaju više važnih i relativno čestih infektivnih oboljenja, između ostalih i običnu prehladu, gripu, besnilo, male boginje, mnoge vidove dijareje, hepatitisa, denga groznicu, žutu groznicu, poliomijelitis i sidu. Virus herpes simpleks izaziva čireve na usnama, a herpes na genitalijana se istražuje kao potencijalni faktor Alcheimerove bolesti. Pojedini virusi, poznati kao onkovirusi, doprinose pojavi određenih oblika raka. Najbolje proučavan primjer povezanosti je između virus humanog papiloma virusa i raka grlića materice: skoro svi slučajevi raka grlića materice su izazvani određenim sojevima spolno prenosivih virusa. Drugi primer je povezanosti infekcije sa hepatitisom B i hepatitisom C je rak jetre.

Zna se da subvirusne čestice izazivaju i bolesti, kao što su: prenosiva spongiformna encelefatopatija, koja uključuje kuru, Krojcfeld-Jakobovu bolest i goveđu spongiformnu encefalopatiju („bolest ludih krava“), koje izazvaju prioni, a hepatitis D izazva satelit-virus. Način izazivanja viroznih bolesti naziva se viralna patogeneza. Stepen kojim virus izaziva bolesti je njegova virulencija.

Kada virus dospije u imunski sistem kičmenjaka, može proizvesti specifična antitijela koja ga ograničavaju i neutraliziraju njegovu infektivnost ili ga označe za uništavanje. Prisustvo antitijela u serumu krvi koristi se često u određivanju izloženosti osoba određenom virusu u prošlosti, putem testova kao što je ELISA. Vakcinacija štiti primatelje od virusnih bolesti, djelimično i izazivanjem proizvodnje antitijela. Monoklonska antitijela, koja su specifična za virus takođe se primjenjuju u otkrivanju virudsa, kao pri fluoresentnoj mikroskopiji. Drugi oblik zaštite kičmenjaka od virusa je ćelijski imunitet, što podrazumijeva da ćelije imunog sistema, poznate kao T-ćelije, stalno pokazuju male fragmente njihovih proteina na ćelijskoj površini, i ako prepoznaju sumnjivi virusni fragment , ćelija domaćina će biti uništena a specifične T-ćelije za viruse će proliferirati. Ovaj mehanizam pokreću pojedine vrste redovnih i vanrednih vakcina.

Miješanje RNK je važan ćelijski mehanizam biljaka, životinja i mnogih drugih eukariota, koji je najverovatnije razvijen kao odbrana protiv virusa. Složeni sistem interaktivnih enzima otkriva dvostandardne RNK molekule (što se dešava kao dio životnog ciklusa mnogih virusa) i zatim uništava sve jednostandardne verzije otkrivenih RNK molekuka.

Dopunska literatura

• Evans, Alfred (1982). Viral Infections of Humans. New York, NY: Plenum Publishing Corporation. str. xxv-xxxi. ISBN 978-0-306-40676-8.
• Cann, Alan (2011). Principles of Molecular Virology (5 izd.). London: Academic Press. ISBN 978-0123849397.
• Crawford, Dorothy (2011). Viruses: A Very Short Introduction. New York, NY: Oxford University Press. str. 4. ISBN 978-0-19-957485-8.CS1 održavanje: ref=harv (link)
• -{Villarreal, L. P. (2005) Viruses and the Evolution of Life. ASM Press, Washington DC ISBN 978-1-55581-309-3
• Samuel Baron (ed.) (1996) Medical Microbiology, 4th ed., Section 2: Virology (freely searchable online book)
• Coffin, Hughes, Varmus. (1997) Retroviruses (freely searchable online book)}-

Vanjski linkovi

• ICTV: International Committee on Taxonomy of Viruses Arhivirano 3. 2. 2017. na Wayback Machine - searchable virus taxonomy, updated versions in 2007 and 2008. Explanations of the virus species concept and viral taxonomy.
• David Sander: All the Virology on the WWW Arhivirano 14. 9. 2008. na Wayback Machine - collection of links, pictures, lecture notes. Many of the links on this site are broken and it does not appear to be being maintained.
• Online lectures in virology University of South Carolina
• MicrobiologyBytes: Origins of Virology
• MicrobiologyBytes: The Virology Time Machine
• Timeline of the history of virology, from the Washington University in St. Louis.
• Wong's Virology.
• Vaccine Research Center (VRC) - Information concerning vaccine research studies
• This Week in Virology Podcast by Vincent Racaniello