x

ANGLISHT

VIROLOGJI – KAPITULLI I PARË

 

VIROLOGJIA BAZË: PËRCAKTIMET, KLASIFIKIMET, MORFOLOGJIA DHE PËRBËRJA KIMIKE

 

Dr Margaret Hunt

Professor Emerita
University of South Carolina School of Medicine

 

Përktheu:

Profesor Kristaq Bërxholi
Virolog - Fakulteti i Mjekësisë  Veterinare
Departamenti i Lëndëve Paraklinike
Tiranë  - Shqipëri

 

FJALORI

OJEKTIVAT E TË MËSUARIT

Hyrje  tek viruset, natyra e tyre, struktura dhe  klasifikmi

Figura 1
Madhesia relative e viruseve dhe bakterieve      Koneman et al. Color Atlas and Textbook of Microbiology 5th Ed. 1997 Virus images © Dr Linda Stannard, University of Cape Town. Me leje

   Madhësia relative e ADN së viruseve 
Images © 1995  Dr Linda Stannard, University of Cape Town and © 1994 Veterinary Sciences Division, Queen's University Belfast
 

Virusët përbëhen prej një acidi nukleik  (ose ADN ose ARN) të lidhur me proteinat e koduara nga acidi nukleik. Virusi mund të ketë një membranë dyshtresore lipidike, por që kjo është marrë nga qeliza bujtëse (strehuese), zakonisht nga budingu nëpërmjet të membranës së qelizës bujtëse. Në rast se membrana është prezente, ajo mund të përmbajë një ose më shumë proteina virale, të cilat veprojnë si ligand për receptorët në qelizën bujtëse. Shumë viruse kodojnë disa proteina strukturale (këto vendosin në vendin e vet thërmizën virale (ose virionin) dhe ndoshta enzimën që merr pjesë në replikimin e gjenomit viral. Virusë të tjerë mund të kodojnë më shumë proteina, ku shumica e  tyre nuk përfundojnë në virusin e maturuar, por marrin pjesë në disa rrugë në replikimin viral.  Herpes virusi është një prej virusëve më të komplikuar dhe ka 90 gjene. Meqenëse shumë virusë kane disa enzima ose nuk kanë fare, ata janë të varur nga enzimat e qelizës bujtëse për të prodhuar më shumë thërmiza virale. Kështu që, struktura dhe replikimi i viruseve jane thelbësisht të ndryshme  nga  ato të organizmave qelizorë. Varësia virale në qelizën bujtëse, për aspekte  të ndryshme  të ciklit të rritjes, ka komplikuar zhvillimin e medikamenteve, pasi që shumë medikamente do të inhibojnë  si rritjen e qelizave, ashtu dhe replikimin viral (për shkak të përdorimit  të të njejtave enzime qelizore). Meqenëse një arsye kryesore për studimin  e metabolizmit viral është  që të gjenden  medikamente që në mënyrë selektive të inhibojnë shumëzimin e viruseve, ne kemi nevojë të dimë kur viruset përdorin proteinat e tyre për të marrë pjesë në ciklin e tyre të replikimit. Kështu, ne mandej do përpiqemi për të zhvilluar medikamente, të cilat inhibojnë specifikisht proteinat virale (në veçanti enzimat virale). Në dallim nga viruset, shumë bakterie të mëdha (figura 1) shpien deri në fund  proceset metabolike të tyre dhe kodojnë për to enzimat e tyre. Bile edhe për reaksione të ngjashme katalizuese, enzimat bakteriale ndryshojnë nga homologet e tyre eukariotë dhe për këtë arsye bëhen target (shënjestër) për antibiotikë specifikë. Ngjashëm me viruset, disa bakterie (te tilla si mikoplazmat, rikeciet dhe kllamidiet) mund të futen në citoplazmë të qelizave  eukariotike dhe të bëhen parazite. Këto bakterie te vogla intraqelizore megjithatë sigurojne të gjitha enzimat e nevojshme për replikim. Në këtë mënyrë, mekanizmat për kontrollin e bakteries, perfshi ato me mënyrën parazitike te jetës, zhvillohen me  thjesht sesa  ato për viruset.

  Madhësia relative  e viruseve me zinxhir ARN negativ
Images © 1995  Dr Linda Stannard, University of Cape Toën and © 1994 Veterinary Sciences Division, Queen's University Belfast

Viruset infektojnë  të gjitha grupet kryesore të organizmave: vertebratet, invertebratet, bimët, kërpudhat, bakteriet, por disa viruse kanë një spektër më të madh bujtësish sesa disa të tjerë; megjithatë, asnjë nuk e kalon kufirin  eukariot/prokariot.

Faktorët që prekin spektrin e bujtësve përfshijnë:

·         Nëse virusi mund të futet në qelizë

·         Nëse virusi mund të futet në qelizë, në rast se makineria qelizore është e përshtatshme per t’u replikuar virusi

·         Nese virusi mund të replikohet, në rast se virusi mund te dalë jashtë nga qeliza dhe të përhapë infeksionin .

STRUKTURA E VIRUSIT

Madhësia e viruseve luhatet  nga  një diameter me më pak se 100 nanometra deri në disa qindra nanometra në gjatësi, si në rastin e filovirideve (figurat 1 dhe 2). Të gjithë viruset  përmbajnë gjenom  të acidit nukleik (ARN ose ADN) dhe një mbulesë mbrojtëse proteinike që quhet kapsidë. Gjenoma e acidit nukleik së bashku me mbulesën mbrojtëse proteinike quhet nukleokapsidë. Ajo mund të ketë  simetri  ikozaedrale, helikale ose komplekse. Viruset mund të kenë edhe mbulesë. Viruset me mbulesë e marrin atë nëpërmjet të membranës së qelizës së bujtësit. Në disa raste, virusi mbin nëpërmjet plazmamembranës, por në raste të tjera ajo(mbulesa) mund të rrjedhë edhe nga membrana të tilla si nga ato të trupit Golxhi ose bërthamës. Disa viruse mbijnë nëpermjet të pjesëve të specializuara  të membranës së plazmës të qelizës së bujtësit; p.sh., virusi Ebola lidhet me lipidet që gjenden me shumicë  në  sfingomielinë, kolesterol dhe  proteinat. Poksviruset bëjnë përjashtim për faktin se ata fshehin veten  në membranën e qelizës së bujtësit  duke përdorur një mekanizëm që është i ndryshëm nga procesi i zakonshëm i mbirjes që perdoret nga virusët e tjerë.

Virusët me mbulesë nuk e kanë të nevojshme që të shkatërrojnë qelizën e tyre bujtëse  në momentin e çlirimit, pasi ata mund të dalin jashtë qelizës me një proces që jo doemos është letal për qelizën- ndërsa disa virusë mund të vendosin infeksione perzistente.

VEB BURIMI

Principet e arkitekturës së viruseve 
Linda Stannard

Qëndrueshmëria Platonike
Universiteti i Jutas

Numurat  trekëndorë
J-Y Sgro

Simetria  ikozahedrale

Proteinat  bashkohen në njësi strukturale (kjo është ajo që ne shohim në mikroskopinë elektronike ose kur ne fillojmë të zbërthejmë kapsidën), njësitë strukturale njihen si kapsomere – kapsomeret mund të përmbajnë  një ose disa lloje të zinxhirëve polipeptide. Kapsomeret në 12 këndet kanë një simetri 5 fishe, ndërveprojnë me 5 kapsomeret fqinje dhe njihen kështu si pentone ose pentamere (figura 3E). Viruset e mëdha përmbajnë shumë kapsomere; kapsomeret ekstra  janë sistemuar  në një rreshtim të rregullt në faqet e ikozahedronit. Ato kanë 6 fqinje dhe për këtë arsye quhen heksone ose heksamere (figura 3F).

Madhësia e ikozahedronit varet  në numrin  dhe madhësine e kapsomereve; atje gjithmonë  do të jenë 12 pentone (ne secilin kënd) por numri i ekosoneve rritet me madhesinë (figura 3H). Një shembull i mire i një virusi ikozahedral është adenovirusi human, i cili përmban zakonisht 12 pentone  plus 240 heksone  (figura 3G dhe I). Formacioni simetrik i një rreshtimi heksagonal në sipërfaqe të faqes ndodh në shumë situata; p.sh. në vendosjen e tubave të kontrollit në një kuti (figura 3J). Ajo mund të shihet  në vendosjen e nënnjësive të herpes virusit, një virus me mbulesë. Në figurën 3K, membrana e jashtme e herpes simplex është hequr për të zbuluar nukleokapsidën. Megjithëse ikozahedronet janë me sipërfaqe të sheshtë (si në figurën 3A), ikozahedronet virale zakonisht rrumbullakosen si shihet ne figurën 3K. Një shembull i mirë  i një ikozahedroni të rrumbullakët është një  top futbolli (figura 3L).  Nje ikozahedron i madh është  një shtëpi gjeodezike (figura 3M).

Figura 3 

  B   5:3:2 simetri rrotulluese

  D   Acidi nukleik është vendosur brenda kapsidës   Image © Dr J.Y. Sgro - Used ëith permission

E   Kapsomeret tek 12 këndëshi kanë një simetri 5 fishe dhe ndërveprojnë me 5 kapsomere fqinje dhe njifen kështu si penton (ose pentamere).

F-ii   Nukleokapsida e herpesit tregon pentonet në këndet e ikozahedronit Zhou et al. Baylor College of Medicine Reference: Z. H. Zhou, B.V.V Prasad, J. Jakana, F.R. Rixon, Ë. Chiu Baylor College of Medicine, Journal of Molecular Biology

  G Simetria e adenovirusit

  I   Adenovirusi i njeriut i parë me ngjyrim negativ  © 1995  Dr Linda Stannard, University of Cape Toën. Me leje

J
Sistemimi i objekteve cirkulare uniforme në një rreshtim heksagonal

L
Forma ikozahedrale e topit futbollit. Duket se topi përbehet prej pesë(penton) nënjësive (të zeza) dhe hekson (gjashtë) nënjësive ( të bardha).

M    Shtëpia gjeodezike
 

Figura 4

Simetria helikale

  B   Pamje e një shkopi të vetëm te VMD (virusi i mozaikut te duhanit).
Image from the International Committee on Taxonomy of Viruses database.

  C   Pamje e shkopinjve te virusit të mozaikut të duhanit © 1994 Rothamsted Experimental Station

  D  Virusi i mozaikut të duhanit (TEM x207,480)   © Dennis Kunkel Microscopy, Inc.  Used ëith permission

 

  F   Virusi i tërbimit  Ëadsëorth Center, NY Dept of Health

Simetria komplekse

B. Pamje e Poxvirusit me ngjyrim negativ © Steëart McNulty, 1994 Veterinary Sciences Division, Queen's University Belfast

Figura 6

PESË FORMAT BAZË STRUKTURALE TË VIRUSEVE NË NATYRË

·         Ikozahedral i zhveshur,  p.sh. poliovirus, adenovirus, virusi i hepatitit A .

·         Helikal i zhveshur p.sh.  virusi i mozaikut të duhanit. Nuk janë parë viruse  tek njerëzit me këtë strukturë.

·         Mbulesë ikozahedrale p.sh. herpes virus, virusi i etheve të verdha, virusi i fruthit.

·         Mbulesë helikale p.sh. virusi tërbimit, virusi i influencës, virusi i parainfluencës, virusi  i shytave, virusi i rubelles.

·         Kompleks, p.sh  poxvirusi.

(Figura 6)

Ka gjithashtu  'agjentë jokonvencionalë që shpeshherë njihen si 'virusë jokonvencionalë' ose  'viruse jo tipike'. Deri tani, llojet kryesore që janë studiuar janë viroidet dhe prionet.

VIROIDET

Viroidet përmbajnë vetëm ARN. Ata janë të vegjël (më pak se 400 nukleotide), një zinxhiror, ARN cirkulare. ARN-të e paketuara, duket se nuk kodojne ndonjë proteine dhe për këtë arsye janë të lidhura me sëmundjet tek bimët. Megjithatë, ka disa të dhëna që disa agjentë të ngjashëm ka mundësi të jenë pjesëmarrës në sëmundjet e njerëzve.

Virusi Delta Hepatitis

Aktualisht, agjenti i vetëm i njohur për semundje  në njerëz që të kujton viroidet është virusi delta i hepatitit (VDH). Në disa gjendje VDH ( gjithashtu i quajtur agjenti i delta hepatitit) duket se është ndërmjetës midis 'viruseve klasike' dhe viroideve. VDH ka një gjenom viral ARN shumë të vogël (~1700 nukleotide) krahasuar me shumë virusë të tjerë, megjithëse ai është ndonjëherë  më i madh se viroidet. Megjithatë, cilesitë  e  sekuencës së  acidit nukleik të VDH's dhe struktura janë të ngjashme  me disa viroide. VDH ndryshon nga viroidet  në atë që ai kodon për një proteinë (formë  e ndryshme e antigenit të delta hepatitit). Ndryshon nga viroidet, ai është i sistemuar. Megjithatë ai ndryshon nga viruset e vërteta në atë që nuk kodon për proteinat e tij të ngjitjes. ARN është e kapsiduar nga antigeni i delta hepatititi  dhe VDH vepron si një parazit  tek virusi i hepatitit B që s’ka lidhje me të duke përdorur mbulesën e VHB që përmban proteinën ngjitëse  të këtij hepatiti (Hepatitit B) të quajtur (HBsAg).

PRIONET

Prionet përmbajnë vetëm proteina (megjithëse ndonjëherë kjo është e diskutueshme). Ato janë të vogla, partiçela  infektive dhe ka diskutim nëse ato përmbajnë ndonjë acid nukleik, por në rast se ka ndonjë acid nukleik ai duhet te jetë shumë i vogël dhe sigurisht jo i mjaftueshëm për të koduar për proteine: Shembuj te prionit që shkakton sëmundje në njerëz  janë  kuru, sëmundja e  Creutzfeldt-Jakob  dhe sindromi Gerstmann-Straussler . Prionet gjithashtu shkaktojnë  skrapien në dhen.

A JANË VIRUSET TË GJALLA APO TË VDEKURA?

Kjo varet në definicionin e jetës. Për të larguar argumentet e mundshme, ne shpesh  i referohemi nëse ata kanë ose kanë humbur disa aspekte të aktiviteteve të tyre biologjike më mirë se të referohemi gjallë apo vdekur. Kështu, ne flasim për rreth numrit te particelave infektive ose numrit të particelave që formojnë pllaka sesa numrit të particelave të gjalla.

Familjet e viruseve me ARN

Figura 7
Modifikuar nga  Volk et al., Essentials of Medical Microbiology. 4th Ed

Karakteristikat  sekondare

Strategjia  e  replikimit

Disa herë një grup virusesh, që në bazë të kritereve të sipërpërmendura duket se janë një grup i vetëm, është gjetur se ato kanë një nëngrup të viruseve, i cili ka një strategji replikimi fundamentalisht  të ndryshme - në këtë rast grupi do të ndahet duke u bazuar në mënyrën e replikimit.

I = SIMETRI IKOZAHEDRALE, H = SIMETRI HELIKALE, C = SIMETRI KOMPLEKSE

FAMILJET E MËSIPERME TË  VIRUSEVE ME ADN JANË LISTUAR NË BAZË TË  RRITJES SË MADHËSISË SË GJENOMIT.

Kthehu në seksionin e virologji të Microbiology and Immunology On-line

faqja së fundi e ndërruar në  Monday, February 16, 2015
faqja mbahet nga  Richard Hunt