x

ANGLISHT

 

VIROLOGJI – KAPITULLI V

GJENETIKA VIRALE 

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  

OBJEKTIVAT E  TË MËSUARIT

Hyrje në gjenetikën e viruseve të kafshëve

TË PËRGJITHSHME

Viruset rriten shpejt dhe zakonisht prodhojnë një numër të madh pasardhësish për qelizë të infektuar. Për këtë arsye ka shumë mundësi që të ndodhin mutacione për një periudhë shumë të shkurtër kohore. 

Natyra e gjenomit viral (ARN ose ADN; e segmentuar ose e pasegmentuar) luan një rol të rëndësishëm në gjenetikën e virusit.

Viruset mund të ndryshojnë gjenetikisht si pasojë e mutacionit ose rekombinimit.

MUTANTËT

ORIGJINA

Mutacionet spontane

 Këto mutacione ndodhin me rrugë natyrore gjatë riprodhimit viral: p.sh. tek gabimet gjatë riprodhimit  nga  polimeraza e gjenomit ose si rezultat i inkorporimit të formave tautomerike të bazave azotike.

Viruset me ADN tentojnë të jenë gjenetikisht më stabël sesa viruset me ARN. Shkaku është se  viruset me ADN kanë mekanizma korrektues për ADN në qelizën e bujtësit, por ndoshta  jo për ARN.

Disa viruse me ARN janë jashtëzakonisht të ndryshueshme në natyrë. Ndoshta këto viruse kanë nivel të njëjtë të lartë mutacioni sikurse viruset e tjera me ARN, porse janë aq precizë në adaptimin e tyre për transmetimin dhe riprodhimin që mjaft ndryshime të vogla rezultojnë në dështimin për të konkuruar me sukses  me viruset  prindërore (tipat e egër etj.). 

 

Mutacionet që induktohen nga agjentët kimikë dhe fizikë

Kimikë: 

Agjentë që veprojnë direkt në bazat si p.sh. acidi nitrik
Agjentë që veprojnë indirekt, si p.sh. bazat analoge të cilat çiftëzohen gabimisht e më frekuentisht se bazat normale, duke gjeneruar kështu mutacione.

Fizikë:

Agjentë të tillë si rrezatimet UV ose rrezet X.

 

TIPAT  E MUTACIONIT:

Mutantët mund të pësojnë mutacione vendore (një bazë zëvëndësohet nga një tjetër) ose mutacione me ndërfutje / fshirje.

 

SHEMBUJ TË LLOJEVE TË NDYSHIMEVE FENOTIPIKE QË SHIHEN TEK VIRUSET MUTANTE

(fenotipi = cilësi e dukshme e një  organizmi)

Mutantë  letalë të kondicionuar
Këta mutantë shumëfishohen në disa kushte, por jo në të tjerat (ndërsa viruset e tipit të egër rriten në të dyja kushtet)

p.sh.mutantë të ndjeshëm nga temperatura (ts) – Këta  rriten  në temperaturë të ulët p.sh. 31 °C, por jo në 39 °C, tipi i egër  rritet si në 31°C edhe në  39 °C. Duket që arsyeja  për këtë shpesh është alternimi i proteinave që në lëkundjen e temperaturës nuk mund të mbajnë një konformacion funksional.

p.sh. kufiri i bujtësve  -  Këta mutantë do të rriten vetëm në një nënndarje të tipave qelizorë, në të cilën do të rritet tipi i egër-të tillë mutantë krijojnë mundësinë për kërkime për rolin e qelizës bujtëse në infeksionin viral.

 

Dimesioni i pllakut
Pllaket mund të jenë të mëdha ose të vogla krahasimisht me ato të virusit të tipit të egër, ndonjëherë këta mutantë shfaqin patogjenicitet të ndryshuar.

Rezistenca medikamentoze
Kjo është e rëndësishme në zhvillimin e agjentëve viralë-mundësia e lindjes së mutantëve rezistentë kundrejt medikamenteve duhet të merret gjithmonë në konsideratë. 

Mutantë me  deficiencë enzimash
Disa enzima virale nuk janë gjithmonë thelbësore dhe kështu ne mund të izolojmë  mutantë me mungesë të dukshme enzimash; p.sh. timidinëkinaza e virusit herpes simpleks jo gjithmonë kërkohet në kulturat indore, porse është e rëndësishme në infektimin e qelizave nervore.

Mutantë  të "nxehtësisë"
Këta rriten më mirë në temperatura më të larta sesa virusi i tipit të egër. Ata mund të jenë më virulentë pasi ethja e bujtësit mund të ketë pak efekt në mutantët, porse mund të pakësojë riprodhimin e virioneve të tipit të egër.

Mutantët e ndryshueshëm
Shumë mutantë viralë shkaktojnë më tepër simptoma mesatare (ose nuk shkaktojnë simptoma fare) krahasuar me viruset parenterale - kjo d.m. th. se ata janë të atenuar. Këta kanë një rol potencial për prodhimin e vaksinave dhe janë gjithashtu mjete të suksesshme në përcaktimin pse virusi parenteral është i rrezikshëm.

 

REKOMBINIMI

Shkëmbimi i informacionit gjenetik midis dy gjenomave

Rekombinimi "klasik"

Kjo ndodh si pasojë e thyerjes së lidhjeve kovalente në brëndësi të acidit nukleik, shkëmbimit të materialit gjenetik dhe riformimit të lidhjeve kovalenteve.

Ky lloj rekombinimi thyrje / bashkim është i zakonshëm tek viruset me ADN ose ato me ARN të cilat kanë një fazë të ADN (retroviruset). Qeliza bujtëse ka një sistem rekombinimi për ADN.

Rekombinimi i këtij tipi është shumë i rrallë tek viruset me ARN (ndoshta nuk kanë enzima të bujtësit për rekombinimin e ARN). Picornaviruset tregojnë një formë shumë të ulët eficience të rekombinimit. Mekanizmi nuk është identik si tek mekanizmi standard i ADN dhe ndoshta është një lloj  "copy choice" i mekanizmit (figura 1) në të cilin polimeraza ndryshon kallëpet, ndërsa është duke kopjuar ARN.

Rekombinimi është gjithashtu i zakonshëm tek coronaviruset – ku prapë mekanizmi është i ndryshëm nga situata me ADN dhe ndoshta është pasojë e rrugës jo të zakonshme në të cilën sintetizohet ARN në këtë virus.

Kështu që nuk ka të dhëna për rekombinimin  e viruseve  me ARN  me zinxhirë negative duke shkaktuar viruse të qëndrueshme  (në këto viruse, ARN gjenomike është paketuar në nukleokapsid dhe nuk është e gatshme për çiftëzimin e bazave).

 

Përdorime të ndryshme të teknikës së rekombinimit

a) Analiza e lidhjeve të gjenomit (janë ndarjet e mëtejshme të dy gjeneve, që ka mundësi më shumë që kjo të jetë një fenomen rekombinimi midis tyre).

b) “Marker rescue” – fragmentet e ADN nga virusi i tipit të egër mund të rekombinojnë me viruse mutante për të gjeneruar virusin e tipit të egër – kjo siguron mënyrën për të paracaktuar funksionin e gjeneve tek një regjion i veçantë i gjenomit (figura 2).

Rekombinimet e aftësojnë një virus që të marrë informacion gjenetik nga viruse të të njëjtit tip dhe rastësisht edhe nga viruse  që nuk kanë lidhje me të, madje dhe nga gjenomi i bujtësit  (si ndodh në disa retroviruse – shih retrovirusët).

Rikrijimi

Në rast se një virus ka një gjenomë të segmentuar dhe në rast se dy variante të këtij virusi infektojnë një qelizë të vetme, virionet pasardhëse mund të rezultojnë me disa segmente nga një prind dhe disa të tjera nga një prind tjetër.

Ky është një proces efikas – por është i kufizuar tek viruset me gjenomë të segmentuar - kështu që viruset humane janë me gjenomë të segmentuar dhe kështu janë viruset si  ortomiksoviruset, reoviruset, arenaviruset, bunyaviruset.

Rikrijimi mund të luajë një rol të rëndësishëm në natyrë, në gjenerimin e rikrijimeve të reja  dhe gjithashtu përdorim të sukseshëm në eksperimentet laboratorike (figura 3). Ai është shfrytëzuar në paracaktimin e funksioneve të segmenteve të ndryshëme të gjenomës. Për shembull, në një virus të rikrijuar, në qoftë se një segment vjen nga virusi A dhe mbetja nga virusi B, ne mund të shohim se me cilat cilësi ngjan virusi A dhe cilat virusi B.

Rikrijimi nuk është një formë klasike e rekombinimit.
 

Figura 4 

Aplikimet e gjenetikës

Ka një vaksinë të quajtur Flumist (LAIV, aprovuar Qershor  2003) për virusin e influencës,  e cila është zhvilluar mbi bazën e cilësive të diskutuara më lartë. Vaksina  është trevalente – ajo përmban 3 shtame të virusit të influencës:

Viruset janë shtame të adaptuara në temperatura të ulta, të cilat mund të rriten mjaft mirë në 25°C dhe kështu ato rriten në traktin e sipërm respirator ku është më ftohtë. Viruset janë temperaturë sensitive dhe rriten dobët në pjesën e poshtme të traktit respirator ku është më ngrohtë. Viruset janë shtame të atenuara dhe shumë më pak patogjenë sesa virusi tip i egër. Kjo me sa duket si pasojë e ndryshimeve të shumta në segmentet e gjenomit.

Antitrupat kundrejt proteinave sipërfaqësore të virusit të influencës (HA - hemaglutinina dhe NA - neuraminidaza) janë të rëndësishëm në mbrojtjen kundrejt infeksionit. HA dhe NA ndryshojnë nga viti në vit. Teknologjitë e vaksinave përdorin rikrijime për të gjeneruar viruse të rikrijuara, të cilat kanë gjashtë segmente gjene nga virusi i atenuar dhe i adaptuar në temperatura të ulta dhe segmente HA e NA të koduara nga virusi, i cili ka mundësi të jetë problematik në influencën në sezonin e ardhshëm.

Kjo vaksinë është një vaksinë e gjallë, jepet intranazale në formën e sprejit dhe indukton imunitet sistemik dhe mukozal.

Një vaksinë e gjallë me shtam të atenuar dhe rikrijuar është aprovuar së fundmi (2006)  për rotaviruset (RotaTeq nga Merck). Në zhvillim është një tjetër vaksinë me shtam të atenuar Rotarix (Glaxo).
 

Ndërveprimi në nivelin funksional  JO në nivelin e acidit nukleik. P.sh. në rast se ne marrim dy mutantë me  lezion ts (temperature-sensitivë) në gjene të ndryshme, asnjeri nuk rritet në një temperaturë të lartë (jolejues). Në qoftë se infektojmë  të njëjtën qelizë me të dy mutantët bashkë,  secili mutant mund të sigurojë funksionet e munguara të tjetrit dhe prandaj ata mund të riprodhohen (megjithatë, virionet pasardhëse do të përmbajnë akoma gjenomat e mutantit ts dhe do të jenë temperaturë sensitivë).

Në rast se viruset dyzinxhirorësh ADN janë inaktivuar duke përdorur rrezatimin ultraviolet, ne shpesh shohim riaktivizim, nëse infektojmë qelizat me këtë virus të inaktivuar, i cili shfaqet me një shtim të infeksionit (që do të thotë shumë thërmiza virale për qelizë) – kjo ndodh për shkak se viruset e inaktivuara bashkëpunojnë në disa rrugë. Ndoshta në fillim komplementimi lejon rritjen fillestare, gjenet e inaktivuara në virion mund të jenë akoma aktive në një virion tjetër. Sapo numri i gjenomave prezente rritet si pasojë e riprodhimit, ndodh rekombinimi që rezulton në një gjenotip të ri dhe herë pas here rigjenerimi i virusit tip i egër.

VIRUSET DEFEKTIVE

Viruset defektive janë të varfëra për të komplementuar plotësisht gjenet e nevojshme  për ciklin komplet të infeksionit (shumë janë mutantë me fshirje) -  dhe kështu ato kanë nevojë për një virus tjetër për të siguruar funksionet munguese – ky virus i dytë quhet virus ndihmës.

Viruset defektive duhet të sigurojnë sinjalet për polimerazën për të riprodhuar dhe për ta paketuar gjenomin e tyre, porse kanë nevojë  jo për shumë polimerazë. Disa viruse defektive bëjnë shumë për veten e tyre.

Disa shembuj të viruseve defektive:

Disa retroviruse kanë marrë sekuencat e qelizës bujtëse, por kanë humbur disa funksione virale. Këto kanë nevojë  për viruse shumë të lidhura, të cilat i mbajnë këto funksione si ndihmëse. 

Disa viruse defektive mund të përdorin si ndihmës viruse me të cilat nuk kanë lidhje. Për shembull, virusi delta hepatitis (një virus ARN) nuk kodon për proteinat e mbulesës së tij, por përdor mbulesën e virusit të hepatitit B (një virus me ADN).

THËRMIZAT INTERFERUESE DEFEKTIVE

Riprodhimi i viruseve ndihmëse mund të jetë më pak efektiv, nëse virusi defektiv (thërmiza) nuk është në virus. Kjo për shkak se thërmiza defektive është konkuruese me ndihmësin për funksionet që ai siguron. Ky fenomen njihet si interferencë dhe thërmizat defektive, të cilat shkaktojnë këtë fenomen njihen si “thërmiza defektive (DI) interferuese”. Jo të gjitha viruset defektive interferojnë, por shumica e bëjnë këtë. 

Në qoftë se dy viruse të ndryshme infektojnë një qelizë, viruset pasardhëse mund të përmbajnë komponentë të mbulesës që rrjedhin nga të dy prindërit dhe kështu ata do të kenë cilësitë e mbulesës së të dy prindërve. Kjo quhet përzierje fenotipike (figura 5). KJO NUK SHKAKTON ALTERACIONE NË MATERIALIN GJENETIK, pasardhësit  e virionëve të tillë do të përcaktohen mbi bazën se cila gjenomë prindërore është e paketuar dhe jo nga natyra e mbulesës.

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