one polipeptydami lub agregatami polipeptydów, należących do białek strukturalnych wirusa. Białka te otaczają wirusowy genom, tworząc z nim tzw. nukleokapsyd. Rolą kapsydu jest ochrona wirusowego kwasu nukleinowego przed wpływem czynników zewnętrznych. W przypadku wirusów bezosłonkowych (nagich) kapsyd pełni także istotne funkcje w procesie wnikania wirionu do komórki.
Lokalizacja białek tworzących kapsyd względem genomu wirusa warunkuje symetrię jego nukleokapsydu i kształt cząstki. Większość wirusów ma symetrię ikosaedralną, często określaną jako typ symetrii bryłowej albo kubicznej, lub symetrię helikalną, podobną do spiralnych zwojów nici kwasu nukleinowego (ryc. 1.3). W pierwszym przypadku wiriony (z osłonką lub bez niej) mają kształt okrągły, w drugim zaś podobne są do wydłużonych pałeczek. Wśród części wirusów osłonkowych spotykany jest pleomorfizm. Cząstki zakaźne niektórych wirusów (np. Poxviridae) mają bardzo skomplikowaną strukturę, w której nie można odróżnić jednego wyraźnego kapsydu, lecz stwierdza się dodatkowe elementy strukturalne i kilka płaszczy białkowych skupionych wokół kwasu nukleinowego. Budowa taka nosi nazwę złożonej lub kompleksowej.
RYCINA 1.3
Typy symetrii wirusów.
1.2.4. OSŁONKA WIRUSA
Najprostszą budowę mają wirusy składające się wyłącznie z nukleokapsydu, zwane także wirusami bezosłonkowymi (nagimi). Bardziej skomplikowane są wirusy posiadające osłonkę (wirusy osłonkowe). Osłonka wirusów wywodzi się z błon cytoplazmatycznych komórki gospodarza, ale u większości wirusów nie zawiera białek komórkowych. Powstaje ona w trakcie pączkowania wirionów potomnych i przechodzenia przez błonę jądrową lub rzadziej przez błony siateczki śródplazmatycznej. Ze względu na obecność w niej lipidów wirusy osłonkowe łatwiej ulegają inaktywacji na skutek działania czynników fizykochemicznych. Lipidy osłonki stanowić mogą od około 5 do 54% wirionu, a występują głównie pod postacią fosfolipidów. Osłonki mogą zawierać również węglowodany (3–16%) pod postacią glikoproteidów, które mają istotny wpływ na swoistość antygenową wirusów. Tradycyjnie wirusy osłonkowe określane były jako „wrażliwe na eter”, natomiast wirusy nagie charakteryzują się obniżoną wrażliwością na działanie detergentów czy rozpuszczalników organicznych (eter, chloroform, alkohole).
1.2.5. BIAŁKA WIRUSOWE
Białka wirusowe stanowią 40–96% wirionu i zawierają aminokwasy typowe dla białek komórek gospodarza, w których wirusy się namnażają. Mają one jednak całkowicie odmienną strukturę przestrzenną, która pozwala na ich różnicowanie w budowie antygenowej z białkami komórkowymi. Ze względu na biosyntezę w rybosomach zakażonej komórki produkcja białek wirusowych odbywa się na takich samych zasadach jak białek komórkowych. Białka wirusowe pełnią wiele ważnych funkcji, począwszy od budulcowych (strukturalnych), do enzymatycznych i funkcjonalnych. Występujące u niektórych wirusów białka enzymatyczne niezbędne są w procesie replikacji wirusa (polimeraza DNA lub RNA) czy wytwarzania białek istotnych w procesie dojrzewania wirionów potomnych (proteaza). Patogeny zaliczane do retro- i hepadnawirusów zawierają unikatowy enzym, jakim jest odwrotna transkryptaza (rewertaza), która umożliwia przepisanie materiału genetycznego wirusa „wstecz” – z RNA na DNA.
Niektóre spośród wirusów mają na swojej powierzchni wypustki (peplomery), które zbudowane są z glikoprotein kodowanych przez genom patogenu. Określają one zwłaszcza swoistość antygenową wirusów osłonkowych i odgrywają istotną rolę w procesie przylegania (adsorpcji) wirionu do receptorów na powierzchni permisywnych komórek, co umożliwia wniknięcie wirusa do jej wnętrza i zajście procesu replikacji.
Typowym przykładem wypustki powierzchniowej jest hemaglutynina wirusa grypy (Orthomyxoviridae), która ułatwia jego adsorpcję i wnikanie do komórki. Inną wypustką powierzchniową tego wirusa jest neuraminidaza, wspomagająca uwalnianie wirionów potomnych. Obydwie te wypustki znajdują istotne zastosowanie w określaniu i typowaniu przynależności antygenowej wirusów grypy.
1.3. KLASYFIKACJA I TAKSONOMIA WIRUSÓW
Pozorna różnorodność wirusów przez lata powodowała trudności w ich dokładnej klasyfikacji. Stosowane uprzednio systemy miały swoje wady i zalety, jednak obecnie za obowiązującą uznaje się systematykę wirusów zatwierdzaną przez ICTV. Podlega ona nieustannym zmianom i modyfikacjom w miarę poznawania i porównywania sekwencji genomów poszczególnych wirusów, co pozwala na ich dokładną analizę filogenetyczną.
Chronologicznie najstarsza jest klasyfikacja kliniczna wirusów na podstawie objawów chorobowych, jakie wywołują. Przy zaletach, jakie niósł ten system z punktu widzenia lekarzy klinicystów, nie brał on pod uwagę w najmniejszym stopniu przynależności taksonomicznej patogenu. Najlepszym przykładem mogą być wirusy zapalenia wątroby, gdzie na podstawie samych objawów klinicznych nie można określić rodzaju wirusa zakażającego pacjenta; w tym celu niezbędne są dodatkowe badania wirusologiczne. Podobnie można wyróżnić wirusy jako: pneumotropowe, neurotropowe czy zakażające układ pokarmowy. Taką klasyfikację reprezentuje też grupa wirusów wywołujących gorączki krwotoczne.
Podobnie, z epidemiologicznego punktu widzenia, wirusy mogą być klasyfikowane na podstawie dróg ich szerzenia się w populacji. Wyróżnić więc można wirusy szerzące się drogą oddechową (aerogenną), pokarmową (fekalno-oralną) lub przenoszone drogą krwi i produktów krwiopochodnych. Stosunkowo często wirusy przenoszone przez stawonogi (komary, kleszcze i pchły) określa się zbiorczym mianem arbowirusów (arthropod-borne). Na podobnej zasadzie stworzono mniej popularny akronim robowirusów (rodent-borne), oznaczający wirusy przenoszone przez gryzonie.
1.3.1. KLASYFIKACJA WIRUSÓW BALTIMORE’A
Chociaż zarówno chorobotwórczość, jak i przebieg zakażenia, zakres gospodarzy czy tropizm tkankowy mogą służyć do podziału wirusów na grupy, ich klasyfikacja na podstawie pojedynczej czy nawet 2 powyższych cech nie umożliwia wyciągania wniosków na temat biologii pozostałych członków tej samej grupy. Ponadto podział taki nie daje żadnych informacji na temat sposobu replikacji patogenu. W tym celu noblista David Baltimore zaproponował schemat klasyfikacji, który charakteryzuje wszystkie wirusy na podstawie typu ich genomu i przebiegu ekspresji genów. Schemat taki daje możliwość wnioskowania na temat „zachowania się” wirusów w obrębie każdej zdefiniowanej grupy.
W oryginalnym systemie klasyfikacji Baltimore’a wirusy są pogrupowane zgodnie z mechanizmem syntezy mRNA, który wykorzystują w swym procesie replikacji. Zgodnie z przyjętym modelem każdy mRNA jest oznaczony jako dodatni (+) dla sensownego RNA. Nić RNA, która jest komplementarna do mRNA, określa się jako ujemną (–). Bazując na strukturze genomu (DNA lub RNA), liczbie i polarności jego nici, w połączeniu z dodatkowymi informacjami o procesie replikacji, zmodyfikowany system klasyfikacji oparty na oryginale zaproponowanym przez Baltimore’a definiuje 7 grup wirusów (tab. 1.1):
■ Klasa I zawiera wszystkie wirusy, mające w genomie dwuniciowe DNA. W tej klasie wskazanie polarności nici nie ma uzasadnienia, jako że mRNA może pochodzić z obydwu nici, transkrypcja zaś zachodzi w sposób analogiczny do prowadzonej w komórkach gospodarza.
■ Do klasy II należą wirusy mające pojedynczą nić DNA – najczęściej o polarności dodatniej, która przed syntezą mRNA ulega przepisaniu na dwuniciową formę pośrednią.
■ Klasa III grupuje wirusy, których genom stanowi dsRNA. Wszystkie znane wirusy zaliczane do tej klasy charakteryzują się segmentowanym genomem, a mRNA syntetyzowany jest tylko z jednej nici każdego segmentu. Proces transkrypcji z genomowego dsRNA jest podobny do transkrypcji z dwuniciowego DNA, jednakże enzymy niezbędne do jego przeprowadzenia nie występują w normalnych niezakażonych komórkach i są kodowane przez genom wirusa.
■ W skład