VIIRUSED Koostas Kersti Veskimets http www healthcare uiowa

VIIRUSED Koostas Kersti Veskimets http: //www. healthcare. uiowa. edu/labs/grose/virion. htm

Viroloogia on teadus, mis uurib viiruseid. • Viirused ei ole rakulise ehitusega. • Nad koosnevad ainult nukleiinhappest (genoom) ja valkudest, moodustades kristalli. • Neil puudub igasugune ainevahetus, nad ei reageeri väliskeskkonna muutustele. • Nad ei saa ise paljuneda. Endi paljundamiseks panevad tööle peremeesraku, mis seejärel hävib. • Nad on ringi rändavad “halvad uudised”…

Kas viirused on elus? • • • Ei ole ainevahetust Ei paljune iseseisvalt Ei ole rakulist ehitust Ei kasva ega arene Ehituses on olemas valgud ja nukleiinhapped • Muteeruvad • Evolutsioneeruvad Kas elusa ja elutu piirimail?

Suurus: 0, 01. . . 0, 3 m (3 miljondikku mm-st) Millega on viiruseid võimalik vaadelda? Kuju: pulkjas, kerajas, spiraalne, . . . parvoviirus tubaka mosaiikviirus adenoviirus herpesviirus papilloomviirus bakteriofaag

Viirused jaotatakse: DNA- ja RNA-viirused

Viirusosake ehk virioon EHITUS: valguline kate e. kapsiid nukleiinhape (DNA või RNA) On alati ümbris – tekkinud peremeesraku membraanist Pinnal on antiretseptorid, millega seostub peremeesraku retseptoritega Nukleiinhape on 1 - või 2 -ahelaline, koosneb 1 -st või mitmest molekulist Kapsiid denatureerub 60 – 75° C juures

RNA –viirused: tubakamosaiigi viirus ja gripiviirus RNA valgumolekulid

Mõnel viirusetüübil on lipiidne kate, mille ta on peremeesrakust kaasa võtnud.

DNA-viiruste ehitus Bakteriofaag T 4 DNA Kapsiid koosneb valkudest Vaata: Antiretseptorid 5 miljonit korda suurem bakteriofaag

Bakterite viirused (bakteriofaagid) kinnitunud bakterile

http: //www. insectscience. org/2. 10/ref/fig 5 a. gif

Millised geenid on viirusel? Viiruse geenide (geoomi) ülesanded: 1. Kindlustavad viiruse genoomi paljunemise/DNA replikatsiooni. 2. Geenid, mis toodavad ensüüme, mis mõjutavad peremeesraku aktiivsust (endale soodsamaks). 3. Geenid, mis määravad viirusvalkude (struktuurvalkude) sünteesi

Viiruste paljunemine On kaks võimalust: • LÜÜTILINE TSÜKKEL ja • LÜSOGEENNE TSÜKKEL Vaata: Kuidas nohuviirus meid nakatab • Vaatame lüütilist, st. peremeesrakk hävitatakse, see lüüsub. Vaata T 4 nakatamist: http: //www. youtube. com/watch? v=41 aqxcxs. X 2 w&NR=1

Nakatumine: viiruse antiretseptorid haakuvad raku membraani retseptoritega Viiruse DNA/genoom siseneb rakku Rakk lüüsub Viirusosakesed pakitakse LÜÜTILINE TSÜKKEL Viiruse DNA replikeerub Transkriptsioon viiruse geenidelt Sünteesitakse viirusvalgud

LÜSOGEENNE TSÜKKEL Algab samuti nakatumisega. Viiruse DNA lülitub peremeesraku genoomi. • Transkriptsiooni ei toimu, viirusosakesi ei teki. Kui rakk pooldub, replikeeritakse ka viiruse DNA. Võib üle minna lüütiliseks.

LÜSOGEENNE LÜÜTILINE

HI-viirus ehk HIV põhjustab AIDS-i GLÜKOPROTEIINID ÜMBRIS KAPSIID PÖÖRDTRANSKRIPTAAS KAKS IDENTSET RNA MOLEKULI Retroviiruse - HI viiruse - paljunemine väga täpselt Ka ilus HIV

HIV tsükkel Viiruse RNA Tsütoplasma Tuum DNA ahel Kromosomaalne DNA Proviiruse DNA kaksikahel Viiruse RNA ja valgud RNA HIV on arenenud SIV-st - ahvide immuunpuudulikkusest.

Retroviirus – RNA-viirus, mille paljundamine toimub pöördtranskriptaasi abil: RNAst RNA/DNA ja siis DNA, mis integreerub tuuma DNAga siis tehakse viiruse RNA ja sellelt viiruse valgud. • Retroviirused lülituvad inimgenoomi ja seetõttu on hulganisti nende geene meis. Aja jooksul on nad muutunud inaktiivseks. • 8, 3% meie DNA-st on pärit viirustelt!

Nüüd on leitud ka bornaviiruse geene meie genoomist, mis ei ole retrod. Ühe viiruse päritoluga geen (määrab valgu süntsütiin tekke) on aktiivne ainult platsenta kujunemiseks - imetajate teke on seotud kunagise viirusnakkusega?

Mida HIV nakatab? Eestis on 2011. aasta 1. juuli seisuga aastate jooksul diagnoositud 7 887 HIV-nakatunut ja maailmas üle 34 000.

HIV - Eestis

Parem on olla HIV-ga kui ilma, sest et hiviga patsientidel on igal aastal rohkem tervisekontrolle ja kõike muud ja nad pahatihti elavad paremini ja kauem kui HIV-ita inimesed. Tänapäevase antiretroviirusraviga on võimalik saavutada viiruskoopiate arv alla 250/ml-s, mis muudab inimese 99 % mitte nakatavaks, st saab täitsa kenasti elada. Kui avastati, siis mine kindlasti arsti juurde!

Klassifitseerida saab ka : tõvestava objekti alusel – bakteriviirus e. faag taimeviirus loomaviirus inimeseviirus seeneviirus Nakatumise viisid: piisknakkusega (gripp) toiduga ja joogiga (A hepatiit /kollatõbi/) koevedelikega (AIDS, B hepatiit) haigete loomadega (entsefaliit, marutaud)

Taimedel on omad viirused http: //www. dpvweb. net/intro/index. php

Sageli hävivad saagid väga ulatuslikult. Tsitruseliste viiruskahjustus http: //www. dpvweb. net/intro/index. php Viiruseid levitavad taimedele peamiselt putukad.

Papaia kahjustused viirusest. GM-papaia jääb terveks http: //www. hciaonline. com/? page_id=53 • http: //www. papayalovers. com/papaya-ringspot-virus. jpg

Putukatel on omad viirused, enamasti nakatuvad vastsestaadimis ja neid saab kasutada taimekahjurite tõrjeks. Hiljuti taasavastati männivaablase viirus http: //www. hansaplant. ee/pic. php? id=1852&catb=1 http: //www. scienceinafrica. co. za/2004/june/virus. htm

Linnugripp

Geenide ülekandumine teise organismi, viiruste abil Viiruse DNA Bakteri DNA TRANSDUKTSIOON

Nii on geenid rännanud miljoneid aastaid… Geenitehnoloogid kasutavad transduktsiooni, et soovitud geene üle kanda. Viiruse DNA-le lisatakse geen, mille ta rakku viib. Sellist kandurviirust nimetatakse viirusvektoriks. Näiteks: p 53 geen viidi viiruse abil kopsukasvajasse ja 64% kasvaja pidurdus.

VIROTERAAPIA - viirus ise tapab haigusetekitajad. Näiteks gripp on tapnud leukeemiat. Kasvajas paljunevad viirused hävitavad selle rakud. On leitud palju selektiivseid viiruseid, st nakatavad erinevaid kudesid. Otsitakse võimalust panna need tööle kasvajate võitmiseks. Nage eelnev näide: p 53 geen viidi viiruse abil kopsu-kasvajasse. Kuid endiselt probleemid: immuunsüsteem segab, võivad ise haigust põhjustada, ei ole piisavalt stabiilsed jne.

Geenitehnoloogiad on saanud edu JX-viirusega: Kasvajarakud moodustavad suurtes kogustes TK-ks nimetatavat valku, seda tervetes rakkudes ei leidu. Geenitehnoloogid muutsid JX -viirust nii, et nad saavad paljuneda ainult nendes rakkudes, milles on TK-valk. Viirus levib hästi vereringes ja vallutab vähirakud, milledes paljuneb suure kiirusega ning lõpuks hävitab need. Tervetesse rakkudesse viirus küll pääseb, kuid ei saa nendes paljuneda ja seega ei kahjusta neid. Et lagunevad kasvajarakud lõplikult hävitada, on JX- viirusele lisatud signaalaine GM-CSF, mis meelitab kohale makrofaagid, mis fagotsütoosi teel “neelavad” endasse kõik jäägid.

VIIRUSHAIGUSTEST Teated viirushaiguste kohta Egiptusest 3500 a. tagasi. rõuged ja http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Edward_Jenner. jpg tuulerõuged

Surmajuhtumeid aastas: HIV 1 800 000 Gripp 500 000 Marutaud 55 000 Ebola 100 Rõuged 0, varem 2 000

Viirushaiguse kulgemine võib olla: 1. Äge nakkus – rakkude surm (lüütiline tsükkel) 2. Peidetud nakkus – sarnane lüsogeensele tsüklile. (huuleohatis) 3. Krooniline ehk pidev nakkus – viiruse omadused muutuvad kiiremini kui organism suudab neid hävitada. (hepatiit, AIDS)

Lisalugemised 1. Suurema niiskuse korral sadenevad viirused kiiremini , sest on seotud suurema veepiisaga. Tulemusena ei toimu nakatumist. Kuivas õhus püsivad peenemad osakesed (5 – 10 µm) mitmeid tunde ja nakatumine saab kogu selle aja vältel toimuda. 2. Madalama temperatuuri korral suureneb nina lima viskoossus limaskestal, sellega väheneb ripsepiteeli puhastav toime. 3. Päevitamisel tekib nahas D-vitamiini, mis tugevdab immuunsüsteemi ja inimene suudab gripiviirust efektiivsemalt välja tõrjuda. “Gripiviiruse levikuteed rändlindudest aerosoolini” Mari Järvelaid, Eesti Loodus 1/2010 lk 24 – 27

Mis kaitseb meid viiruste eest? IMMUUNSÜSTEEM, mille moodustavad valged vererakud: Eristatakse kahte põhilist rühma: 1) B-lümfotsüüdid, valmivad luuüdis (bone) toodavad antikehi 2) T-lümfotsüüdid, (tüümuses) lagundavad valesid valke tootvaid rakke. Eraldi grupi moodustavad veel fagotsüüdid (siia kuuluvad ka makrofaagid ja õgirakud). Osaleb 1012 valget vererakku ning 1015 spetsiaalset valgumolekuli!

Antikeha ehitus Antigeen on võõras aine organismis. Antikeha seostub ainult selle antigeeniga, mille vastu ta on valmistatud. http: //images. google. ee/imgres? imgurl=http: //antibody 2. com/antibody_files/255 px. Antibody. png&imgrefurl=http: //antibody 2. com/&usg=__Uuz 6 PRR 84 SAi. Eun. WBBCm 9 d. JXsk=&h=360&w=255&sz=12&hl=et&start=10&um=1&tbnid=qk 0_gygfpbs. Za. M: &tbnh=121&tbnw=86&prev=/images %3 Fq%3 Dantibody%26 hl%3 Det%26 lr%3 D%26 sa%3 DN%26 um%3 D 1

T-lümfotsüüt “Vaenlast” äratundvad graanulid Viirustega nakatunud keharakk Rakk sureb koos viirustega http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Cytotoxic_T_cell-tr. jpg

B-lümfotsüüt Makrofaag T-lümfotsüüt

Vaktsineerimine …on immuunvastuse esilekutsumine. Vacca – lehm • Vaktsiiniks on mingi osa haiguse-tekitajast, näiteks osa tema DNA-st või mõni valk ehk antigeen. Antigeen vallandab immuunrakkude aktiivsuse, tekivad B-mälurakud ja edaspidi ei haigestu. • Varem kasutati “nõrgestatud” haiguse-tekitajaid.

18. saj. Inglismaal teati, et lüpsinaised ei haigestu rõugetesse. Talumees Benjamin Jesty otsustas ja nakatas oma naist ja last lehma mädavilli vedelikuga (torkas sukanõelaga). Jäid edaspidi terveks.

1796 a. tehti esimene inimese vaktsineerimine lehmarõugete seerumiga - E. Jenner nakatas 8 -a poissi lehmarõugetega ja 6 nädalat hiljem rõugetega. Eestisse jõudis lehmarõugetega vaktsineerimine juba 1800. a. 1799. a oli juba 100 000 inimest vaktsineeritud! Rõuged on 1979. a. likvideeritud Edward Jenner (1749 - 1823) http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Edward_Jenner. jpg

Louis Pasteur (1822 -1895): marutaudi põhjustab viirus. Töötas välja marutõvevastase vaktsiini. Inimeste vaktsineerimine marutõve vastu 1885.

Lisalugemised Uued võimalused : • patsiendi verest eraldatakse dendriitrakud, mida inkubeeritakse koos erilise, ainult vähirakkudele omase antigeeniga. Rakud võtavad antigeeni enda sisse, küpsevad ning hakkavad seda oma pinnal esitlema (1 p). Seejärel viiakse rakud tagasi patsiendi organismi, kus need liiguvad juba lümfoidorganitesse ning annavad seal Tlümfotsüütidele antigeeni esitlemisega edasi signaali rünnata rakke, kust seda antigeeni leida võib. Selle kõige tulemusena hakkab omandatud immunsüsteem aktiivselt kasvajarakke ründama ja haiguse vastu võitlema(1 p) • 2) Sama mehhanismi kasutades on dendriitrakke võimalik rakendada ka näiteks viiruste vastasel vaktsineerimisel. Võrdluseks, traditsioonilisemate vaktsineerimismeetodite puhul viiakse organismi üldjuhul kas nõrgestatud patogeen või isegi spetsiifilised antigeensed molekulid. Immuunsüsteem peab seejärel ise vaktsiini üles leidma, ära tundma ja vastuse indutseerima. Dendriitrakkudega immunoteraapiat kasutades teevad arstid osa tööst organismi eest ära ning selle tulemuseks on efektiivsem ja kiirem immuunvastus

Lisalugemine DRACO – supervalk, mis peatab kõik viirused? Todd Rider (USA) 2012. a. Idee – hävitada meie keha rakk (viia apoptoosi), milles tekivad viiruse kaheahelalised pikad RNA molekulid (vaja ära tunda). DRACO (15 varianti) – koosneb mitmest valgust - tunneb ära ja käivitab apoptoosi. Katsed hiirtega väga edukad – sobis igat tüüpi viiruste hävitamiseks. Ravimi väljatöötamiseks kulub veel u 10 aastat.

GM-kanad peatavad linnugripi? • Kanade geene on muudetud nii, et seal oleks viiruse RNA-le sarnaseid (peibutisi), millega nüüd viirused polümeraas seostub ja tulemust ei ole, viirusosakesi ei teki. • 2011. a edukad katsed. • Peamine tulemus: need kanad ei kanna enam viirust teistele edasi ja epideemiad jäävad ära.

Lisalugemine Viiruste hävitamine laseriga • • • A study by Kong-Thon Tsen of Arizona State University along with researchers at Johns Hopkins University shows how strong blasts of visible light from a low-power laser can kill viruses. The laser technique appears to be more successful than other methods at killing viruses, while also posing less harm to healthy tissue. In their study, the researchers blasted a virus with a quick pulse of purple laser light. The laser, which only shines for 100 femtoseconds (a femtosecond is one millionth of a billionth of a second), causes the virus's capsid (its outer shell) to vibrate and become damaged. Essentially, the virus becomes "deactivated" while the area around the virus remains unharmed. The treatment doesn't cause viruses to mutate either, which is a problem in other virus treatments and can lead to viral resistance. While the treatment is still in testing, it presents an array of potential applications. Serious diseases like HIV/AIDSand hepatitis could be blasted with laser light. Scientists could cleanse blood samples of viruses and other pathogens, making them safer to handle. Scientists could also combine the laser therapy with current blooddialysis treatments. In that case, blood would be cycled out of a patient's body, lasers could eliminate any pathogens in the blood and the blood would be cycled back in.

Mõned viirused põhjustavad kasvajaid: Papilloomiviirus – emakakaela vähki, soolatüükaid, konnasilmi, . Kuidas papilloomiviirus muudab raku kasvajarakuks? Viirus võib olla onkogeeni eelmisest rakust kaasa võtnud. Papilloomiviirustega nakatumisel siseneb viiruse DNA epiteelraku tuuma ning hakkab seal paljunema. Viiruste DNA võib lülituda raku enda kromosoomidesse ja nakatunud rakk hakkab tootma onkovalke, mis sunnivad raku kiiremini kasvama ja paljunema ning seetõttu muutuvad epiteelirakud kasvajarakkudeks. Selline protsess ei toimu koheselt pärast viiruse rakutuuma sisenemist, vaid see toimub siis, kui naise immuunsüsteem pole aastate jooksul viirusest vabaneda suutnud. HTLV – 1 põhjustab verevähki

• Inimese papilloomiviirus (HPV) on sageliesinev viirus, millesse nakatuvad nii naised kui mehed. • On olemas üle 100 HPV tüübi. Suurem osa neist põhjustavad emakakaelavähki, kondüloome ja muutusi emakakaela rakkude arengus. Mõned HPV tüübid põhjustavad kätel ja jalgadel sageli esinevaid tüükaid. • Enamus HPV tüüpe ei põhjusta häireid ega haigusnähte, ja taanduvad ilma ravita.

Lisalugemiseks viiruste klassifikatsioon • 6 major groups, based on the nature of the genome: • 1. Double-stranded DNA (ds. DNA): there are no plant viruses in this group, which is defined to include only those viruses that replicate without an RNA intermediate (see Reverse-transcribing viruses, below). It includes those viruses with the largest known genomes (up to about 400, 000 base pairs) and there is only one genome component, which may be linear or circular. Well-known viruses in this group include the herpes and pox viruses. • 2. Single-stranded DNA (ss. DNA): there are two families of plant viruses in this group • 3. Reverse-transcribing viruses: these have ds. DNA or ss. RNA genomes and their replication includes the synthesis of DNA from RNA by the enzyme reverse transcriptase; many integrate into their host genomes. The group includes the retroviruses, of which Human immunodeficiency virus (HIV), the cause of AIDS, is a member. There is a single family of plant viruses in this group and this is characterised by a single component of circular ds. DNA, the replication of which is via an RNA intermediate. • • 4. Double-stranded RNA (ds. RNA): some plant viruses and many of the mycoviruses. 5. Negative sense single-stranded RNA (ss. RNA-): in this group, some or all of the genes are translated into protein from an RNA strand complementary to that of the genome (as packaged in the virus particle). There are some plant viruses in this group and it also includes the viruses that cause measles, influenza and rabies. • 6. Positive sense single-stranded RNA (ss. RNA+): the majority of plant viruses are included in this group. It also includes the SARS coronavirus and many other viruses that cause respiratory diseases (including the "common cold"), and the causal agents of polio and foot-and-mouth disease. • • • Within each of these groups, many different characteristics are used to classify the viruses into families, genera and species. Typically, a combination of characters are used and some of the most important are: Particle morphology: the shape and size of particles as seen under the electron microscope. Genome properties: this includes the number of genome components and the translation strategy. Where genome sequences have been determined, the relatedness of different sequences is often an important factor in discriminating between species. Biological properties: this may include the type of host and also the mode of transmission. Serological properties: the relatedness (or otherwise) of the virion protein(s).