Čo sú vírusy a ako infikujú svojho hostiteľa?

Vírusy sa značne líšia z hľadiska veľkosti, tvaru a architektúry ich zložiek. Chemické zloženie je však v porovnaní s bunkovými organizmami, čo sa týka prítomných makromolekúl, identické. Základným nositeľom genetickej informácie vírusov je nukleová kyselina. Okrem DNA (DNA vírusy) je však ňou často aj RNA (RNA vírusy). Genetická informácia vírusov pozostáva z 20-200 génov (najjednoduchšie vírusy môžu mať len 3 gény), naproti tomu baktérie majú približne 3500 génov. Keďže proteosyntéza vírusov je závislá od živej hostiteľskej bunky, je aj genetický kód vírusov tripletový, univerzálny, a teda zhodný s vyššími bunkovými organizmami.

Nukleová kyselina vírusov je chránená pred vonkajším prostredím proteínovým obalom, ktorý sa nazýva kapsid (alebo kapsida). Kapsid je tvorený dômyselným usporiadaním základných stavebných jednotiek - kapsomér, ktoré tvoria mnohopočetné kópie jedného (výnimočne viacerých) proteínov kódovaných vírusovým genómom. Komplex nukleovej kyseliny a kapsidu sa nazýva nukleokapsid. Podľa štruktúrnej organizácie nukleokapsidu rozlišujeme dva morfologické typy:

  • závitnicová (helikálna) štruktúra
  • kubická (ikozaédrová) štruktúra

Najjednoduchšie vírusy (pikornavírusy, parvovírusy) sú tvorené len "nahým" nukleokapsidom, iné môžu mať dodatočné proteínové obaly. Niektoré vírusy majú na svojom povrchu lipidovú membránu, ktorá pochádza z cytoplazmatickej, príp. jadrovej membrány alebo membrány endoplazmatického retikula infikovaných buniek, avšak proteíny v nej vnorené sú vírusového pôvodu. Vírusy s lipidovým obalom sa nazývajú obalené vírusy (napr. herpesvírusy, ortomyxovírusy, retrovírusy). Amorfná vrstva proteínov, ktorá vypĺňa priestor medzi nukleokapsidom a lipidovým obalom, nazýva sa tegumentKompletná vírusová (infekčná) častica sa nazýva virión. Výbežky vírusových obalov tvoria mnohokrát špecifické antigény (najčastejšie glykoproteínovej povahy), ktorými vírusy rozoznávajú špecifické bunky hostiteľa s príslušnými receptormi.

Súčasťou viriónov niektorých vírusov sú proteíny uľahčujúce expresiu alebo replikáciu vírusového genómu v skorom štádiu infekcie, príp. proteíny tlmiace obranné aktivity bunky.

Priebeh infekcie hostiteľskej bunky

Infekcia hostiteľskej bunky prebieha v niekoľkých fázach:

  1. virión priľne na špecifické receptory povrchu bunky, ktoré rozozná prostredníctvom svojich antigénov na kapside, príp. lipidovom obale (táto reakcia je pomerne špecifická a bunky, ktoré príslušné receptory nemajú, sú odolné voči vírusovej infekcii)
  2. nasleduje prienik vírusovej častice alebo aspoň jej nukleovej kyseliny dovnútra bunky
  3. vo väčšine prípadov dochádza k inhibovaniu bunkového obranného systému a k syntéze prvých vírusových proteínov
  4. vírusová DNA sa zreplikuje a nasyntetizujú sa všetky komponenty viriónu
  5. postupným poskladaním kapsidu a vbalení vírusovej DNA do jeho vnútra nastáva uvoľnenie nových infekčných vírusových častíc, ktoré napádajú okolité bunky

Týmto postupom som sa snažil v bodoch priblížiť priebeh infekcie, ktorej následkom je produkcia nových vírusových častíc. Infekcia takouto cestou je pomerne rýchla a vírus sa takýmto spôsobom rýchlo šíri v organizme. Po uvoľnení viriónov väčšinou nastáva smrť hostiteľskej bunky. Súčasťou imunitnej odpovede organizmu býva navodenie apoptózy - programovej bunkovej smrti ako reakcie na infekciu vírusom, ktorému sa tým znemožní rozmnoženie.

Význam vírusov

Vírusy majú veľké využitie v genetike a biotechnológiách. Mnohé sa používajú v genetickom inžinierstve ako vektory, ktorými je možné zaviesť do hostiteľského organizmu cudzorodú DNA alebo mutovať existujúcu DNA. Možno tak cieľavedome prenášať gény aj medzi nepríbuznými organizmami a meniť ich vlastnosti.

Do významu vírusov patrí aj popis patogénnych schopností vírusov. Pojmom virulencia rozumieme schopnosť choroboplodného (patogénneho) zárodku preniknúť do organizmu a úspešne sa v ňom rozmnožiť. Patogenita je mierne odlišný termín a súvisí so schopnosťou vírusu vyvolať symptómy ochorenia u napadnutého organizmu. Inkubačná doba je čas, ktorý uplynie od prieniku vírusu do organizmu po objavenie sa prvých príznakov infekcie.

Pojem epidémia súvisí s rozšírením patogénneho organizmu v určitej oblasti (okres, mesto). Pri pandémii dochádza k väčšiemu geografickému rozšíreniu patogénu (svetadiel). Napríklad aj AIDS, ktorého je pôvodcom vírus HIV, je v súčasnosti (do r. 2006) choroba vyznačujúca sa pandemickým výskytom. V stredoveku sa takto šíril po Európe mor (ten je však vyvolaný bakteriálnym pôvodcom). Ochorenia vírusového pôvodu sa nazývajú virózy.