Υπερήχων στην έρευνα ιών

Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε

Κορονοϊός

Ο όρος κοροναϊός περιλαμβάνει έναν ολόκληρο κλάδο του οικογενειακού δέντρου του ιού, συμπεριλαμβανομένων των παθογόνων που προκαλούν ασθένειες πίσω από το SARS (σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο), το MERS (αναπνευστικό σύνδρομο της Μέσης Ανατολής) μεταξύ άλλων διαφόρων παραλλαγών. Μιλώντας για τον «κοροναϊό» και αναφερόμενος σε ένα επικίνδυνο ιικό στέλεχος μπορεί να συγκριθεί με το να λέμε «θηλαστικό» όταν σημαίνει «αρκούδα γκρίζλι». Είναι τεχνικά σωστό, αλλά πολύ αόριστο.

Ιούς

Ένας ιός είναι ένα μικρό μολυσματικό σωματίδιο που χρειάζεται ένα κύτταρο ξενιστή για να αναπαραχθεί. Οι ιοί εισβάλλουν στα ζωντανά κύτταρα ενός οργανισμού, που κυμαίνονται από ζώα και φυτά έως μικροοργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων και των αρχαίων.

Σχήματα, μεγέθη και τύποι ιών

Γενικά, οι ιοί είναι σημαντικά μικρότεροι από τα βακτήρια. Οι περισσότεροι ιοί που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα έχουν διάμετρο μεταξύ 20 και 300 νανόμετρα. Καθώς οι περισσότεροι ιοί είναι τόσο μικροσκοπικά σωματίδια, ένα οπτικό μικροσκόπιο δεν έχει αρκετή μεγέθυνση για να τα κάνει ορατά. Για να δείτε και να μελετήσετε ιούς, απαιτούνται ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης και μετάδοσης (SEM και TEM, αντίστοιχα).

Σύνθεση ενός Virion

Ένα πλήρες σωματίδιο ιού ονομάζεται virion. Ένα τέτοιο βιριόν αποτελείται από έναν εσωτερικό πυρήνα νουκλεϊνικού οξέος, ο οποίος μπορεί να είναι είτε ριβονουκλεϊκό είτε δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ (RNA ή DNA). Το νουκλεϊκό οξύ περιβάλλεται από ένα προστατευτικό εξωτερικό κέλυφος πρωτεΐνης που ονομάζεται καψίδιο. Ένα καψίδιο αποτελείται από πανομοιότυπες πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται καψομερή. Ο πυρήνας του βιρίου προσδίδει μολυσματικότητα, ενώ το καψίδιο παρέχει ειδικότητα στον ιό. Τα πριόνια είναι μολυσματικά πρωτεϊνικά μόρια που δεν περιέχουν ιικό DNA ή RNA.

Enveloped vs γυμνοί ιοί

Οι ιοί που έχουν λιπιδικό φάκελο είναι γνωστοί ως ιός με περίβλημα. Ο λεγόμενος φάκελος είναι μια λιπιδική επικάλυψη που περιβάλλει το καψίδιο πρωτεΐνης. Οι ιοί υιοθετούν το περίβλημα από την κυτταρική μεμβράνη ξενιστή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκκόλαψης. Παραδείγματα ιών με περίβλημα είναι οι SARS-CoV-2, HIV, HSV, SARS ή ευλογιά.
Οι γυμνοί ιοί δεν έχουν αυτό το περίβλημα επειδή εξέρχονται από το κύτταρο λύνοντάς το. Ωστόσο, ορισμένοι ιοί μπορούν να αναπτύξουν ένα «οιονεί φάκελο» που περικλείει πλήρως το ιικό καψίδιο, αλλά είναι απαλλαγμένο από ιικές γλυκοπρωτεΐνες. Παραδείγματα γυμνών ιών είναι ο ιός της πολιομυελίτιδας, ο nodavirus, ο αδενοϊός και ο SV40.

Μορφολογία ιών

Διακρίνονται τέσσερις κύριοι μορφολογικοί τύποι ιών, δηλαδή ο Ελικοειδής, ο Εικοσαεδρικός, ο Προλικός και ο Φάκελος. Επιπλέον, υπάρχουν οι λεγόμενες πολύπλοκες μορφολογίες ιών.
Η μορφολογία ενός ιού ορίζεται από το καψίδιο και το σχήμα του. Το καψίδιο είναι χτισμένο από πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από το ιικό γονιδίωμα. Το σχήμα καψιδίου αποτελεί τη βάση για μορφολογική διάκριση. Ιικά κωδικοποιημένες πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται καψομερή αυτοσυναρμολογούνται για να σχηματίσουν ένα καψίδιο, το οποίο απαιτεί κανονικά την παρουσία του γονιδιώματος του ιού.
Ελικοειδής ιοί: Οι ελικοειδής ιοί έχουν μορφή καψιδίου που μπορεί να περιγραφεί ως νηματοειδής ή ραβδοειδής. Το ελικοειδές σχήμα έχει μια κεντρική κοιλότητα στην οποία περικλείεται το νουκλεϊκό οξύ. Ανάλογα με τη διάταξη capsomere, το ελικοειδές σχήμα δίνει στον ιό καψίδιο ευελιξία ή ακαμψία.
Εικοσαεδρικοί ιοί: Το καψίδιο του εικοσαεδρικού ιού αποτελείται από πανομοιότυπες υπομονάδες (καψομερή) που σχηματίζουν ισόπλευρα τρίγωνα, τα οποία με τη σειρά τους είναι διατεταγμένα με συμμετρικό τρόπο. Το εικοσαεδρικό σχήμα παρέχει έναν πολύ σταθερό σχηματισμό καψιδίου προσφέροντας άφθονο χώρο για το νουκλεϊκό οξύ.
Προλικοί ιοί: Το σχήμα του προλικού είναι μια παραλλαγή του εικοσαεδρικού σχήματος και βρίσκεται στους βακτηριοφάγους.
Ιοί με περίβλημα: Μερικοί ιοί έχουν ένα φάκελο κατασκευασμένο από φωσφολιπίδια και πρωτεΐνες. Για τη συναρμολόγηση του φακέλου, ο ιός χρησιμοποιεί τμήματα της κυτταρικής μεμβράνης του ξενιστή του. Ο φάκελος λειτουργεί ως προστατευτικό κάλυμμα του καψιδίου και βοηθά έτσι στην προστασία του ιού από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή. Ο φάκελος μπορεί επίσης να έχει μόρια υποδοχέα που επιτρέπουν στον ιό να δεσμεύεται με κύτταρα ξενιστές και να διευκολύνει τη μόλυνση των κυττάρων. Από τη μία πλευρά, ένας ιικός φάκελος διευκολύνει τις λοιμώξεις των κυττάρων. Από την άλλη πλευρά, ο ιικός φάκελος καθιστά τον ιό πιο ευαίσθητο στην αδρανοποίηση από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως απορρυπαντικά (π.χ. σαπούνι) που διαταράσσουν τα δομικά στοιχεία των λιπιδίων του φακέλου.
Σύνθετοι ιοί: Ένας πολύπλοκος ιός καθορίζεται από μια δομή καψιδίου που δεν είναι ούτε καθαρά ελικοειδής ούτε καθαρά icosahedra. Επιπλέον, οι σύνθετοι ιοί μπορεί να έχουν πρόσθετα συστατικά όπως ουρές πρωτεϊνών ή πολύπλοκο εξωτερικό τοίχωμα. Πολλοί ιοί φάγων είναι γνωστοί για τη σύνθετη δομή τους, η οποία συνδυάζει μια εικοσαεδρική κεφαλή με μια ελικοειδή ουρά.

Γονιδίωμα ιού

Τα ιικά είδη έχουν μια γιγαντιαία ποικιλία γονιδιωματικών δομών. Η ομάδα των ειδών ιών περιέχει περισσότερη δομική γονιδιωματική ποικιλότητα από τα φυτά, τα ζώα, τα αρχαία ή τα βακτήρια. Υπάρχουν εκατομμύρια διαφορετικοί τύποι ιών, αν και μόνο περίπου 5.000 τύποι έχουν περιγραφεί λεπτομερώς μέχρι στιγμής. Αυτό αφήνει τεράστιο χώρο για μελλοντική έρευνα για ιούς.