Υπέρηχοι στην έρευνα των ιών

Χρήσιμες πληροφορίες

Κορονοϊός

Ο όρος κορονοϊός περιλαμβάνει έναν ολόκληρο κλάδο του γενεαλογικού δέντρου των ιών, στον οποίο ανήκουν οι παθογόνοι παράγοντες που προκαλούν το SARS (σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο) και το MERS (αναπνευστικό σύνδρομο της Μέσης Ανατολής), μεταξύ πολλών άλλων παραλλαγών. Το να μιλά κανείς για τον «κορονοϊό» εννοώντας ένα επικίνδυνο ιικό στέλεχος μπορεί να συγκριθεί με το να λέει «θηλαστικό» εννοώντας «αρκούδα γκρίζλι». Είναι τεχνικά σωστό, αλλά πολύ αόριστο.

Ιοί

Ο ιός είναι ένα μικρό μολυσματικό σωματίδιο που χρειάζεται ένα κύτταρο ξενιστή για να αναπαραχθεί. Οι ιοί εισβάλλουν σε ζωντανά κύτταρα οργανισμών, 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 νανομέτρων. Καθώς οι περισσότεροι ιοί είναι τόσο μικροσκοπικά σωματίδια, ένα οπτικό μικροσκόπιο δεν παρέχει επαρκή μεγέθυνση για να τους καταστήσει ορατούς. Για την παρατήρηση και τη μελέτη των ιών απαιτούνται ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης και διέλευσης (SEM και TEM, αντίστοιχα).

Σύσταση ενός βιριονίου

Ένα πλήρες ιικό σωματίδιο ονομάζεται βιριόνιο. Ένα τέτοιο βιριόνιο αποτελείται από έναν εσωτερικό πυρήνα νουκλεϊκού οξέος, το οποίο μπορεί να είναι είτε ριβονουκλεϊκό είτε δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (RNA ή DNA). Το νουκλεϊκό οξύ περιβάλλεται από ένα προστατευτικό εξωτερικό πρωτεϊνικό περίβλημα που ονομάζεται καψίδιο. Ένα καψίδιο αποτελείται από πανομοιότυπες πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται καψομερή. Ο πυρήνας του βιριονίου προσδίδει μολυσματικότητα, ενώ το καψίδιο παρέχει ειδικότητα στον ιό. Τα πριόν είναι μολυσματικά πρωτεϊνικά μόρια που δεν περιέχουν ιικό DNA ή RNA.

Ελυτροφόροι και γυμνοί ιοί

Οι ιοί που διαθέτουν λιπιδικό έλυτρο είναι γνωστοί ως ελυτροφόροι ιοί. Το λεγόμενο έλυτρο είναι μια λιπιδική επικάλυψη που περιβάλλει το πρωτεϊνικό καψίδιο. Οι ιοί αποκτούν το έλυτρο από την κυτταρική μεμβράνη του ξενιστή κατά τη διαδικασία της εκβλάστησης. Παραδείγματα ελυτροφόρων ιών είναι οι SARS-CoV-2, HIV, HSV, SARS ή η ευλογιά.
Οι γυμνοί ιοί δεν διαθέτουν αυτό το έλυτρο, επειδή εξέρχονται από το κύτταρο προκαλώντας τη λύση του. Ωστόσο, ορισμένοι ιοί μπορούν να αναπτύξουν ένα «οιονεί έλυτρο» που περικλείει πλήρως το ιικό καψίδιο, αλλά δεν περιέχει ιικές γλυκοπρωτεΐνες. Παραδείγματα γυμνών ιών είναι ο ιός της πολιομυελίτιδας, ο νοδαϊός, ο αδενοϊός και ο SV40.

Μορφολογία των ιών

Διακρίνονται τέσσερις κύριοι μορφολογικοί τύποι ιών, συγκεκριμένα ο ελικοειδής, ο εικοσαεδρικός, ο επιμήκης και το έλυτρο. Επιπλέον, υπάρχουν οι λεγόμενες σύνθετες μορφολογίες ιών.
Η μορφολογία ενός ιού καθορίζεται από το καψίδιο και το σχήμα του. Το καψίδιο αποτελείται από πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από το ιικό γονιδίωμα. Το σχήμα του καψιδίου αποτελεί τη βάση της μορφολογικής διάκρισης. Πρωτεϊνικές υπομονάδες που κωδικοποιούνται από τον ιό και ονομάζονται καψομερή αυτοσυναρμολογούνται για να σχηματίσουν ένα καψίδιο, διαδικασία που συνήθως απαιτεί την παρουσία του γονιδιώματος του ιού.
Ελικοειδείς ιοί: Οι ελικοειδείς ιοί έχουν καψίδιο με μορφή που μπορεί να περιγραφεί ως νηματοειδής ή ραβδοειδής. Το ελικοειδές σχήμα διαθέτει μια κεντρική κοιλότητα στην οποία περικλείεται το νουκλεϊκό οξύ. Ανάλογα με τη διάταξη των καψομερών, το ελικοειδές σχήμα προσδίδει στο καψίδιο του ιού ευκαμψία ή ακαμψία.
Εικοσαεδρικοί ιοί: Το καψίδιο του εικοσαεδρικού ιού αποτελείται από πανομοιότυπες υπομονάδες (καψομερή) που σχηματίζουν ισόπλευρα τρίγωνα, τα οποία με τη σειρά τους διατάσσονται συμμετρικά. Το εικοσαεδρικό σχήμα παρέχει έναν πολύ σταθερό σχηματισμό καψιδίου, προσφέροντας άφθονο χώρο για το νουκλεϊκό οξύ.
Επιμήκεις ιοί: Το επιμήκες σχήμα είναι μια παραλλαγή του εικοσαεδρικού σχήματος και απαντάται στους βακτηριοφάγους.
Ελυτροφόροι ιοί: Ορισμένοι ιοί διαθέτουν έλυτρο που αποτελείται από φωσφολιπίδια και πρωτεΐνες. Για τη συναρμολόγηση του ελύτρου, ο ιός χρησιμοποιεί τμήματα της κυτταρικής μεμβράνης του ξενιστή του. Το έλυτρο λειτουργεί ως προστατευτική επικάλυψη του καψιδίου και έτσι συμβάλλει στην προστασία του ιού από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή. Το έλυτρο μπορεί επίσης να διαθέτει μόρια υποδοχέων που επιτρέπουν στον ιό να συνδέεται με κύτταρα του ξενιστή και διευκολύνουν τη μόλυνση των κυττάρων. Από τη μία πλευρά, ένα ιικό έλυτρο διευκολύνει τη μόλυνση των κυττάρων· από την άλλη πλευρά, το ιικό έλυτρο καθιστά τον ιό πιο ευαίσθητο στην αδρανοποίηση από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως τα απορρυπαντικά (π.χ. σαπούνι), που διασπούν τα λιπιδικά δομικά στοιχεία του ελύτρου.
Σύνθετοι ιοί: Ένας σύνθετος ιός χαρακτηρίζεται από μια δομή καψιδίου που δεν είναι ούτε αμιγώς ελικοειδής ούτε αμιγώς εικοσαεδρική. Επιπλέον, οι σύνθετοι ιοί μπορεί να διαθέτουν πρόσθετα συστατικά, όπως πρωτεϊνικές ουρές ή ένα σύνθετο εξωτερικό τοίχωμα. Πολλοί βακτηριοφάγοι είναι γνωστοί για τη σύνθετη δομή τους, η οποία συνδυάζει μια εικοσαεδρική κεφαλή με μια ελικοειδή ουρά.

Γονιδίωμα των ιών

Τα είδη των ιών παρουσιάζουν τεράστια ποικιλία γονιδιωματικών δομών. Η ομάδα των ειδών των ιών περιλαμβάνει μεγαλύτερη δομική ποικιλομορφία γονιδιωμάτων από ό,τι τα φυτά, τα ζώα, τα αρχαία ή τα βακτήρια. Υπάρχουν εκατομμύρια διαφορετικοί τύποι ιών, αν και μέχρι στιγμής μόνο περίπου 5.000 τύποι έχουν περιγραφεί λεπτομερώς. Αυτό αφήνει τεράστιο πεδίο για τη μελλοντική έρευνα των ιών.