Wirusologia - ebook

PRZEDMOWA DO WYDANIA DRUGIEGO

Wirusologia jest jedną z dziedzin biologii, bardzo intensywnie rozwijającą się w ostatnich dziesięcioleciach.

Szczególny postęp w tej dziedzinie stał się możliwy w związku z rozwojem technik biologii molekularnej, pozwalających na szybką detekcję nowych wirusów, jak również ich charakterystyki, z wykorzystaniem technik mikroskopowych, hodowli komórkowych, metod sekwencjonowania kwasów nukleinowych, badań proteomicznych i metod immunologicznych. Skłania to do wprowadzania do podręczników nowych, aktualnych danych. Z tego względu wydanie drugie Wirusologii zostało uzupełnione o nowy rozdział, w którym opisano wybrane najnowsze metody stosowane w wirusologii do detekcji wirusów, ich charakterystyki oraz badania oddziaływania wirusów z czynnikami komórkowymi.

Ponadto, podręcznik ten został także uzupełniony o podrozdziały, w których przedstawiamy nowe dane odnośnie do badań epidemiologicznych, sposobów pozyskiwania szczepionek przeciwwirusowych nowych generacji oraz otrzymywania i wykorzystania syntetycznych wirusowych cząstek w badaniach wirusologicznych. Dodano także nowe podrozdziały dotyczące roli autofagi w cyklu życiowym wirusów, sposobów transmisji wirusów, dane na temat możliwości wykorzystania wirusów jako broni biologicznej oraz najnowszą klasyfikację wirusów.

Przygotowując wydanie drugie Wirusologii, jesteśmy świadomi pewnych niedoskonałości podczas selekcji danych. Mamy jednak nadzieję, że książka ta będzie pomocna w poznaniu podstaw wirusologii oraz metod stosowanych w badaniach wirusologicznych.

Wydanie drugie Wirusologii stało się możliwe dzięki Pani redaktor Katarzynie Włodarczyk-Gil, Pani redaktor Małgorzacie Nawrot oraz Pani redaktor Renacie Ziółkowskiej, które udzieliły nam niezbędnej pomocy podczas prac redakcyjnych i technicznych, za co wyrażamy serdeczne podziękowanie. Szczególne wyrazy wdzięczności składamy także osobom odpowiedzialnym za szatę graficzną podręcznika.

Autorzy

Poznań, maj 2022 r.PRZEDMOWA

Choroby wirusowe ludzi, zwierząt i roślin stanowiły od dawna przedmiot zainteresowania licznych badaczy, jakkolwiek naturę czynników je wywołujących poznano stosunkowo niedawno. Stało się to dzięki wykrystalizowaniu cząstek wirusa mozaiki tytoniu w 1935 roku przez Wendella Stanleya, a następnie wprowadzeniu mikroskopii elektronowej i hodowli komórkowych do badań wirusologicznych. Wtedy to Salvador Luria i Max Delbrück – uznawani za twórców współczesnej wirusologii molekularnej – stwierdzili, że wirusy zbudowane są z co najmniej dwóch elementów: kwasu nukleinowego i białka, a wirusowy materiał genetyczny można uznać za zespół genów.

Od tego momentu nastąpił intensywny rozwój badań mających na celu poznanie właściwości wirusów. Zainteresowania nimi dotyczyły nie tylko natury tych czynników, ale także mechanizmów ich współdziałania z czynnikami komórkowymi. Wirusologia od tego czasu jest jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin biologii, z ogromną literaturą przedmiotu, za którą nawet specjalistom trudno na bieżąco podążać. Dzięki badaniom wirusologicznym możliwy stał się także rozwój biologii molekularnej i biotechnologii oraz lepiej poznano przyczyny zmian patologicznych zachodzących w komórce.

Szereg odkryć dokonanych w wirusologii nagrodzono Nagrodą Nobla.

W podręczniku tym przedstawiamy Czytelnikom naturę wirusów, strategie ich namnażania się w komórce, ich chorobotwórczość oraz zapobieganie, jak również leczenie zakażeń wirusowych. Opierając się na najnowszych odkryciach wirusologicznych, w niniejszej publikacji omawiane są również teorie dotyczące pochodzenia wirusów i możliwości ich wykorzystania w różnych rodzajach terapii klinicznej, biologii molekularnej i biotechnologii. Mamy nadzieję, że ta publikacja zainteresuje szerokie grono Czytelników i będzie pomocna nie tylko w poznaniu podstaw wirusologii, ale jednocześnie wzbudzi w nich ciekawość odnośnie tej dziedziny wiedzy.

Książka ta nie wyczerpuje wszystkich zagadnień z zakresu wirusologii. Przedstawiliśmy w niej treści, które uważamy za najciekawsze i ważne.

Zespół autorów pragnie bardzo serdeczne podziękować pani red. Katarzynie Włodarczyk-Gil, pani red. Małgorzacie Nawrot oraz pani red. Renacie Ziółkowskiej za wzbudzenie zapału twórczego do pisania tej książki, jak również pomoc podczas prac redakcyjnych i technicznych.

Autorzy

Poznań, styczeń 2019 r.WYKAZ SKRÓTÓW STOSOWANYCH W TEKŚCIE

ABA (ang. abscisic acid) – kwas abscysynowy

ACE2 (ang. angiotensin-converting enzyme 2) – konwertaza 2 angiotensyny

ADAR (ang. adenosine deaminases acting on RNA) – deaminazy adenozyny modyfikujące RNA

AFM (ang. atomic force microscopy) – mikroskopia sił atomowych

AIDS (ang. acquired immunodeficiency syndrome) – zespół nabytego niedoboru odporności

APC (ang. antigen presenting cell) – komórka prezentująca antygen

APOBEC3G (ang. apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3G) – enzym redagujący mRNA apolipoproteiny B

ASO (ang. antisense oligonucleotides) – antysensowne oligonukleotydy

ATP (ang. adenosine triphosphate) – adenozyno-5′-trifosforan

attB (ang. attachment site – bacterial) – miejsce rekombinacji w genomie bakterii wykorzystywane podczas integracji genomu fagowego

attP (ang. attachment site – phage) – miejsce rekombinacji w genomie faga wykorzystywane podczas jego integracji do genomu gospodarza

AZT azydotymidyna

Bax (ang. Bcl-associated protein X) – białko regulujące apoptozę związane z Bcl2

Bcl2 (ang. B-cell lymphoma 2) – białko regulujące śmierć komórki/apoptozę

BCR (ang. B-cell receptor) – receptory komórek B

BER (ang. base excision repair) – naprawa DNA przez wycięcie zasady

BiFC (ang. bimolecular fluorescence complementation) – dwucząsteczkowa komplementacja fluorescencji

BSL (ang. biosafety level) – poziom bezpieczeństwa biologicznego

Car (ang. Coxackievirus and adenovirus receptor) – receptor dla wirusa Coxsackie i adenowirusa

Cas (ang. CRISPR-associated proteins/genes) – geny lub białka związane z elementami CRISPR

CCR5 (ang. C-C chemokine receptor type 5) – receptor C-C chemokin typu 5

CD (ang. cluster of differentiation) – antygen różnicowania komórkowego, kompleks różnicowania

CD4 (ang. cluster of differentation) – antygen różnicowania komórkowego występujący na powierzchni limfocytów T pomocniczych, monocytów, makrofagów i komórek dendrytycznych

CDC (ang. Centers for Disease Control and Prevention) – Centra Kontroli i Prewencji Chorób

CIN (1–3) (ang. cervical intraepithelial neoplasia) – śródnabłonkowa neoplazja szyjki macicy

CoIP (ang. Coimmunoprecypitation) – koimmunoprecypitacja

CP (ang. capsid protein) – białko kapsydu

CPE (ang. cytopathic effect) – efekt cytopatyczny

CREB (ang. cAMP response element-binding protein) – czynnik transkrypcyjny, białko wiążące się z sekwencją CRE, pośredniczącą w działaniu cAMP

CRISPR (ang. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) – skupione, regularnie oddzielone krótkie powtórzenia palindromowe

CTL (ang. cytotoxic T lymphocytes) – cytotoksyczne limfocyty T

CXCR4 (ang. C-X-C chemokine receptor type 4) – receptor chemokiny C-X-C typu 4

DC-SIGN (ang. dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing non-integrin) – nieintegryna swoista dla komórek dendrytycznych wychwytująca ICAM3 (czasteczkę adhezji międzykomórkowej 3)

DDR (ang. discoidin domain receptor) – receptor dla domeny diskoidyny, receptor z grupy kinaz tyrozynowych

2-DE (ang. two-dimensional electrophoresis) – elektroforeza dwukierunkowa

D RNA (ang. defective RNA) – defektywny RNA

DI RNA (ang. defective interfering RNA) – defektywny interferujący RNA

dsDNA (ang. double stranded DNA) – dwuniciowy DNA

ECDC (ang. European Centre for Disease Prevention and Control) – Europejskie Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób

EBNA (ang. Epstein-Barr nuclear antigen) – jądrowy antygen wirusa Epsteina-Barr

ED₅₀ (ang. effective dose) – dawka wywołująca określony skutek w połowie badanej populacji

EEV (ang. extracellular enveloped virion) – zewnątrzkomórkowa forma wirionu z otoczką

EGF (ang. epidermal growth factor) – epidermalny czynnik wzrostu

EGFP (ang. enhanced green fluorescent protein) – białko zielonej fluorescencji

EGFR (ang. epidermal growth factor receptor) – receptor dla naskórkowego czynnika wzrostu

EHEC (ang. enterohemorrhagic Escherichia coli) – enterokrwotoczne szczepy Escherichia coli

eIF (ang. eukaryotic initiation factor) – eukariotyczny czynnik inicjacyjny

Env (ang. envelope) – prekursor glikoprotein otoczki retrowirusów

EMA (ang. European Medicines Agency) – Europejska Agencja Leków

EMSA (ang. electrophoretic mobility shift assay) – technika opóźnienia migracji fragmentów DNA w żelu poliakrylamidowym

Erk (ang. extracellular signal-regulating kinases) – kinazy regulujące sygnały pozakomórkowe

ERV (ang. endogenous retroviruses) – endogenne elementy retrowirusowe

ESI (ang. electrospray ionisation) – jonizacja przez elektrorozpylanie

ET etylen

ETI (ang. effector-triggered immunity) – odporność indukowana przez efektory

ETS (ang. effector-triggered susceptibility) – wrażliwość związana z efektorami

FDA (ang. Food and Drug Administration) – Agencja Żywności i Leków

FMD (ang. Foot and mouth disease) – pryszczyca

GAG (ang. glycosaminoglycans) – glikozaminoglikany

Gag (ang. group-specific antigen) – antygen grupowy

GAS (ang. gamma interferon activation site) – miejsce aktywowane przez IFNγ

gp glikoproteina

GTP guanozyno-5′-trifosforan

H (ang. hemaglutinin) – hemaglutynina

HAART (ang. highly active antiretroviral therapy) – wysoce aktywna terapia przeciwretrowirusowa

HAM/TSP (ang. HTLV-I-associated myelopathy/tropical spastic paraparesis) – mielopatia/tropikalna parapareza spastyczna związana z HTLV-I

HCC (ang. hepatocellular carcinoma) – rak wątrobowokomórkowy

HDAC (ang. histone deacetylase) – deacetylaza białek histonowych

HERV (ang. human endogenous retrovirus) – endogenne retrowirusy obecne w ludzkim genomie

HGT (ang. horizontal gene transfer) – horyzontalny transfer genów

HLA (ang. human leukocyte antygen) – ludzkie antygeny leukocytów, grupa genów kodujących układ zgodności tkankowej

HN (ang. hemaglutinin-neuraminidase) – hemaglutynina-neuraminidaza

HR (ang. hypersensitive response) – reakcja nadwrażliwości

HRTEM (ang. high-resolution transmission electron microscopy) – wysokorozdzielcza mikroskopia elektronowa

HSIL (ang. high-grade squamous intraepithelial lesion) – śródnabłonkowe zmiany dysplastyczne dużego stopnia – odpowiednik CIN II i CIN III

HVEM (ang. herpes virus entry mediator) – receptor uczestniczący we wnikaniu herpeswirusów

IC₅₀ (ang. 50 percent inhibitory concentration) – stężenie hamujące w 50% namnażanie wirusa

ICTV (ang. International Committee on Taxonomy of Viruses) – Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów

ID₅₀ (ang. infectivity dose 50) – dawka zakaźna dla 50%

IEM (ang. immune EM) – technika immunoelektronomikroskopowa

IFN (ang. interferon) – interferon

IFNAR (ang. interferon-α receptor) – receptor dla IFNα

IFNGR (ang. interferon-γ receptor) – receptor dla IFNγ

IgG (ang. immounoglobulin G) przeciwciała, immunoglobuliny typu G

IL (ang. interleukin) – interleukina

IMV (ang. intracellular mature virion) – wewnątrzkomórkowa dojrzała forma wirionu

IP (ang. Immunoprecypitation) – immunoprecypitacja

IRES (ang. internal ribosome entry site) – wewnętrzne miejsce wejścia do rybosomu

IRF-9 (ang. interferon regulatory factor 9) – czynnik 9 regulujący IFN

ISR (ang. induced systemic resistance) – indukowana odporność nabyta

ISRE (ang. interferon-stimulated response element) – element odpowiedzi stymulowany przez IFN

IT (ang. therapeutic index) – indeks terapeutyczny

ITR (ang. inverted terminal repeat) – odwrócone powtórzenie końcowe

JA (ang. jasmonic acid) – kwas jasmonowy

JAK (ang. Janus-activated kinases) – kinazy janusowe

JAM (ang. junctional adhesion molecule) – białka adhezji komórkowej

kDa kilodalton

krioTEM (ang. electron cryomicroscopy) – mikroskopia krioelektronowa

KS (ang. Kaposi’s sarcoma) – mięsak Kaposiego

LANA (ang. latency-associated nuclear antigen) – jądrowy antygen warunkujący latencję

LC (ang. liquid chromatography) – chromatografia cieczowa

LD₅₀ (ang. lethal dose 50) – dawka śmiertelna dla połowy badanej populacji

LRR-RLK (ang. leucine-rich repeat receptor-like kinase) – bogata w leucynę kinaza podobna do receptora

L-SIGN (ang. liver/lymph node-specific intercellular adhesion molecule-3-grabbing integrin) – lektyna typu C, homolog DC-SIGN

LSIL (ang. low-grade squamous intraepithelial lesion) – śródnabłonkowe zmiany dysplastyczne małego stopnia – odpowiednik CIN I

LTR (ang. long terminal repeats) – długie zakończenia na końcu cząsteczki w niektórych genomach wirusowych

LUCA (ang. last universal common ancestor) – ostatni uniwersalny wspólny przodek

MALDI (ang. matrix-assisted laser desorption/ionisation) – desporpcja laserowa z udziałem matrycy

MGE (ang. mobile genetic elements) – mobilne elementy genetyczne

MHC (ang. major histocompatibility complex) – białka głównego układu zgodności tkankowej

miRNA mikro RNA

MP (ang. movement protein) – białko transportowe

mRNA (ang. messenger RNA) – informacyjny, matrycowy RNA

MS (ang. mass spectrometry) – spektrometria mas

MS/MS tandemowa spektrometria mas

mTOR (ang. mammalian target of rapamycin) – ssaczy cel rapamycyny

Myc (ang. myelocytomatosis) – onkogen odpowiedzialny za rozwój mielocytomatozy

N (ang. neuraminidase) – neuraminidaza

NCAM (ang. neural cell adhesion molecules) – neuronalne cząsteczki adhezyjne

ND10 (ang. nuclear domain 10 bodies) – domeny jądrowe 10, synonim dla ciałek PML

NEC (ang. necrotizing enterocolitis) – martwicze zapalenie jelit

Nef (ang. negative factor) – białko retrowirusowe zasocjowane z błoną, pełniące wiele funkcji w cyklu replikacyjnym wirusa

NER (ang. nucleotide excision repair) – naprawa DNA przez wycięcie nukleotydu

NK (ang. natural killer) – naturalni zabójcy

NKT (ang. natural killer lymphocyte T) – limfocyt T naturalny zabójca

NP (ang. nucleoprotein) – nukleoproteina

NTCP (ang. N-glycosylation of the Na+Taurocholate Cotransporting Polypeptide) – kotransporter Na+/kwasy żółciowe

OiE (ang. World Organistion for Animal Health) – Światowa Organizacja Zdrowia Zwierząt

ORF (ang. open reading frame) – otwarta ramka odczytu

PAM (ang. protospacer adjacent motif) – motyw przylegający (oskrzydlający) do „protospacer”

PAMP (ang. pathogen-associated molecular pattern) – wzorzec molekularny związany z patogenami

PARP (ang. poly(ADP-ribose) polymerase) – polimeraza poli(ADP-rybozy)

PCD (ang. programmed cell death) – programowana śmierć komórki

PCR (ang. polymerase chain reaction) – reakcja łańcuchowa polimerazy

PDZ domena wspólna występująca u białek takich jak: PSD-95, Discs Large i Zona Occludens 1

PEG glikol polietylenowy

Pfu (ang. plaque forming unit) – jednostka tworząca łysinkę

PILR-α (ang. paired immunoglobulin like receptor α) – receptor dla wirusa HSV

PML (ang. promyelocytic leukemia protein) – białko białaczki promielocytowej

PR (ang. pathogenesis-related proteins) – białka związane z patogenezą

PRR (ang. pattern recognition receptor) – receptor rozpoznawania wzorców

PTGS (ang. post-transcriptional gene silencing) – potranskrypcyjne wyciszanie genów

PTI (ang. PAMP-triggered immunity) – odporność wyzwalana przez PAMPs

Ras (ang. rat sarcoma) – onkogen odpowiedzialny za rozwój mięsaka u szczura

RdRp (ang. RNA-dependent RNA polymerase) – polimeraza RNA zależna od RNA

Rev (ang. regulator of expression of virion proteins) – regulator syntezy białek wirionu

RI (ang. replicative intermediate) – forma pośrednicząca w replikacji, zbudowana z dwóch nici (+) oraz (–)ssRNA

RmVR (ang. RNA-mediated virus resistance) – odporność na wirusa zależna od RNA

RNAi (ang. RNA interference) – zjawisko interferencji RNA

RNP (ang. ribonucleoprotein) – kompleks rybonukleoproteinowy

ROS (ang. reactive oxygen species) – reaktywne formy tlenu

SA (ang. salicylic acid) – kwas salicylowy

SAR (ang. systemic acquired resistance) – nabyta odporność systemiczna

SAS (ang. systemic acquired silencing) – wyciszanie systemiczne

SEM (ang. scanning electron microscopy) – skaningowa mikroskopia elektronowa

sgRNA (ang. subgenomic RNA) – subgenomowy RNA

SI (ang. selectivity index) – współczynnik selektywności

SIDS (ang. sudden infant death syndrome) – zespół nagłej śmierci dziecka

siRNA (ang. small interfering RNA) – małe interferujące RNA

SR-B1 (ang. scavenger receptor class B type I) – receptor zmiatający klasy B typu I

ssDNA (ang. single stranded DNA) – jednoniciowy DNA

ssRNA (ang. single stranded RNA) – jednoniciowy RNA

SSV1 (ang. Sulfolobus spindle-shaped virus-1) – wrzecionowaty wirus nr 1 Sulfolobus

STAT (ang. signal transducer and activator of transcription) – przekaźnik sygnału i aktywator transkrypcji

TAP (ang. tandem affinity purification) – tandemowa chromatografia powinowactwa

Tat (ang. trans-activator of transcription) – transaktywator transkrypcji obecny u wirusa HIV-1

TCID₅₀ (ang. tissue culture infectious dose) – dawka zakaźna dla 50% hodowli tkankowych

TCR (ang. T-cell receptor) – receptor komórek T

TEM (ang. transmission electron microscopy) – transmisyjna mikroskopia elektronowa

TERT (ang. telomerase reverse transcriptase) – odwrotna transkryptaza telomerazy

TGF (ang. transforming growth factor) – transformujący czynnik wzrostu

TLR (ang. toll-like receptors) – receptory typu Toll

TNF (ang. tumor necrosis factor) – czynnik martwicy nowotworów

TOF (ang. time-of-flight) – analizator czasu przelotu

tpz tysiąc par zasad

TRUC (ang. things resisting uncompleted classification) – twory wymykające się niepełnej klasyfikacji

TYK2 (ang. non-receptor tyrosine-protein kinase) – kinaza tyrozynowa 2

UTR (ang. untranslated region) – rejon nie podlegający translacji

VETF (ang. viral early transcription factor) – wczesny wirusowy czynnik transkrypcyjny

VIGS (ang. virus-induced gene silencing) – wyciszanie genów indukowane przez wirusa

VITF (ang. viral intermediate transcription factor) – pośredni wirusowy czynnik transkrypcyjny

VLTF (ang. viral late transcription factor) – późny wirusowy czynnik transkrypcyjny

VF (ang. viral factory) – fabryka wirusowa

VPg (ang. virus protein, genome linked) – białko VPg

Vpr (ang. viral protein R) – wirusowe białko R

Vpu (ang. virus protein U) – retrowirusowe białko U

VTM (ang. viral transport medium) – medium transportowe

WHO (ang. World Health Organization) – Światowa Organizacja Zdrowia

Y2H (ang. yeast two-hybrid) – drożdżowy system dwuhybrydowy