21.4: Інші клітинні сутності - в'язниці та віруси

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1935

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Навички для розвитку

Опишіть пріони і їх основні властивості
Визначте вірусоїди та їх цілі зараження

Пріони та вірусоїди - це патогенні мікроорганізми (агенти зі здатністю викликати захворювання), які мають простіші структури, ніж віруси, але у випадку з пріонами все ще можуть спричинити смертельні захворювання.

Пріони

Пріони, так звані, оскільки вони білкові, - це інфекційні частинки - менші за віруси - які не містять нуклеїнових кислот (ні ДНК, ні РНК). Історично ідея інфекційного агента, який не використовував нуклеїнові кислоти, вважалася неможливою, але новаторська робота лауреата Нобелівської премії біолога Стенлі Прусінера переконала більшість біологів в тому, що такі агенти дійсно існують.

Показано, що смертельні нейродегенеративні захворювання, такі як куру у людини та губчаста енцефалопатія великої рогатої худоби (BSE) у великої рогатої худоби (широко відома як «божевільна коров'яча хвороба»), передаються пріонами. Хвороба поширювалася шляхом споживання м'яса, нервової тканини або внутрішніх органів між представниками одного виду. Куру, корінний для людей в Папуа-Новій Гвінеї, був поширений від людини до людини через ритуальний канібалізм. BSE, спочатку виявлений у Великобританії, був поширений між великою рогатою худобою практикою включення нервової тканини великої рогатої худоби в корм для іншої великої рогатої худоби. Особи з куру та БСЕ виявляють симптоми втрати рухового контролю та незвичайної поведінки, таких як неконтрольовані сплески сміху з куру, а потім смерть. Куру контролювали, спонукаючи населення відмовитися від свого ритуального канібалізму.

З іншого боку, спочатку вважалося, що BSE впливає лише на худобу. Було показано, що велика рогата худоба, що вмирає від хвороби, має розвинені ураження або «дірки» в мозку, внаслідок чого мозкова тканина нагадувала губку. Однак пізніше у спалаху було показано, що подібна енцефалопатія у людей, відома як варіант хвороби Крейтцфельдта-Якоба (CJD), може бути придбана від вживання яловичини від тварин з BSE, викликаючи заборони різними країнами на ввезення британської яловичини та завдаючи значної економічної шкоди Британська яловича промисловість (рис.\(\PageIndex{1}\)). BSE все ще існує в різних областях, і хоча рідкісне захворювання, особи, які набувають CJD, важко лікувати. Хвороба може поширюватися від людини до людини кров'ю, тому багато країн заборонили здачу крові з регіонів, пов'язаних з BSE.

Причиною губчастих енцефалопатій, таких як куру і БСЕ, є інфекційний структурний варіант нормального клітинного білка під назвою PrP (білок пріона). Саме цей варіант і становить частинку пріона. PrP існує в двох формах, PrP ^c, нормальна форма білка, і PrP ^sc, інфекційна форма. Після введення в організм PrP ^sc, що міститься в прионі, зв'язується з PrP ^c і перетворює його в PrP ^sc. Це призводить до експоненціального збільшення білка PrP ^sc, який агрегує. PrP ^sc згортається ненормально, і результуюча конформація (форма) безпосередньо відповідає за ураження, помічені в мозку зараженої великої рогатої худоби. Таким чином, хоча і не без деяких недоброзичливців серед вчених, пріон, здається, є абсолютно новою формою інфекційного агента, першим виявленим, передача якого не залежить від генів, виготовлених з ДНК або РНК.

Частина а ілюструє, як нормальний білок пріона (PRP) перетворюється в хвороботворну форму (PRP). PrPSC може спонтанно утворюватися в тканині мозку, може бути введено, коли мутантна форма білка розкладається, або може вводитися в тканини мозку шляхом щеплення. Невірно згорнутий білок змушує нормальний PRP, який вже присутній у мозку, неправильне згортання. Відбувається ланцюгова реакція, що призводить до великої кількості неправильно згорнутого білка. — Малюнок\(\PageIndex{1}\): (а) Ендогенний нормальний протеїн пріона (PrP ^c) перетворюється в хвороботворну форму (PrP ^sc), коли він стикається з цією варіантною формою білка. PrP ^sc може виникати спонтанно в тканині мозку, особливо якщо присутня мутантна форма білка, або це може відбуватися через поширення неправильно складених пріонів, що споживаються в їжу, в тканину мозку. (b) Ця інфікована пріоном тканина мозку, візуалізована за допомогою світлової мікроскопії, показує вакуолі, які надають їй губчасту текстуру, характерну для трансмісивних губчастих енцефалопатій. (кредит b: модифікація роботи доктора Аль Дженні, USDA APHIS; дані шкали від Метта Рассела)

вірусоїди

Віроїди - збудники рослин: дрібні однониткові, кругові частинки РНК, які набагато простіше вірусу. Вони не мають капсидної або зовнішньої оболонки, але подібні віруси можуть розмножуватися тільки всередині клітини-господаря. Віроїди, однак, не виробляють жодних білків, і вони виробляють лише одну специфічну молекулу РНК. Хвороби людини, спричинені вірусоїдами, ще не визначені.

Відомо, що вірусоїди заражають рослини (Малюнок\(\PageIndex{2}\)) і несуть відповідальність за невдачі врожаю та втрату мільйонів доларів сільськогосподарських доходів щороку. Деякі рослини, які вони заражають, включають картоплю, огірки, помідори, хризантеми, авокадо та кокосові пальми.

На фото зображений зморщений, потрісканий картопля. — Малюнок\(\PageIndex{2}\): Ця картопля була заражена вірусоїдом бульби веретена картоплі (PSTV), який зазвичай поширюється, коли заражені ножі використовуються для різання здорової картоплі, яку потім висаджують. (кредит: Памела Робертс, Інститут харчових та сільськогосподарських наук Університету Флориди, USDA ARS)

Кар'єрний зв'язок: Вірусолог

Вірусологія - це вивчення вірусів, а вірусолог - це індивідуум, який навчається цій дисципліні. Навчання в вірусології може призвести до багатьох різних кар'єрних шляхів. Вірусологи беруть активну участь в академічних дослідженнях і викладанні в коледжах і медичних навчальних закладах. Деякі вірусологи лікують пацієнтів або займаються генерацією і виробництвом вакцин. Вони можуть брати участь в епідеміологічних дослідженнях (рис.\(\PageIndex{3}\)) або стати письменниками науки, щоб назвати лише кілька можливих кар'єр.

На цій фотографії зображений вчений в полі, вимірює довжину яйцеклітини. — Малюнок\(\PageIndex{3}\): Цей вірусолог займається польовими роботами, забираючи яйцеклітини з цього гнізда на пташиний грип. (кредит: Дон Беккер, USGS EROS, Служба риби та дикої природи США)

Якщо ви думаєте, що вас може зацікавити кар'єра в вірусології, знайдіть наставника в цій галузі. Багато великих медичних центрів мають відділи вірусології, а менші лікарні зазвичай мають вірусологічні лабораторії у своїх відділах мікробіології. Волонтер в лабораторії вірусології протягом семестру або працювати в одному протягом літа. Обговорення професії і отримання з перших вуст погляду на роботу допоможуть вам вирішити, чи підходить вам кар'єра в вірусології. Веб-сайт Американського товариства вірусології є хорошим ресурсом для інформації щодо навчання та кар'єри в галузі вірусології.

Резюме

Пріони є інфекційними агентами, які складаються з білка, але не ДНК або РНК, і, здається, виробляють свої смертельні наслідки, дублюючи їх форми і накопичуючись в тканині. Вважається, що вони сприяють ряду прогресуючих порушень мозку, включаючи хворобу божевільних коров та хворобу Крейтцфельдта-Якоба. Віроїди - це однониткові РНК збудники, які заражають рослини. Їх наявність може мати серйозний вплив на сільське господарство.

Глосарій

збудник: засіб зі здатністю викликати захворювання

пріон: інфекційна частинка, яка складається з білків, які реплікуються без ДНК або РНК

PrP ^c: нормальний білок пріона

ПрП ^сб: інфекційна форма білка пріона

вірусоїдний: рослинний збудник, який виробляє лише одну специфічну РНК