CIMG4109

CZYNNIKI GENETYCZNE WIRUSÓW GENOM I WSKAŹNIKI

Zapisane w genomie cechy wirusów są przekazywane na ich potomne generacje, warunkując stabilność cech określonego wirusa. Jednak produkcja składników potomnych może ulec zaburzeniu. Jak podano bowiem w poprzednich rozdziałach, a zwłaszcza poświęconych budowie wirusów i replikacji ich składników, namnożona populacja potomnych wirusów może być niejednorodna (cząstki niekompletne, mutanty). Dlatego należy podkreślić, że do oznaczenia wszelkich cech wirusów, strukturalnych i czynnościowych, oraz zjawisk o podłożu genetycznym, jest uzasadnione posługiwanie się jednorodną populacją wirusową. Możliwość taką stwarzają metody pozwalające na uzyskanie klonów wirusowych, wyprowadzonych z jednej pełnowartościowej zakaźnej cząstki wirusa. Warunkiem jednak jest uświadomienie sobie, że każda populacja, w tym populacja wirusowa, jest niejednorodna, a stopień niejednorodności może rzutować na wartość informacyjną danych uzyskanych przy badaniu, charakterystyce określonego wyodrębnionego klonu. Ma to szczególne znaczenie dla bliższej charakterystyki wirusów w dochodzeniach epidemiologicznych (np. grypa - szczepy epidemiczne i pandemiczne, poliomyelitis — szczepy wywodzące się ze szczepionki, lecz cechujące się wysoką neurowirulencją), a także w badaniach podstawowych, np. nad mutantami o potencjalnym przeznaczeniu do celów profilaktycznych (szczepionki wirusowe).

Ponadto przydatne jest ustalenie wskaźników, które - określone za pomocą powtarzalnych metod - ujawniają określone właściwości badanego wirusa (szczepu, klonu), np. wrażliwość na temperaturę, zależność cieplną replikacji, stopień replikacji w obecności antymetabolitów i(lub) inhibitorów replikacji, immunogenność, wirulencję, w tym neurowirulencję, rozmieszczenie, skład i charakterystykę polipeptydów i oligonukleotydów itd., co również będzie przedstawione w rozdziałach dotyczących głównie immunologii i immunopro-filaktyki, a także epidemiologii zakażeń wirusowych.

Obecnie zostaną przedstawione informacje dotyczące podstawowych zjawisk o podłożu genetycznym. Postęp w tym zakresie był możliwy głównie dzięki rozwojowi metod biologii molekularnej. Początkowo najwięcej informacji zebrano w pracach nad bakteriofagami, do czego przyczyniła się większa łatwość posługiwania się tym modelem wirusowym. Późniejsze lata, rosnące znaczenie retrowirusów, nowe technologie, nowe szanse w chemioterapii, rosnące znaczenie zakażeń seksualnych przyczyniły się do intensyfikacji badań na modelach wirusów człowieka i zwierząt. Pod pewnymi względami wirusy stwarzają nawet więcej możliwości badawczych niż bakteriofagi, a związanych z ich zakaźnością i immunogennością dla organizmów i zróżnicowanym wpływem organizmu na zakażające go wirusy. W efekcie, w warunkach zakażeń zarówno doświadczalnych, jak i naturalnych, występują zjawiska mające podłoże genetyczne. Jednak przed ich omówieniem jest uzasadnione przytoczenie kilku podstawowych pojęć związanych bezpośrednio z genetyką wirusów.

Gen. Geny są umiejscowione w RNA i DNA wirusów. Warunkują przekazywanie określonych cech na wirusy potomne. W łańcuchu RNA lub DNA

Wirusy	Kwas nukleinowy	liczba genów (około)
Herpesviridae	DNA (dwuniciowy)	160
Adenoviridae	DNA (dwuniciowy)	30
Papovaviridae	DNA (dwuniciowy, kolisty)	5-8
Picornaviridae	RNA (jednonidowy)	5
Orthomyxoviridae	RNA (jednonidowy, segmentowany)	10
Reoyifidae	RNA (dwunidowy, segmentowany)	12
Rhabdovirldae	RNA (jednonidowy)	_

stanowią określone odcinki (loeus). Metodami genetycznymi i fizykochemicznymi biologii molekularnej można ustalić zarówno ich liczebność (tab. 9), jak i umiejscowienie, uzyskując tzw. mapy genetyczne.

Można uzyskać różne typy map genetycznych. Mapy oparte na rekombinacji, wykorzystujące sekwencje mutacyjne, mogą być uzyskane z prawdopodobieństwa rekombinacji genetycznych wskaźników. Ta technika jest przydatna w przypadku niesegmentowanych genomów zarówno DNA, jak i RNA wirusów. Inny typ mapy (reassortment map) można uzyskać w przypadku genomów segmentowanych i jest oparta na indywidualnych fragmentach genomu. Można też wykorzystywać określone właściwości fizyczne wirusowych genomów, jak np. ruchliwość elektroforetyczną, z pomocą nukleaz, mapy regionów kodujących mRNA (hybrydyzacja, z pomocą UV).

Dla licznych już wirusów ustalono, który gen, lub który zespół genów (niekoniecznie blisko siebie ułożonych), determinuje określone cechy wirusa. Uzyskano też syntezę określonych genów. Wiele danych wskazuje, że istnieją układy regulujące czynności genów. Nazwano je regulonami, w tym wyodrębniono operony będące zespołami sąsiednich cistronów, warunkujących jedną cechę i podległych wspólnej kontroli.

Znaczenie kwasów nukleinowych wirusów jako nośników ich cech potwierdziły obserwacje z wyodrębnionymi kwasami nukleinowymi, które wprowadzone do komórek wrażliwych na danego wirusa powodowały odtwarzanie pełnych potomnych wirionów; zarówno analogicznego kwasu nukleinowego, jak i białka wirusowego. Stwierdzono, że syntezę białek geny określają bezpośrednio (geny strukturalne) lub przez syntezę związków regulujących czynności genów strukturalnych (geny regulatorowe). Stwierdzono, że gen powoduje syntezę jednego łańcucha polipeptydowego, a więc jeżeli syntetyzowany składnik składa się z większej liczby łańcuchów polipeptydowych, to należy wnioskować, że więcej genów uczestniczy w jego syntezie, np. w syntezie enzymu wirusowego. Zróżnicowanie czynności genów wynika ze zróżnicowania w liczbie, składzie i sekwencji nukleotydów, z których są zbudowane.

Cistron. Jest jednostką czynności genu, tą jego częścią, która steruje syntezą określonego łańcucha polipeptydowego. Ponieważ w syntezie łańcucha polipeptydowego uczestniczy cały gen, a więc w odniesieniu do syntezy białka pojęcie cistronu oznaczałoby to samo. Cistron jest więc odcinkiem genomu, kontrolującym określone właściwości wirusa. Jego wielkość jest proporcjonalna do

85