Skip to main content
Global

6.4: וירואידים, וירוסים ופריונים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209229

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה

    • תאר וירואידים ואת המאפיינים הייחודיים שלהם
    • תאר וירוסים ומאפייניהם הייחודיים
    • תאר פריונים ומאפייניהם הייחודיים

    ניסיונות מחקר לגלות את הגורמים הסיבתיים למחלות שלא נחקרו בעבר הובילו לגילוי גורמי מחלה שאינם חיים שונים למדי מנגיפים. אלה כוללים חלקיקים המורכבים רק מ- RNA או רק מחלבון שלמרות זאת מסוגלים להפיץ את עצמם על חשבון מארח-דמיון מרכזי לנגיפים המאפשר להם לגרום למצבי מחלה. עד כה, תגליות אלה כוללות וירואידים, וירוסים, ואת פריונים חלבוניים.

    וירואידים

    בשנת 1971 גילה תיאודור דינר, פתולוג שעבד בשירות המחקר לחקלאות, חלקיק תאי שהוא כינה וירואיד, שפירושו "דמוי וירוס". וירואידים מורכבים רק מחוט קצר של RNA מעגלי המסוגל לשכפל את עצמו. נמצא כי הווירואיד הראשון שהתגלה גורם למחלת ציר פקעת תפוחי אדמה, הגורמת להנבטה איטית יותר ולעיוותים שונים בצמחי תפוחי אדמה (ראה איור). \(\PageIndex{1}\) כמו וירוסים, וירואידים של פקעת ציר תפוחי אדמה (PSTVs) משתלטים על המנגנון המארח כדי לשכפל את גנום ה-RNA שלהם. בניגוד לנגיפים, לווירואידים אין מעטפת חלבון כדי להגן על המידע הגנטי שלהם.

    תמונה של תפוחי אדמה עם גידולים מוזרים וגושיים.
    איור\(\PageIndex{1}\): תפוחי אדמה אלה נדבקו על ידי פקעת ציר תפוחי האדמה (PSTV), אשר מתפשטת בדרך כלל כאשר משתמשים בסכינים נגועות לחיתוך תפוחי אדמה בריאים, אשר נטועים לאחר מכן. (קרדיט: פמלה רוברטס, המכון למדעי המזון והחקלאות של אוניברסיטת פלורידה, USDA ARS)

    וירואידים עלולים לגרום לאובדן הרסני של גידולי מזון חקלאיים בעלי חשיבות מסחרית הגדלים בשדות ובפרדסים. מאז גילוי ה- PSTV התגלו וירואידים אחרים הגורמים למחלות בצמחים. עגבניות planta macho viroid (TPMVD) מדביק צמחי עגבניות, מה שגורם לאובדן כלורופיל, עלים מעוותים ושבירים ועגבניות קטנות מאוד, וכתוצאה מכך אובדן התפוקה בגידול שדה זה. נגיף כתמי שמש אבוקדו (AsbVD) מביא לתשואות נמוכות יותר ולפירות באיכות ירודה יותר. AsbVD הוא הווירואיד הקטן ביותר שהתגלה עד כה ומדביק צמחים. וירואיד פסיפס סמוי של אפרסק (PLMvD) עלול לגרום לנמק של ניצני פרחים וענפים, ולפציעה של פרי בשל, מה שמוביל לצמיחה פטרייתית וחיידקית בפרי. PLMvD יכול גם לגרום לשינויים פתולוגיים דומים בשזיפים, נקטרינות, משמשים ודובדבנים, וכתוצאה מכך ירידה בפריון גם במטעים אלה. וירואידים, באופן כללי, יכולים להתפזר באופן מכני במהלך תחזוקת היבול או הקציר, רבייה וגטטיבית, ואולי באמצעות זרעים וחרקים, וכתוצאה מכך ירידה חמורה בזמינות המזון והשלכות כלכליות הרסניות.

    תרגיל \(\PageIndex{1}\)

    ממה עשוי הגנום של וירואיד?

    וירוסואידים

    סוג שני של RNA פתוגני שיכול להדביק גידולים חקלאיים חשובים מבחינה מסחרית הם הנגיפים, שהם חלקיקים תת-ויראליים המתוארים בצורה הטובה ביותר כ - ssRNA שאינם משכפלים את עצמם. שכפול RNA של וירוסים דומה לזה של וירואידים, אך בניגוד לווירואידים, וירוסים דורשים שהתא יידבק גם בנגיף "עוזר" ספציפי. כרגע ישנם רק חמישה סוגים מתוארים של וירוסים ונגיפי העוזר הקשורים אליהם. נגיפי העוזר הם כולם ממשפחת Sobemoviruses. דוגמה לנגיף עוזר הוא נגיף התלתן התת-קרקעי, שיש לו וירוס קשור ארוז בתוך הקפסיד הנגיפי. ברגע שנגיף העוזר נכנס לתא המארח, הנגיפים משתחררים וניתן למצוא אותם חופשיים בציטופלזמה של תאי הצמח, שם הם בעלי פעילות ריבוזים. נגיף העוזר עובר שכפול ויראלי טיפוסי ללא תלות בפעילות הנגיף. הגנום הנגיפי קטן, אורכו 220 עד 388 נוקלאוטידים בלבד. גנום וירוסואידי אינו מקודד לחלבונים כלשהם, אלא משמש רק לשכפול RNA וירוסואידי.

    וירוסים שייכים לקבוצה גדולה יותר של חומרים זיהומיים הנקראים RNA לוויני, שהם RNA פתוגניים דומים המצויים בבעלי חיים. שלא כמו הנגיפים הצמחיים, RNA לוויני עשוי לקודד לחלבונים; עם זאת, כמו וירוסים צמחיים, RNA לוויני חייב להדביק יחד עם וירוס עוזר כדי לשכפל. RNA לוויני אחד שמדביק בני אדם וזה תואר על ידי כמה מדענים כוירוסואיד הוא נגיף הפטיטיס דלתא (HDV), שעל פי כמה דיווחים נקרא גם נגיף הפטיטיס דלתא. גדול בהרבה מנגיף צמחי, ל- HDV יש גנום ssRNA מעגלי של 1,700 נוקלאוטידים ויכול לכוון את הביוסינתזה של חלבונים הקשורים ל- HDV. נגיף העוזר HDV הוא נגיף הפטיטיס B (HBV). זיהום משותף עם HBV ו- HDV מביא לשינויים פתולוגיים חמורים יותר בכבד במהלך ההדבקה, וכך התגלה לראשונה HDV.

    תרגיל \(\PageIndex{2}\)

    מהו ההבדל העיקרי בין וירואיד לבין וירוס?

    פריונים

    בשלב מסוים, מדענים האמינו כי כל חלקיק מדבק חייב להכיל DNA או RNA. ואז, בשנת 1982, סטנלי פרוסינר, רופא שחקר סקראפי (מחלה קטלנית וניוונית בכבשים) גילה שהמחלה נגרמת על ידי חלקיקים זיהומיים חלבוניים, או פריונים. מכיוון שחלבונים הם תאיים ואינם מכילים DNA או RNA, ממצאיו של פרוסינר נתקלו במקור בהתנגדות ובספקנות; עם זאת, בסופו של דבר המחקר שלו אומת, והוא קיבל את פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה בשנת 1997.

    איור A מציג את התהליך של האופן שבו חלבון פריון תקין הופך לצורות הגורמות למחלות. PrPc אנדוגני מקיים אינטראקציה עם PrPSc. זה ממיר PRPC לתוך PRPSC. ה- PRPSC מצטבר. איור B הוא מיקרוגרף המציג חורים ברקמת המוח.
    איור\(\PageIndex{2}\): חלבון פריון נורמלי אנדוגני (PrPc) הופך לצורה הגורמת למחלות (PrPSc) כאשר הוא נתקל בצורת וריאנט זו של החלבון. PrPSc עשוי להתעורר באופן ספונטני ברקמת המוח, במיוחד אם קיימת צורה מוטנטית של החלבון, או שהוא עשוי לנבוע מפריונים מקופלים בצורה לא נכונה הנצרכים במזון שבסופו של דבר מוצאים את דרכם לרקמת המוח. (אשראי ב: שינוי עבודה על ידי USDA)

    פריון הוא צורה סוררת שקופלה בצורה לא נכונה של חלבון רגיל (PrPc) המצוי בתא. חלבון פריון נוכל זה (PrPSc), שעלול להיגרם על ידי מוטציה גנטית או להתרחש באופן ספונטני, יכול להיות מדבק, ולעורר חלבונים נורמליים אנדוגניים אחרים להתקפל בצורה לא נכונה, ויוצרים פלאקים (ראה איור). \(\PageIndex{2}\) כיום ידוע כי פריונים גורמים לצורות שונות של אנצפלופתיה ספוגית מועברת (TSE) בבני אדם ובעלי חיים. TSE היא הפרעה ניוונית נדירה המשפיעה על המוח ועל מערכת העצבים. הצטברות חלבונים נוכלים גורמת לרקמת המוח להיות דמוית ספוג, הורגת תאי מוח ויוצרת חורים ברקמה, מה שמוביל לנזק מוחי, אובדן קואורדינציה מוטורית ודמנציה (ראה איור). \(\PageIndex{3}\) אנשים נגועים לקויי נפש ואינם מסוגלים לזוז או לדבר. אין תרופה, והמחלה מתקדמת במהירות, ובסופו של דבר מובילה למוות תוך מספר חודשים או שנים.

    למוח CJD יש חללים גדולים יותר כפי שנראים על ידי אזורים שחורים יותר בתמונת המוח כולו. המיקרוגרף מראה חורים ברקמת המוח.
    איור\(\PageIndex{3}\): מחלת קרויצפלד-יעקב (CJD) היא מחלה קטלנית הגורמת להתנוונות של רקמות עצביות. (א) סריקות מוח אלה משוות מוח רגיל למוח עם CJD. (ב) בהשוואה למוח רגיל, רקמת המוח של חולה CJD מלאה בנגעים דמויי ספוג, הנובעים מתצורות חריגות של חלבון פריון. (אשראי א (מימין): שינוי עבודה על ידי ד"ר Laughlin Dawes; אשראי ב (למעלה): שינוי עבודה על ידי סוזן וואקים; אשראי ב (למטה): שינוי העבודה על ידי המרכז לבקרת מחלות ומניעתן)

    TSEs בבני אדם כוללים קורו, נדודי שינה משפחתיים קטלניים, מחלת גרסטמן-שטראוסלר-שיינקר ומחלת קרויצפלד-יעקב (ראה איור). \(\PageIndex{3}\) TSEs בבעלי חיים כוללים מחלת פרה משוגעת, סקראפי (בכבשים ועזים) ומחלות בזבוז כרוניות (אצל איילים וצבאים). ניתן להעביר TSEs בין בעלי חיים ומבעלי חיים לבני אדם על ידי אכילת בשר מזוהם או מזון לבעלי חיים. העברה בין בני אדם יכולה להתרחש באמצעות תורשה (כפי שקורה לעתים קרובות עם GSS ו- CJD) או על ידי מגע עם רקמות מזוהמות, כפי שעלול להתרחש במהלך עירוי דם או השתלת איברים. אין ראיות להעברה באמצעות מגע מזדמן עם אדם נגוע. הטבלה \(\PageIndex{1}\) מפרטת TSEs המשפיעים על בני אדם ועל אופני ההעברה שלהם.

    טבלה\(\PageIndex{1}\): אנצפלופתיות ספוגיות ניתנות להעברה (TSE) בבני אדם
    מחלה מנגנון (ים) של שידור 1
    CJD ספורדי (ScJD) לא ידוע; אולי על ידי שינוי של חלבון קודם רגיל (PrP) לצורה סוררת עקב מוטציה סומטית
    וריאנט CJD (vCJD) אכילת מוצרי בקר מזוהמים ועל ידי העברת דם משנית
    CJD משפחתי (FCJD) מוטציה בגן PrP של קו הנבט
    CJD יטרוגני (iCJD) מכשירים נוירוכירורגיים מזוהמים, השתלת קרנית, הורמון גונדוטרופי, ושנית, על ידי עירוי דם
    קורו אכילת בשר נגוע באמצעות קניבליזם פולחני
    מחלת גרסטמן-שטראוסלר-שיינקר (GSS) מוטציה בגן PrP של קו הנבט
    נדודי שינה משפחתיים קטלניים (FFI) מוטציה בגן PrP של קו הנבט

    קשה מאוד להרוס פריונים מכיוון שהם עמידים בפני חום, כימיקלים וקרינה. אפילו נהלי עיקור סטנדרטיים אינם מבטיחים הרס של חלקיקים אלה. נכון לעכשיו, אין טיפול או תרופה למחלת TSE, ויש לטפל בבשר מזוהם או בבעלי חיים נגועים על פי ההנחיות הפדרליות למניעת העברה.

    תרגיל \(\PageIndex{3}\)

    האם לפריון יש גנום?

    מיקוד קליני: רזולוציה

    כמה ימים לאחר מכן, הרופא של דוד מקבל את התוצאות של בדיקת immunofluorescence על דגימת העור שלו. הבדיקה שלילית לאנטיגן כלבת. בדיקת אנטיגן ויראלית שנייה בדגימת הרוק שלו חוזרת גם היא שלילית. למרות תוצאות אלה, הרופא מחליט להמשיך את מהלך הטיפול הנוכחי של דוד. בהתחשב בבדיקת RT-PCR החיובית, עדיף לא לשלול זיהום אפשרי בכלבת.

    בסמוך לאתר הנשיכה, דוד מקבל זריקה של אימונוגלובולין כלבת, הנצמד ומנטרל כל נגיף כלבת שעלול להימצא ברקמותיו. במהלך 14 הימים הבאים הוא מקבל סדרה של ארבעה חיסונים ספציפיים לכלבת בזרוע. חיסונים אלה מפעילים את התגובה החיסונית של דוד ומסייעים לגופו לזהות ולהילחם בנגיף. למרבה המזל, עם הטיפול, הסימפטומים של דוד משתפרים והוא עושה התאוששות מלאה.

    לא לכל מקרי הכלבת יש תוצאה כה ברת מזל. למעשה, כלבת היא בדרך כלל קטלנית ברגע שהמטופל מתחיל להפגין תסמינים, וטיפולים לאחר הנשיכה הם בעיקר פליאטיביים (כלומר, הרגעה וטיפול בכאב).

    סיכום

    • חומרים תאיים אחרים כגון וירואידים, וירוסים ופריונים גורמים גם הם למחלות. וירואידים מורכבים מ- ssRNA קטנים ועירומים הגורמים למחלות בצמחים. וירוסים הם ssRNAs הדורשים וירוסים עוזרים אחרים כדי לבסס זיהום. פריונים הם חלקיקים זיהומיים חלבוניים הגורמים לאנצפלופתיות ספוגיות הניתנות להעברה.
    • פריונים עמידים ביותר לכימיקלים, חום וקרינה.
    • אין טיפולים לזיהום פריון.

    הערות שוליים

    1. 1 המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ מוחי. "גיליון עובדות על מחלת קרויצפלד-יעקב." http://www.ninds.nih.gov/disorders/cjd/detail_cjd.htm (גישה ל -31 בדצמבר 2015).