21.4: الكيانات اللاخلوية الأخرى - البريونات والفيروسات

Last updated
Save as PDF

Page ID: 196701

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

المهارات اللازمة للتطوير

وصف البريونات وخصائصها الأساسية
تعريف الفيروسات وأهدافها من العدوى

تعتبر البريونات والفيروسات من مسببات الأمراض (العوامل التي لها القدرة على التسبب في المرض) التي لها هياكل أبسط من الفيروسات، ولكن في حالة البريونات، لا تزال قادرة على إنتاج أمراض مميتة.

بريونات

البريونات، التي تسمى لأنها بروتينية، هي جزيئات معدية - أصغر من الفيروسات - لا تحتوي على أحماض نووية (لا الحمض النووي ولا الحمض النووي الريبي). تاريخيًا، كانت فكرة العامل المعدي الذي لا يستخدم الأحماض النووية تعتبر مستحيلة، لكن العمل الرائد الذي قام به عالم الأحياء الحائز على جائزة نوبل ستانلي بروسينر أقنع غالبية علماء الأحياء بأن مثل هذه العوامل موجودة بالفعل.

تبين أن الأمراض التنكسية العصبية القاتلة، مثل الكورو في البشر واعتلال الدماغ الإسفنجي البقري (BSE) في الماشية (المعروف باسم «مرض جنون البقر») تنتقل عن طريق البريونات. انتشر المرض عن طريق استهلاك اللحوم أو الأنسجة العصبية أو الأعضاء الداخلية بين أعضاء من نفس النوع. انتقلت الكورو، التي ينتمي إليها البشر في بابوا غينيا الجديدة، من إنسان إلى آخر عن طريق أكل لحوم البشر الشعائري. انتشر مرض جنون البقر، الذي تم اكتشافه في الأصل في المملكة المتحدة، بين الماشية من خلال ممارسة تضمين الأنسجة العصبية للماشية في علف الماشية الأخرى. يُظهر الأفراد المصابون بمرض الكورو ومرض جنون البقر أعراض فقدان التحكم الحركي والسلوكيات غير العادية، مثل نوبات الضحك غير المنضبطة مع الكورو، تليها الوفاة. تم التحكم في كورو من خلال حث السكان على التخلي عن أكل لحوم البشر الشعائري.

من ناحية أخرى، كان يُعتقد في البداية أن مرض جنون البقر يؤثر فقط على الماشية. تبين أن موت الماشية بسبب المرض أدى إلى ظهور آفات أو «ثقوب» في الدماغ، مما جعل أنسجة المخ تشبه الإسفنج. ولكن في وقت لاحق من تفشي المرض، تبين أنه يمكن الإصابة باعتلال دماغي مماثل لدى البشر يُعرف باسم مرض كروتزفيلدت-جاكوب المتغير (CJD) من تناول لحوم البقر من الحيوانات المصابة بمرض جنون البقر، مما أدى إلى حظر العديد من البلدان على استيراد لحوم البقر البريطانية والتسبب في أضرار اقتصادية كبيرة صناعة لحوم البقر البريطانية (الشكل\(\PageIndex{1}\)). لا يزال مرض BSE موجودًا في مناطق مختلفة، وعلى الرغم من أنه مرض نادر، إلا أن الأفراد الذين يصابون بمرض CJD يصعب علاجهم. يمكن أن ينتقل المرض من إنسان إلى آخر عن طريق الدم، لذلك حظرت العديد من البلدان التبرع بالدم من المناطق المرتبطة بمرض جنون البقر.

سبب اعتلال الدماغ الإسفنجي، مثل الكورو ومرض BSE، هو متغير هيكلي معدي لبروتين خلوي طبيعي يسمى PrP (بروتين البريون). هذا هو البديل الذي يشكل جسيم البريون. يوجد PrP في شكلين، PrP ^c، الشكل الطبيعي للبروتين، و PrP ^sc، الشكل المعدي. بمجرد إدخاله إلى الجسم، يرتبط PrP ^sc الموجود داخل السجن بـ PrP ^c ويحوله إلى PrP ^sc. هذا يؤدي إلى زيادة هائلة في بروتين PrP ^sc، الذي يتجمع. يتم طي PrP ^sc بشكل غير طبيعي، ويكون الشكل الناتج (الشكل) مسؤولاً بشكل مباشر عن الآفات التي تظهر في أدمغة الماشية المصابة. وبالتالي، على الرغم من عدم وجود بعض المنتقدين بين العلماء، يبدو أن البريون من المحتمل أن يكون شكلاً جديدًا تمامًا من العوامل المعدية، وهو النوع الأول الذي وجد أن انتقاله لا يعتمد على الجينات المصنوعة من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي.

يوضح الجزء أ كيفية تحويل بروتين البريون العادي (PRP) إلى الشكل المسبب للأمراض (PRP). قد يتشكل PRPSC تلقائيًا في أنسجة المخ، وقد يتم إدخاله عند اختلال شكل متحور من البروتين، أو قد يتم إدخاله إلى أنسجة المخ عن طريق التلقيح. يؤدي البروتين غير المطفي إلى اختلال PRP الطبيعي الموجود بالفعل في الدماغ. يحدث تفاعل متسلسل، مما يؤدي إلى كمية كبيرة من البروتين غير المطوي. — الشكل\(\PageIndex{1}\): (أ) يتم تحويل بروتين البريون الطبيعي الداخلي (PrP ^c) إلى الشكل المسبب للمرض (PrP ^sc) عندما يصادف هذا الشكل المتغير من البروتين. قد تنشأ PrP ^sc تلقائيًا في أنسجة المخ، خاصة في حالة وجود شكل متحور من البروتين، أو قد يحدث عن طريق انتشار البريونات غير المطوية المستهلكة في الطعام إلى أنسجة المخ. (ب) يُظهر هذا النسيج الدماغي المصاب بالبريون، والذي يتم تصويره باستخدام الفحص المجهري الضوئي، الفجوات التي تمنحه نسيجًا إسفنجيًا، وهو نموذجي لاعتلالات الدماغ الإسفنجية القابلة للانتقال. (المرجع: تعديل العمل من قبل الدكتور آل جيني، وزارة الزراعة الأمريكية APHIS؛ بيانات شريط المقياس من مات راسل)

الفيروسات

الفيروسات هي مسببات الأمراض النباتية: جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة أحادية الجديلة الدائرية التي تكون أبسط بكثير من الفيروس. لا تحتوي على غطاء أو غلاف خارجي، ولكن مثل الفيروسات يمكن أن تتكاثر فقط داخل الخلية المضيفة. ومع ذلك، لا تصنع الفيروسات أي بروتينات، وتنتج فقط جزيء RNA واحدًا محددًا. لم يتم بعد تحديد الأمراض البشرية التي تسببها الفيروسات.

من المعروف أن الفيروسات تصيب النباتات (الشكل\(\PageIndex{2}\)) وهي مسؤولة عن فشل المحاصيل وفقدان ملايين الدولارات من الإيرادات الزراعية كل عام. بعض النباتات التي تصيبها تشمل البطاطس والخيار والطماطم والأقحوان والأفوكادو ونخيل جوز الهند.

تظهر الصورة بطاطس منكمشة ومكسرة. — الشكل\(\PageIndex{2}\): أصيبت هذه البطاطس بفيروس درنة المغزل (PSTV)، والذي ينتشر عادةً عند استخدام السكاكين المصابة لتقطيع البطاطس الصحية، والتي يتم زراعتها بعد ذلك. (مصدر: باميلا روبرتس، معهد جامعة فلوريدا لعلوم الأغذية والزراعة، USDA ARS)

الاتصال الوظيفي: عالم الفيروسات

علم الفيروسات هو دراسة الفيروسات، وأخصائي الفيروسات هو فرد مدرب في هذا التخصص. يمكن أن يؤدي التدريب في علم الفيروسات إلى العديد من المسارات المهنية المختلفة. يشارك علماء الفيروسات بنشاط في البحث الأكاديمي والتدريس في الكليات والمدارس الطبية. يعالج بعض علماء الفيروسات المرضى أو يشاركون في إنتاج اللقاحات وإنتاجها. قد يشاركون في الدراسات الوبائية (الشكل\(\PageIndex{3}\)) أو يصبحون كتّاب علوم، على سبيل المثال لا الحصر بعض المهن الممكنة.

تُظهر هذه الصورة عالمًا في حقل يقيس طول البيضة. — الشكل\(\PageIndex{3}\): يعمل عالم الفيروسات هذا في العمل الميداني، حيث يقوم بأخذ عينات من البيض من هذا العش بحثًا عن إنفلونزا الطيور. (مصدر: دون بيكر، USGS EROS، خدمة الأسماك والحياة البرية الأمريكية)

إذا كنت تعتقد أنك قد تكون مهتمًا بمهنة في علم الفيروسات، فابحث عن مرشد في هذا المجال. تحتوي العديد من المراكز الطبية الكبيرة على أقسام لعلم الفيروسات، وعادة ما تحتوي المستشفيات الصغيرة على مختبرات علم الفيروسات داخل أقسام علم الأحياء الدقيقة. تطوع في مختبر علم الفيروسات لمدة فصل دراسي أو اعمل في مختبر واحد خلال فصل الصيف. ستساعدك مناقشة المهنة وإلقاء نظرة مباشرة على العمل على تحديد ما إذا كانت مهنة علم الفيروسات مناسبة لك. يعد موقع الجمعية الأمريكية لعلم الفيروسات مصدرًا جيدًا للمعلومات المتعلقة بالتدريب والمهن في علم الفيروسات.

ملخص

البريونات هي عوامل معدية تتكون من البروتين، ولكن لا تحتوي على الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي، ويبدو أنها تنتج آثارها المميتة من خلال تكرار أشكالها وتراكمها في الأنسجة. يُعتقد أنها تساهم في العديد من اضطرابات الدماغ التقدمية، بما في ذلك مرض جنون البقر ومرض كروتزفيلدت-جاكوب. الفيروسات هي مسببات أمراض الحمض النووي الريبي أحادية الجديلة التي تصيب النباتات. يمكن أن يكون لوجودهم تأثير شديد على الصناعة الزراعية.

مسرد المصطلحات

العوامل الممرضة: عامل لديه القدرة على التسبب في المرض

بريون: جسيم معدي يتكون من بروتينات تتكاثر بدون DNA أو RNA

بي آر بي ^سي: بروتين بريون عادي

جهاز كمبيوتر ^شخصي: شكل معدي لبروتين بريون

فيرودي: مُمْرِض النبات الذي ينتج فقط RNA واحدًا محددًا