VIRUSOLOĢIJA (VĪRUSI UN ĀRPUSHROMOSOMU ĢENĒTISKIE ELEMENTI)

1. VIRUSOLOĢIJA (VĪRUSI UN ĀRPUSHROMOSOMU ĢENĒTISKIE ELEMENTI) VĪRUSU UN ĀRPUSHROMOSOMU ELEMENTU GRUPAS VIROĪDI, PRIONI, ssDNS VĪRUSI

2. Prioni V Ī R U S I Viroidi

3. VĪRUSU TAKSONOMIJA UN NOMENKLATŪRA Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses (Nov., 2011) Redaktori: A.M.Q. King , E. Lefkowitz , M.J. Adams , E. B. Carstens 1327 lpp, USD 400 http://www.ictvonline.org/index.asp?bhcp=1 6, kārtas, 87 dzimtas, 348 ģintis, apm. 3000 klasificētu un tikpat neklasificētu sugu

4. VĪRUSU KLASIFIKĀCIJA Vīrusu iedalījums augstākajās sitemātiskajās kategorijās (tipos) ir balstīts uz to replikācijas īpatnībām. Iedalījuma autors: viens no revertāzes atklājējiem, 1975. g. Nobela prēmijas laureātsDeivids Baltimors (1938.)

5. VĪRUSU KLASIFIKĀCIJA

6. VĪRUSU UN ĀRPUSHROMOSOMU ELEMENTU GRUPAS • Viroīdi • Prioni • ss DNS vīrusi • Inovīrusi • Mikrovīrusi • Parvovīrusi • Dependovīrusi • Geminivīrusi

7. Viroīdu struktūras elektronu mikroskopā

8. Viroīdu RNSPAA gēlā Citrusexocortisviroid http://www.dpvweb.net/dpvfigs/d226f05.jpg

9. Dažas izplatītākās no apm. 30 viroīdu grupām Kartupeļu vērpes viroīds Potato spindle-tuber viroid PSTVd 356-360 nt. Kokosriekstu viroīds Coconut cadang-cadang viroid CCCVd 246-247 nt. Krizantēmu pundurainības viroīds Chrysanthemum stunt viroid CSVd 354-356 nt. Avokādo apdegumu viroīds (ribozīma aktivitāte) Avocado sunblotch viroid ASBVd 254-256 nt.

10. Cadang-cadang viroīds atklāts 1975. gadā, Filipīnās iznīcinājis >30 miljonus kokospalmu

11. Kartupeļu vērpes viroīds (potato spindle-tuber viroid) ik gadus rada ap 5 milj. $ lielus zaudējumus ASV fermeriem.

12. 80.-to gadu sākumā krizantēmu pundurainības viroīds apdraudēja LZA Botāniskā dārza kolekcijas.

13. VIROĪDU RNS STRUKTŪRA

14. VIROĪDU RNS STRUKTŪRA

15. http://schaechter.asmblog.org/schaechter/2009/08/smallest-things-considered.htmlhttp://schaechter.asmblog.org/schaechter/2009/08/smallest-things-considered.html Potato spindle tuber viroid, a Pospiviroidae Peach latent mosaic viroid, an AvsunviroidaeAvocado SunBlotch ViroiD

16. VIROĪDU RNS REPLIKĀCIJA • Šūnas kodolā vai kodoliņā. • Ripojošā gredzena mehanisms. • Arī klonēti viroīdi (to DNS forma) izraisa tipiskos infekcijas simptomus.

17. VIROĪDU IESPĒJAMAIS IEDARBĪBAS MEHĀNISMS • Konkurence ar šūnas 7S RNS SNRP (small ribonucleoprotein partcles ) veidošanā un mRNS transportā uz citoplazmu. • Specifisku proteīna kināžu / fosfatāžu aktivēšana. • Metilēšanas procesu modifikācija. • Ribozīmu aktivitāte: mRNS šķelšana (ASBVd) • RNS interference

18. PRIONI

19. PRIONS : infekcioza proteīna daļiņa, kuru neinaktivē nukleīnskābes noārdoši faktori Prionus veido lielākoties, iespējams pat tikai PrPSc molekulas Skrēpija grupas slimības izraisošs faktors PrPSc (27 - 30 kD; skrēpija) forma veidojas no normāla smadzeņu šūnu membrānas proteīna PrPC (33 - 35 kD; šūnas forma). PrPC loma smadzeņu darbībā nav zināma

20. http://www.biologie.uni-duesseldorf.de/Institute/Physikalische_Biologie/Research/Topics/http://www.biologie.uni-duesseldorf.de/Institute/Physikalische_Biologie/Research/Topics/

21. Spongiformo encefalopātiju (SE) izpētes vēsture • Parādīta aitu niezes (scrapie,SC) eksperimentāla transmisija starp aitām un kazāmtām intraokulāri ievadot SC inficētu aitu muguras smadzenes (J.Cuille, P. Chelle) - 1936 • Postulēta saistība starp SC un neirodeģeneratīvu cilvēku saslimšanu kuru (W.Hadlow) - 1956 • Parādīta kuru eksperimentāla transfekcija pie intracerebrālas inokulācijas (C.Gajdusek) - 1966 • Parādīta Kreicfelda Jakoba slimības (CJD) eksperimentāla transfekcija šimpanzēm - 1968 • Gerstmana Štrauslera sindroma eksperimentāla transfekcija - 1981

22. Spongiformo encefalopātiju (SE) izpētes vēsture K. Haidušeks (Carleton Gajdusek, 1923 -2008) 1976. gadā saņēma Nobela prēmiju, par pētījumu, kas raksturoja kuru kā jauna tipa infekcijas slimību.

23. Spongiformo encefalopātiju mikromorfoloģija

24. Spongiformo encefalopātiju mikromorfoloģija A.sCJD- spongiforma vakuolizācija;B. Familial insomnia- astrocitu proliferācija;C. GSS- multicentru plaki ; D. vCJD – “florid”(ziedveida) plaki ar blīvu serdes PrP amiloīda sakopojumu , kuru ietver vakuolas

25. Prionu proteīnu agregāti

26. Cilvēka prionu slimību izplatība(James A. et al. , 2000) Kuru (D.Gajdusek, V.Zigas,1957), no 1957- 82.g. 2500 gadījumu; Sporādiskā Kreicfelda Jakoba slimība (sCJD; 1:1.000.000, Creutzfeldt,1920,A.Jacob,1921); Ģimenes Kreicfelda Jakoba slimība (fCJD; Alpera sindroms zīdaiņiem, 1:100.000.000); Jatrogēnā Kreicfelda Jakoba slimība(iCJD, 10% no visiem, kopā ~60 gadījumu); Jaunā varianta, variantā Kreicfelda Jakoba slimība (nvCJD, vCJD; 1.x-1996, ~100 gadījumu); Fatālais (ģimenes) bezmiegs (FFI; P.Gambetti, 1991, ~30 gadījumu).

27. Prionu hipotēzes un vCJD vēsture S.Prusiners postulē ‘proteinaceous infectious particle’- prionu proteīnu (PrP) hipotēzi - 1982 Nobela balva medicīnā 1997.g. Pirmie Anglijā reģistrētie trako govju slimības (BSE) gadījumi - 1985 Klonēts un sekvenēts PrP gēns PRNP- 1986 Izveidoti transgēnu dzīvnieku modeļi ar ‘knock out’ PrP gēnu (C.Weissmann) -1992 Postulēta transmisīva jaunā varianta CJD (vCJD , nvCJD) eksistence jauniem cilvēkiem -1996

28. Ar BSE slimu dzīvnieku smadzeņu preparāti S. Prusiners (Prusiner, 1942.) 1982. gadā izvirzīja prionu hipotēzi, 1997. gadā viņam par to piešķīra Nobela premiju

29. Citas pataloģijas, kas saistītas ar proteāžu rezistentu, amiloīda tipa proteīna agregātu uzkrāšanos nervu sistēmā: • Alcheimera slimība • Hantingtona slimība • Parkinsona slimība • Amiotrofiskā laterālā skleroze

30. REPLIKĀCIJAS MATRICA STRUKTŪRAS MATRICA

31. PRIONU AGREGĀTU VEIDOŠANĀS MODEĻI

32. Priona proteīna gēna PRNPstruktūra Prionu proteīna gēns atrodas cilvēka divesmitajā, peles otrajā hromosomā.

33. Priona proteīna gēna PRNP produkts Proteīns 253 aa garš , membrānā noenkurots ar glikozilfosfatidilinozīta grupu. Magnetiskās rezonanses spektri uzrāda trīs - A,B unC spiralizētus rajonus, Asn-N-glikozilētas grupas . Disulfīda tiltiņš starp 179. un 214. poziciju veido cilpustarp B un C domēniem. 129 pozicijā svarīga Met/Met , Met/Val vai Val/Val homo- vai heterozigozitāte

34. c Sc PrP un PrP struktūras atšķirības c Sc Īpašība PrP PrP Proteāžu rezistence Nav Stabila serde: 90-231 a.sk. atliekas 178. aminoskābe Asparagīns Asparagīnskābe Disulfīda tiltiņš Ir Ir N-term. signālpeptīdsun 57 a.a. Ir Nav C-terminālais hidrofobais raj. Ir Nav Glikozilēšana 2-N saistītas2-N saistītas2-N saistītas Fosfatidilinozīts C galā NavIr Sekundārā struktūrā dominēa-spirāles b-slāņi Sedimentācija MonomērsMultimēru agregāti Eksistē daudzas normālā PrP topoloģiskās formas: Ctm, Ntm, sec, bet patoloģiskajām formām izšķir daudzas “subkonformācijas” - vismaz 17

35. PRNP mutācijas un polimorfisms I Stop

36. Cilvēka PRNP gēna shematiska struktūra Nepatogēnās polimorfās mutāciju vietas attēlotas sarkaniem cipariem, klusējošās zilas . Oktapeptīdu rajoni dzelteni- tajos var būt patoģenētiskas insercijas. Zaļā krāsā attēlots konservatīvais rajons. Uzskata, ka patogēnās mutācijas lokalizētas ap alfa-spiralizētajiem domēniem H1,H2,H3 Zīdītājiem proteīns ir ar 80% homoloģiju, putniem ar 30% Proteāžu rezistentā serde PrP starp 90 un 231 aminoskābju atliekām

37. PRIONU PROTEĪNA TELPISKĀ STRUKTŪRA Prionu proteīna celulārās formas struktūra

38. PRIONU PROTEĪNU TELPISKĀ STRUKTŪRA

39. Saslimšanas izraisīšanai pietiek, ja peles smadzenēs tiek ekspresētas tikai PrPC centrālais domēns (106 a.sk.). Iespējama citu gēnu (Prnd)produktu līdzdalība amiloīda agregātu veidošanā.

40. Priona proteina nozīme encefalopatijas izcelsmē Pr n-p +/+ Pr n-p 0/0 Ieguvums no trūkuma. Normālas peles saslimst ar skrēpiju, peles, kurām prionu proteīna gēns inaktivēts – nē.

41. SUGU BARJERA Slimība nesākas P-PrP+/+ P-PrP+/+ PELE PELE SKRĒPIJS Peles PrPSc Kāmja PrPSc KĀMIS KĀMIS SKRĒPIJS K-PrP+/+ K-PrP+/+ Slimība nesākas Charles Weissmann (1931)

42. SUGU BARJERA Slimība nesākas P-PrP 0/0 P-PrP+/+ Slimība nesākas PELE PELE Peles PrPSc Kāmja PrPSc KĀMIS K-PrP+/+

43. SUGU BARJERA SKRĒPIJS K-PrP +/+ P-PrP+/+ Slimība nesākas PELE PELE Peles PrPSc Kāmja PrPSc KĀMIS K-PrP+/+

44. SUGU BARJERA

45. Prionu iespējamā izplatīšanās organismā FDC= follikulārās dendrītiskās šūnas

46. Iespējamā spongiformo encefalopātiju terāpija Dekstrāna sulfāts, pentozāna polisulfātspagarina skrēpija inkubācijas periodu dzīvniekiem Amfotercīns B pagarina skrēpija inkubācijas periodu Prolīna tridekapeptīds (iPrP13) kavē beta struktūru veidošanos, pagarina skrēpija inkubācijas periodu dzīvniekiem Antivielas pret hipotētisku “X proteīnu”, kurš veicina PrPSc veidošanos Limfotoksīna b-receptora lietošana pret folikulārajām dendrītiskajām šūnām, kurās prionu proteīni savairojās vispirms

47. Liellopu spongiformās encefalopātijas izplatība Lielbritānijā SBO- specified bovine offal MBM- meat and bone meal Līdz 2013.g.jūlijam Lielbritānijā liellopiem apstiprināti 184.623 BSE gadījumu, bet epidēmijas maksimums bija 1993.g. 1000 gadījumu/nedēļā

48. Vai vCJD ir jauna cilvēku slimība ? • Visos vCJD gadījumos novērota viena, no pārējām trim CJD formām, atšķirīga PrPSc uzkrāšanās. • To raksturo: • glikozilēšana abās iespējamajās pozīcijās; • specifiska hidrolīzes aina ar proteināzi K; • uzkrāšanās limoforetikulārajā sistēmā. • Visos vCJD gadījumos saslima cilvēki, kam endogēnā PrPC polimorfajā 129. aminoskabes saitā abas allēles kodē metionīnu.

49. http://w3.aces.uiuc.edu/AnSci/BSE/

50. Vai vCJD ir BSE izpausme cilvēkā ? • Netiešie pierādījumi: • epidemioloģiski novērojumi; • BSE raksturīga salīdzinoši zema sugu barjera; • PrPSc BSE un vCJD gadījumos ir līdzīgi glikozilēts dod līdzīgu proteināzes K hidrolīzes fragmentu spektru; • BSE un vCJD PrPSc izraisa identisku prionu uzkrāšanos un slimības klīnisko ainu pelēs.