biotechnologia


 
 
UWAGA. Artykuł jest poniżej.

Drodzy Czytelnicy e-biotechnologia.pl. Mamy do Was ogromną prośbę!



Portal ten tworzony jest przez lubelskich naukowców i od ponad 10 lat staramy się, aby w Wasze ręce trafiały treści, które pomagają Wam w zdobywaniu wiedzy.
Dzisiaj My prosimy Was o pomoc i przysługę!
Ci sami naukowcy, którzy tworzą e-biotechnologia.pl tworzą również projekt NEXBIO.
NEXBIO rozwija technologie analizy DNA, które mają szansę obniżyć użycie pestycydów w rolnictwie. Ponadto budujemy mobilne laboratorium genetyczne, które umożliwi wykrywanie chorób roślin już na polu. Więcej o nas tutaj: Onet Rano, INN:Poland, Chivas Venture NEXBIO.

NEXBIO reprezentuje Polskę w niezwykle prestiżowym konkursie THE VENTURE rywalizując w gronie 30 innowacyjnych pomysłów z całego świata. Mamy szansę wygrać, ale nie odbędzie się to bez Waszej pomocy. Prosimy Was o głosy w konkursie. To dla nas wielka szansa! Dla nas to fundusze na rozwój projektu jakim jest mobilne laboratorium genetyczne. Jeśli nas wesprzecie, bardzo prawdopodobne jest, że za kilka lat, również będziecie z niego korzystać.

Jak można na nas zagłosować (to zajmie tylko kilka sekund!):


1. Należy wejść na stronę organizatora konkursu: Konkurs The Venture
2. Kliknąć w przycisk Zaloguj się przez Facebook aby oddać głos
3. I następnie koniecznie kliknąć w przycisk Potwierdź swój głos

Bardzo Wam dziękujemy!
ZESPÓŁ E-BIOTECHNOLOGIA.PL
 

Wirus zapalenia wątroby typu B

HAVWirusy zapalenia wątroby należą do różnych rodzin. HBV jest przedstawicielem grupy wirusów gromadzących swoją informację genetyczną w unikalnie zorganizowanym DNA, jednak od pozostałych wirusów DNA odróżnia go obecność enzymu o aktywności odwrotnej transkryptazy, która w cyklu replikacyjnym tworzy intermediat RNA. Wirus zapalenia wątroby typu B stanowi ciągle poważny problem medyczny, a badania nad jego biologią napotykają wiele trudności.


Hepadnaviridae

Wirusa HBV jako czynnik etiologiczny zapalenia wątroby (hepatitis), posiadający materiał genetyczny w postaci DNA sklasyfikowano jako członka rodziny Hepadnaviridae. Niektóre z nich atakują ssaki, ale znanych jest także wiele przykładów wirusów ptasich, które w przeciwieństwie do wirusów ssaczych, mogą namnażać się w kulturach komórkowych i z tego powodu stanowią główny model badawczy. Najbardziej znanym przedstawicielem jest oczywiście wirus powodujący choroby ludzi, znany powszechnie jako HBV.

Hepadnawirusy są bardzo szczególną rodziną ze względu na to, że dysponują bardzo małym genomem i jednocześnie zadziwiająco ekonomicznie nim gospodarują. Dodatkową cechą, odróżniającą je od innych wirusów DNA jest unikalny system powielania swojego DNA z udziałem intermediatu RNA. Innymi słowy, używają mechanizmu odwrotnej transkrypcji, podczas gdy inne wirusy DNA przepisują swój materiał bezpośrednio na DNA. Odkrycie tego zjawiska przyczyniło się do wyodrębnienia osobnej (VII) grupy w systemie klasyfikacji Baltimore.


Epidemiologia

Sekwencjonowanie różnych izolatów HBV pozwoliło na wyróżnienie 8 grup (genotypy A-H), spokrewnionych z podobnymi wirusami innych naczelnych. Występowanie konkretnych genotypów ma ściśle określone rozmieszczenie geograficzne, np. genotyp A dominuje w północnej Europie, podczas gdy genotypy B i C w Azji.

Trudno określić skalę rozprzestrzenienia wirusa, ale szacunki oscylują wokół 400 milionów zakażonych ludzi na całym świecie, większość w Azji i Afryce. Wirus jest obecny we krwi i nasieniu zainfekowanych osób, a model transmisji przypomina drogę przenoszenia się wirusa HIV. Co roku odnotowuje się 50 milionów nowych przypadków, z przewagą dzieci zarażonych od matek. Ponad 8 milionów infekcji rocznie jest skutkiem stosowania używanych igieł i strzykawek, głównie w krajach rozwijającego się świata.

Wiele infekcji HBV przebiega łagodnie lub bezobjawowo, szczególnie u dzieci. Prędzej, czy później jednak u długoterminowych nosicieli wystąpi zaostrzenie choroby w postaci zapalenia wątroby i postępującej marskości prowadzącej nawet do raka tego narządu. Z powodu tych chorób, będących wynikiem infekcji HBV co roku umiera milion chorych.


Morfologia wirusa

Wirion HBV ma kształt niemal sferyczny, wielkości 42 nm. W skład wirionu wchodzi otoczka opłaszczająca kapsyd zawierający DNA i białko P (polimerazę). W otoczce wirusowej znajdują się trzy rodzaje białek, określanych jako małe (S), średnie (M) i duże (L). Białka M i L są dłuższymi wersjami białka S, które występuje najpowszechniej. Powierzchniowe regiony białek otoczkowych zawierają tzw. antygen powierzchniowy (HBsAg). Każde z białek powierzchniowych posiada przynajmniej jedno miejsce glikozylacji, niemniej jednak nie wszystkie cząsteczki są glikozylowane. Białko L jest także mirystylowane na końcu N. Modyfikacja ta nie jest niezbędna do prawidłowego składania wirionu, ale w dużej mierze zależy od niej infekcyjność. Miejsce adsorpcji wirusa znajduje się blisko N-końca białka L, ale tylko 50% tych makromolekuł jest skierowanych odpowiednim końcem na zewnątrz wirionu. Pozostała połowa, zwrócona do wewnątrz wiąże się z kapsydem.

Kapsyd charakteryzuje symetria ikozaedralna, posiada wgłębienia i krótkie „kolce” białkowe wystające z jego powierzchni. Składa się z dimerów białka C (core protein), którego strukturę tworzy wiele α-helis, w przeciwieństwie do białek kapsydowych innych wirusów. Koniec karbonylowy jest silnie zasadowy ze względu na obecność licznych reszt argininowych. Ten fragment odpowiada za wiązanie wirusowego genomu.

Genom składa się z dwóch nici DNA, z których jedna jest niepełna, stąd DNA występuje w postaci częściowo jedno-, a częściowo dwuniciowej. Krótki fragment sekwencji ma charakter trójniciowy, co powoduje, że DNA przyjmuje kolistą konformację. Genom jest bardzo mały, ma długość 3,2 kbp. Na końcu 5 każdej nici DNA znajduje się kowalencyjnie przyłączona cząsteczka: RNA na krótszej nici i białka P na dłuższej.

Genom zawiera cztery otwarte ramki odczytu, kodujące siedem białek. Tajemnica możliwości upakowania tak dużej informacji w małym genomie polega na wykorzystaniu do kodowania każdego nukleotydu i odczytywaniu ponad połowy genetycznej informacji z nakładających się ramek odczytu. ORF białka P, które zajmuje więcej niż 80% genomu nachodzi na ORF białka C i całą ORF białka S. Kolejnym sposobem na ekonomiczne wykorzystanie informacji genetycznej jest produkcja białka L w dwóch różnych konformacjach, charakteryzujących się różnymi funkcjami (patrz białka otoczki). Podobnie powstawanie innych białek regulowane jest na poziomie translacji. Dodatkowo, wszystkie sekwencje regulatorowe znajdują się w obrębie sekwencji kodujących białka. Genom zawiera 11-nukleotydowe proste powtórzenia znane jako DR1 i DR2. Z uwagi na fakt, że koduje tylko siedem białek, wirus w swoim cyklu życiowym jest silnie zależny od enzymów gospodarza.

Oprócz genomu, każdy wirion zawiera przynajmniej jedną kompletną cząsteczkę białka P. Koniec aminowy mieści domenę terminalną, która wiąże się z DNA. Domenę N-terminalną od położonej dalej domeny z aktywnością odwrotnej transkryptazy oddziela „spacer”. Na C-końcu zaś, zlokalizowana jest domena o aktywności RNazy H. Białko P charakteryzuje się także aktywnością zależnej od DNA polimerazy DNA.


Cykl replikacyjny

Komórki wątroby, czyli hepatocyty są docelowym miejscem replikacji wirusa w organizmie. Niestety, nie udaje się uzyskać replikacji HBV w laboratoryjnych liniach komórkowych, co utrudnia prowadzenie badań. Niektóre linie z powodzeniem można infekować samym materiałem genetycznym wirusa, ale to i tak nie dostarcza zadowalających danych. Większość naszej wiedzy pochodzi z badań nad wirusami ptasimi, które świetnie namnażają się w kulturach komórkowych.

Wniknięcie do wnętrza komórki poprzedza adsorpcja na jej powierzchni. Nie znaleziono jednak jeszcze receptora rozpoznawanego przez HBV. Wirus przyczepia się do błony komórkowej za pomocą białka L.

Wirion jest wprowadzany do komórki na drodze endocytozy. Następnie, przez pory jądrowe nukleokapsyd przedostaje się do jądra komórkowego. Nie wiadomo, czy wirus ulega odpłaszczeniu w jego wnętrzu, czy też kapsyd zostaje na zewnątrz jądra, a do środka wchodzi tylko DNA. Uwolniony genom tworzy formę kolistą. Kowalencyjnie przyłączone białko P z końca 5 nici o ujemnej polarności jest usuwane, by pozbyć się trójniciowego regionu. RNA z regionu końca 5 nici o dodatniej polarności również jest odłączane, a dosyntezowanie brakującego fragmentu na końcu 3 prowadzi do utworzenia postaci dwuniciowej. Końce każdej nici są następnie ligowane tak, aby powstało kowalencyjnie zamknięte koliste DNA (cccDNA). Nie ustalono, czy wszystkie te operacje przeprowadzają białka gospodarza, czy wirusowe białko P. DNA wirusa nie replikuje się wewnątrz jądra, ale większość kopii jest przenoszona do jądra w późniejszych etapach cyklu replikacyjnego.

Kowalencyjnie zamknięte koliste DNA stanowi matrycę do transkrypcji. HBV ma cztery promotory. Dwa z nich są wysoce specyficzne względem komórek wątroby i rozpoznają je czynniki transkrypcyjne charakterystyczne dla wątroby – m.in. dlatego wirus jest tak bardzo tkankowospecyficzny. Prawdopodobnie białko X wirusa jest także czynnikiem transkrypcyjnym, mimo że nie posiada domen wiążących DNA, nie jest więc „typowym” białkiem pełniącym tę funkcję. Transkrypcję przeprowadza komórkowa polimeraza II, która tworzy fragmenty czterech różnych pod względem wielkości klas RNA. Czasami genom przepisywany jest podwójnie, stąd transkrypty są dłuższe i zawierają proste powtórzenia (DR).

Synteza genomu zachodzi z udziałem wirusowej polimerazy. Domena odwrotnej transkryptazy białka P przeprowadza syntezę DNA, a terminalna domena tego białka działa jako starter inicjujący syntezę nici DNA o ujemnej polarności. Pregenomowe RNA służy jako matryca do tej syntezy. Na początku powstaje czteronukleotydowe (-) DNA, przekazywane następnie do komplementarnej sekwencji w DR1 blisko końca 3 pregenomu. DNA jest uzupełniane w kierunku końca 5 pregenomowej matrycy. Domena o aktywności RNazy H białka P degraduje pregenomowe RNA z hybrydy RNA-DNA. Niemal całe RNA ulega degradacji, z wyjątkiem części stanowiącej starter do syntezy (+) DNA. W czasie syntezy DNA o dodatniej polarności nukleokapsyd może migrować do jądra lub przejść proces dojrzewania, poprzedzający pączkowanie. W czasie pączkowania ustaje synteza DNA – dlatego genom w kompletnym wirusie jest „niepełny”. Uwolnienie gotowych cząstek następuje na drodze egzocytozy.

Wirus wydostając się, nie niszczy hepatocytów, nie wywołuje żadnego efektu cytopatycznego. Do zniszczenia komórek dochodzi wskutek ataku układu immunologicznego przeciwko zakażonym komórkom.


Cząstki nieinfekcyjne i antygen Be

Niecodzienną i bardzo intrygującą cechą infekcji wirusem HBV jest obecność w krwiobiegu nie tylko infekcyjnych wirionów, ale także dużych ilości cząstek nieinfekcyjnych, uwalnianych z zainfekowanych komórek wątroby. Cząstki te składają się z lipidów i białek otoczkowych, ale nie zawierają nukleokapsydu. Część z nich ma kształt sferyczny, a część filamentowy. Ich ilość przewyższa liczebność kompletnych cząstek wirusowych. Nie jest znana przyczyna powstawania takich cząstek nieinfekcyjnych, najprawdopodobniej jednak, to jedna ze strategii unikania odpowiedzi immunologicznej organizmu – wyłapywanie przeciwciał przez niefunkcjonalne cząstki chroni „pełnoprawne” wirusy.

Poza cząstkami wirusowymi i nieinfekcyjnymi, we krwi pacjentów obecne są duże ilości rozpuszczalnego białka wirusa, znanego jako antygen Be (HBeAg). Przypomina ono białko C, z tym że posiada 10 dodatkowych reszt na C-końcu. Nie wiadomo, jaką pełni funkcję.


Prewencja i leczenie

Tradycyjne szczepionki przeciwko HBV składają się z nieinfekcyjnych cząstek, takich samych jak te obecne we krwi chorych. Obecnie większość opiera się na heterologicznym białku S otrzymywanym w drożdżowym systemie ekspresji. W przypadku leczenia osób zakażonych od lat stosowany jest interferon α. Terapia nie eliminuje infekcji, ale powoduje zmniejszenie wiremii w 20-30% przypadków. Niestety, niesie ze sobą poważne efekty uboczne, takie jak chroniczne objawy grypopodobne, czy utrata wagi, która często jest wskazaniem nawet do zaprzestania leczenia. Analog nukleotydowy – lamiwudyna uderza w proces replikacji wirusa i jest stosunkowo bezpieczny dla organizmu, jednak powoduje powstawanie opornych na lamiwudynę mutantów.


Podsumowanie

Wirus zapalenia wątroby typu B z punktu widzenia nauk biologicznych i medycznych jest bardzo ciekawym i naglącym obiektem badawczym. Będąc prawdziwym indywidualistą w świecie wirusów, przyczynia się do cierpienia i śmierci milionów ludzi. Rozwój wiedzy, mogący przyspieszyć opracowanie nowych skuteczniejszych terapii, utrudnia natura wirusa, uniemożliwiająca jego hodowlę w kulturach komórkowych. Badania i próby, mające na celu „poskromienie” tej niepokornej natury nie ustają.


Autor: Martyna Franczuk


Literatura:
1. Carter J. B., Saunders V. A., 2007. Hepadnaviruses (and other reverse-transcribing DNA viruses). Virology. Principles and applications:213-227.
2. Steven A. C. et al., 2005. Structure, assembly, and antigenicity of hepatitis B virus capsid proteins. Virus Structure and Assembly. Advances in Virus Research, 64:125–164.
3. Hilleman M. R., 2003. Critical overview and outlook: pathogenesis, prevention, and treatment of hepatitis and hepatocarcinoma caused by hepatitis B virus. Vaccine, 21: 4626–4649.
4. Kidd-Ljunggren K., Miyakawa Y., Kidd A. H., 2002. Genetic variability in hepatitis B viruses. Journal of General Virology, 83:1267–1280.
5. Kramvisa A., Kewa M., François G., 2005. Hepatitis B virus genotypes. Vaccine, 23: 2409–2423.
6. Liu N. et al., 2004. cis-acting sequences that contribute to the synthesis of relaxed-circular DNA of human hepatitis B virus. Journal of Virology, 78:642–649.
7. Paran N., Cooper A., Shaul Y., 2003. Interaction of hepatitis B virus with cells. Reviews in Medical Virology, 13:137–143.
8. Seeger C., Mason W. S., 2000. Hepatitis B virus biology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 64:51–68.


Komentarze

Widok Uszereguj
Tylko zarejestrowani mogą dodawać komentarze. Zarejestruj się/Zaloguj

Podręcznik biotechnologii

Kto jest online

161 gości oraz 0 użytkowników online.

Jesteś niezarejestrowanym lub niezalogowanym użytkownikiem.


 

Patronat

Wydarzenie: V edycja akcji „Od laika do przyrodnika” 24 lutego -16 czerwca 2017 r., Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

Konferencja: IV Lubelska Konferencja Młodych Naukowców, 26-27 Maja 2017, Lublin

Konferencja: VI Międzynarodowa Konferencja Biofizyków, 19-21 Maja 2017, Kraków

Konkurs na projekt badawczy Naukowej Fundacji Polpharmy, 1 marca- 31 maja 2017, Warszawa

Konferencja: VI Międzyuczelniane Sympozjum Biotechnologiczne SYMBIOZA, 26-28 Maja 2017, Warszawa

Konferencja: Chemia dla Urody i Zdrowia
8-10 czerwca 2017, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Wydarzenie: Metagenomy różnych środowisk, 29-30 czerwca 2017, Lublin

Wydarzenie: EUROBIOTECH 6th Central European Congress of Life Science
11 - 14 Września 2017, Kraków

Facebook

Gadżety

Sklep e-biotechnologia.pl
Tematyczne kubki, koszulki, bluzy etc.


Zapraszamy do sklepu

Na skróty

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Narodowe Centrum Nauki Narodowe Centrum Badań i Rozwoju Ośrodek Przetwarzania Informacji PAP - Nauka w Polsce Forum Akademickie Fundacja na rzecz Nauki Polskiej Wirtualna Biblioteka Nauki Scopus NCBI PubMed Nature Science Cell

 
 
Partnerzy:

laboratoria.net Nauka w Polsce Academio Fundacja NanoNet BioCen - BioCentrum Edukacji Naukowej Notatek.pl cebioforum.com materialyinzynierskie.pl Wspieram.to - POLSKI KICKSTARTER - Polska platforma finansowania społecznoœciowego.Tu zrealizujš się Twoje pomysły. VitaInSilica Portal popularnonaukowy

Portal: Redakcja . Współpraca . Kontakt . Polecamy



Wszystkie prawa zastrzeżone 2006-2016 e-biotechnologia.pl
stat4u