Таксономия вирусов — это попытка, основанная на таксономии растений и животных, систематически и единообразно классифицировать разнообразие вирусных и субвирусных образований (включая прионы и ретротранспозоны)

Прионы (англ. prion от protein «белок» + infection «инфекция»; слово было предложено в 1982 году Стенли Прузинером) — это особый класс инфекционных патогенов, представленных белками с аномальной третичной структурой, не содержащими нуклеиновые кислоты

Прионы

Прионная болезнь — та, о которой в России слышали только врачи, и, быть может, редкие родственники пациентов. На самом деле она входит в список самых опасных заболеваний в мире, и по счастью, не передается воздушно-капельным путем, иначе бы спасения не было вообще. Болезнь заразна, смертельна в 100% случаев, чаще всего быстротечна. И в России такой диагноз ставить запрещено, правда, официального запрета не существует. В итоге пациенты оказываются без диагноза, не зная от чего умирают, а родственники не понимают, что они в огромной опасности.

А обычные люди даже не представляют, чем может обернуться съеденный стейк с кровью, блюдо из коровьих мозгов или пробование сырого фарша после соления. 

Прионные заболевания — они же называются трансмиссивными губчатыми энцефалопатиями — представляют собой семейство редких прогрессирующих нейродегенеративных заболеваний, которые поражают как людей, так и животных. Их отличают:

  • длительный инкубационный период;
  • характерные губчатые разрыхления мозговой ткани, связанные с потерей нейронов;
  • неспособность иммунной системы отреагировать на заражение, инициируя воспалительный процесс.

Прионные болезни поражают как людей, так и животных, быстро прогрессируют и всегда приводят к летальному исходу.

Возбудитель болезни — прионы -тип белков с аномальной третичной структурой, не содержащий нуклеиновых кислот. Сам термин относится к патологическим патогенным агентам, которые способны вызывать аномальное сворачивание специфических нормальных клеточных белков, которые называются как раз прионными белками, встречающихся чаще всего в мозге.

Ретротранспозоны

Ретротранспозоны — это единственные мобильные генетические элементы, которые способны не только передвигаться по геному, но и копировать себя.

Ретротранспозоны (также называемые транспозонами класса I или транспозонами через промежуточные соединения РНК) представляют собой тип генетического компонента, который копирует и вставляет себя в разные места генома (транспозон ) путем преобразования РНК обратно в ДНК посредством процесса обратной транскрипции с использованием промежуточных продуктов транспозиции РНК.

Посредством обратной транскрипции ретротранспозоны быстро амплифицируются и становятся изобильными в геномах эукариот, таких как кукуруза (49–78%) и человека (42%). Они присутствуют только у эукариот, но имеют общие черты с ретровирусами , такими как ВИЧ .

Существует два основных типа ретротранспозонов: длинные концевые повторы (LTR) и недлинные концевые повторы (не-LTR). ). Ретротранспозоны классифицируются на основе последовательности и метода транспозиции. Большинство ретротранспозонов в геноме кукурузы являются LTR, тогда как у людей они в основном не являются LTR. Ретротранспозоны (в основном LTR-типа) могут передаваться следующему поколению вида-хозяина через зародышевую линию.

Другой тип транспозона — это ДНК-транспозон . Транспозоны ДНК вставляются в разные участки генома, не копируя себя, что может вызвать вредные мутации (горизонтальный перенос генов ).

Следовательно, ретротранспозоны можно рассматривать как репликативные, тогда как ДНК-транспозоны нерепликативны.

Благодаря своей репликативной природе ретротранспозоны могут быстро увеличивать размер эукариотического генома и постоянно выживать в эукариотических геномах. Считается, что пребывание в эукариотических геномах в течение таких длительных периодов времени привело к появлению специальных методов вставки , которые существенно не влияют на функцию эукариотических генов.

Транспозоны ДНК — это последовательности ДНК, иногда называемые «прыгающими генами», которые могут перемещаться и интегрироваться в разные участки генома . Они представляют собой мобильные элементы (TE) класса II, которые перемещаются через промежуточное соединение ДНК , в отличие от TE класса I, ретротранспозоны , которые перемещаются через промежуточное соединение РНК .

Коронавирусы SARS-COV-2 по сравнению с этими генетическими игрушками — детский смех, однако, как ни странно, Мировая организация здравоохранения и Global Alliance for Vaccines and Immunization скромно молчат об этих типах невероятно мощных генетических угроз, летальность которых составляет почти 100 %.

Эндогенный ретровирус


Эндогенный ретровирус — это ретровирус без патогенных эффектов вируса, который был интегрирован в геном хозяина путем вставки наследуемой генетической информации в клетки, которые могут быть переданы следующему поколению, как ретротранспозон. Из-за этого они имеют общие черты с ретровирусами и ретротранспозонами. Когда ретровирусная ДНК интегрируется в геном хозяина, они превращаются в эндогенные ретровирусы, влияющие на геномы эукариот. Так много эндогенных ретровирусов внедрились в геномы эукариот, что они позволяют понять биологию между взаимодействиями вирус-хозяин и роль ретротранспозонов в эволюции и болезни. Многие ретротранспозоны имеют общие черты с эндогенными ретровирусами — свойство узнавать и сливаться с геномом хозяина.

Однако есть ключевое различие между ретровирусами и ретротранспозонами, на которое указывает ген env. Хотя ген env похож на ген, выполняющий ту же функцию в ретровирусах, он используется для определения того, является ли ген ретровирусным или ретротранспозоном. Если ген ретровирусный, он может превратиться из ретротранспозона в ретровирус. Например, в ретровирус лентивирус с длительным инкубационным периодом.

Ретровирусы и ретротранспозоны различаются порядком последовательностей в генах pol. Гены Env обнаружены в LTR ретротранспозонах типов Ty1-copia (Pseudoviridae ), Ty3-gypsy (Metaviridae ) и BEL Pao.

Они кодируют гликопротеины на оболочке ретровируса, необходимые для проникновения в клетку-хозяин. Ретровирусы могут перемещаться между клетками, тогда как ретротранспозоны LTR могут перемещаться только в геном той же клетки. Многие гены позвоночных были сформированы из ретровирусов и ретротранспозонов LTR. Один эндогенный ретровирус или ретротранспозон LTR имеет одинаковую функцию и геномное расположение у разных видов, что предполагает их роль в эволюции.

Лентивирусы (Lentivirus, от  lentus — медленный) — род вирусов из семейства ретровирусов (Retroviridae) с длительным инкубационным периодом.

Лентивирусы способны доставлять значительное количество генетического материала в клетку хозяина и обладают уникальной среди ретровирусов способностью реплицироваться  в неделящихся клетках, что делает лентивирусы удобным вектором для доставки генетического материала в молекулярной биологии. Ярким представителем этого рода является вирус иммунодефицита человека.

Ретротранспозоны L1 человека

LINE-1 (L1) составляют значительную часть генома человека, с примерно 500 000 копий на геном. Транскрипция генов LINE1 человека обычно ингибируется за счет связывания метильных групп с его ДНК, осуществляемого белками PIWI и ферментами ДНК-метилтрансферазами.

Ретротранспозиция L1 может нарушить природу транскрибируемых генов, вставляя себя внутрь или рядом с генами, что, в свою очередь, может привести к заболеванию человека. LINE1s могут ретротранспортироваться только в некоторых случаях, чтобы сформировать разные структуры хромосом, способствующие генетическим различиям между людьми. Существует оценка 80–100 активных L1 в эталонном геноме Human Genome Project, и еще меньшее количество L1 в этих активных L1 часто ретротранспонируются.

Human Genome Project

Каждая часть генома, секвенированная Human Genome Project, была немедленно обнародована, и новая информация о геноме публикуется почти каждый день в свободно доступных базах данных или публикуется в научных журналах (которые могут быть или не быть свободно доступными для общественности).

В 2013 году Верховный суд США постановил, что естественные человеческие гены не являются изобретением и поэтому не могут быть запатентованы. Однако частные компании могут подавать заявки на патенты на отредактированные или синтетические гены, которые были значительно изменены с их естественных версий, чтобы считаться новым, патентоспособным продуктом.

Проект Геном человека (HGP) создан международной командой исследователей, стремящихся упорядочить и сопоставить все гены-вместе известные как геном-членов нашего вида, Homo sapiens. Проект не мог бы быть завершен столь же быстро и эффективно без активного участия международных институтов. 

В Соединенных Штатах в эти усилия внесли свой вклад Национальные институты здравоохранения (NIH), которые начали участвовать в 1988 году, когда было создано Управление по исследованиям генома человека, позднее преобразованное в Национальный центр исследований генома человека в 1990 году, а затем в Национальный исследовательский институт генома человека (NHGRI) в 1997 году; и Министерство энергетики США (DOE), где обсуждения HGP начались еще в 1984 году.

 Однако практически все фактическое секвенирование генома проводилось в многочисленных университетах и исследовательских центрах по всей территории США, Великобритании, Франции, Германии, Японии и Китая. Международный консорциум по секвенированию генома человека включал:

  • Институт Уайтхеда/MIT Center for Genome Research, Кембридж, Массачусетс, США
  • Институт Wellcome Trust Sanger Institute, Кампус Wellcome Trust Genome Campus, Хинкстон, Кембриджшир, Великобритания
  • Центр секвенирования генома Медицинской школы Вашингтонского университета, Сент-Луис, штат Миссури, США.
  • Объединенный институт генома Министерства здравоохранения США, Уолнат-Крик, Калифорния, США.
  • Бейлорский медицинский колледж Центр секвенирования генома человека, Отделение молекулярной и человеческой генетики, Хьюстон, Текс., США
  • Центр геномных наук РИКЕН, Йокогама, Япония
  • Геноскоп и CNRS UMR-8030, Эври, Франция
  • GTC Sequencing Center, Genome Therapeutics Corporation, Waltham, Mass., США
  • Отдел геномного анализа, Институт молекулярной биотехнологии, Йена, Германия
  • Пекинский институт геномики/Центр генома человека, Институт генетики, Китайская Академия наук, Пекин, Китай
  • Центр многомегабазного секвенирования, Институт системной биологии, Сиэтл, Вашингтон.
  • Стэнфордский центр геномных технологий, Стэнфорд, Калифорния, США.
  • Стэнфордский центр генома человека и кафедра генетики, Медицинская школа Стэнфордского университета, Стэнфорд, Калифорния, США.
  • Центр генома Вашингтонского университета, Сиэтл, штат Вашингтон, США.
  • Кафедра молекулярной биологии, Медицинская школа Университета Кейо, Токио, Япония
  • Юго-Западный медицинский центр Техасского университета в Далласе, Даллас, штат Техас, США.
  • Передовой центр геномных технологий Университета Оклахомы, кафедра химии и биохимии, Университет Оклахомы, Норман, Оклахома, США.
  • Институт молекулярной генетики им. Макса Планка, Берлин, Германия
  • Лаборатория Колд-Спринг-Харбор, Геномный центр Литы Анненберг Хейзен, Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк, США
  • GBF — Немецкий исследовательский центр биотехнологии, Брауншвейг, Германия

Начавшись 1 октября 1990 года и завершившись в апреле 2003 года, HGP впервые дал возможность Международному консорциуму по секвенированию генома человека прочитать полный генетический план Homo Sapiens.

Вот тут то все и началось…

Вставки L1 были связаны с туморогенезом путем активации связанных с раком генов онкогенов и супрессоров опухолей.

Каждая человеческая LINE1 содержит две области, из которых могут кодироваться генные продукты. Первая кодирующая область содержит белок лейциновой молнии, участвующий во взаимодействиях белок-белок, и белок, который связывается с концом нуклеиновых кислот.

Вторая кодирующая область содержит пуриновую / пиримидиновую нуклеазу, обратную транскриптазу и белок, богатый аминокислотами, цистеинами и гистидинами. Конец LINE1 человека, как и других ретротранспозонов, богат аденином.

Геном лентививирусов содержит три гена, которые располагаются в геномной РНК в таком порядке 5´-gag-pol-env-3´. Также геном содержит вспомогательные гены, которые отличаются у разных вирусов (в случае ВИЧ-1 это vif, vpr, vpu, tat, rev, nef). Продукты вспомогательных генов принимают участие в регуляции репликации геномной РНК. 

Международный комитет по таксономии вирусов

Международный комитет по таксономии вирусов (International Committee on Taxonomy of Viruses, ICTV) — занимается организацией таксономической классификации вирусов. ICTV была разработана универсальная система таксономии для описания всех существующих вирусов. Члены комитета являются экспертами в области вирусологии.

Вирусология — раздел микробиолонии, изучающий вирусы, их морфологию, физиологию, генетику, а также эволюцию вирусов и вопросы экологии.

Медицинская вирусология прежде всего рассматривают вирусы, поражающие человека, изучает их роль в развитии инфекционных и онкологических заболеваний, определяет способы диагностики, терапии и профилактики вирусных заболеваний.

Вследствие развития вирусологии были достигнуты определённые успехи в борьбе с некоторыми вирусными инфекциями.

Например, в XX веке на земном шаре благодаря массовой вакцинации населения была ликвидирована  оспа. Ликвидация оспы — это знамя вирусологов, самый используемый аргумент.

Существует, однако, ряд вирусных заболеваний, неизлечимых вирусологами, самое известное из них  ВИЧ инфекция. ВИЧ инфекцию вызывает вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) — ретровирус из рода лентивирусов, вызывающий медленно прогрессирующее заболевание и терминальную стадию болезни, которая известна как Синдром приобретённого иммунного дефицита.

Международный комитет по таксономии вирусов организован и управляется Отделением Вирусологии International Union of Microbiological Societies. Разделение видов внутри семейств производится отдельными исследовательскими группами, в которых входят эксперты по данным семействам.

Международный союз микробиологических обществ

IUMS является одним из союзов Международного научного совета (ISC) которая является неправительственной организацией с уникальным глобальным членством, объединяющей 40 международных научных союзов и ассоциаций и более 140 национальных и региональных научных организаций, включая Академии и научно-исследовательские советы. IUMS был основан в 1927 году как Международное общество микробиологии и стал Международной ассоциацией микробиологических обществ, присоединенной к Международному союзу биологических наук (IUBS) в качестве подразделения в 1967 году. Она получила независимость в 1980 году и стала членом Союза ICSU в 1982 году. ICSU (Международный совет по науке) вместе с Международным Советом по социальным наукам (ISSC) объединились в ISC с 2018 года.

Целями Союза являются

  • содействовать изучению микробиологических наук на международном уровне:
  • инициировать, содействовать и координировать исследовательскую и другую научную деятельность, связанную с международным сотрудничеством;;
  • обеспечение обсуждения и распространения результатов международных конференций, симпозиумов и совещаний и оказание помощи в публикации их докладов;
  • представлять микробиологические науки в МСБУ и поддерживать контакты с другими международными организациями.

Основной целью IUMS является содействие научным исследованиям и открытому обмену научной информацией для улучшения здоровья и благосостояния человечества и окружающей среды и настоятельно препятствует любому использованию знаний и ресурсов в обратном направлении.

Кодекс этики IUMS против неправомерного использования научных знаний, исследований и ресурсов

Всегда существовал потенциал двойного применения научных знаний в благих или злонамеренных целях. 

Однако нынешние социальные и геополитические изменения увеличили риск неправильного использования этих знаний. 

IUMS подтверждает свою главную цель-содействовать исследованиям и открытому обмену научной информацией в интересах улучшения здоровья и благосостояния человечества и окружающей среды и решительно выступает против любого использования знаний и ресурсов в противоположных целях.

IUMS выступает против неправильного использования микробиологических знаний, исследований и ресурсов. В частности, IUMS также стремится содействовать этичному проведению исследований и профессиональной подготовки в области биозащиты и биобезопасности, с тем чтобы предотвратить использование микроорганизмов в качестве биологического оружия и, следовательно, защитить здоровье населения и содействовать миру во всем мире.

Представлен Генеральной Ассамблее IUMS 7/27/05 — пересмотрен 9/30/2005 и 11/4/2005 и одобрен EB 28 апреля 2006 года. Обсужден и принят Генеральной Ассамблеей 8/10/2008.

Цель

IUMS стремится к тому, чтобы все общества-члены приняли или разработали Кодекс этики для предотвращения неправильного использования научных знаний и ресурсов.

Комитет также разрабатывает базу данных, в которой на март 2020 года содержится информация о таксономическом положении 6590 видов вирусов, вироидов и сателлитов. База данных открыта для свободного доступа.

Вирусы отнесены к царству Vira. В основу их классификации положен тип нуклеиново кислоты, образующей геном. Соответственно выделяют рибовирусы (РНК-вирусы) и дезоксирибовирусы (ДНК-вирусы). Для вирусов предложены следующие таксономические категории (по восходящей):

Вид (Species) —> Род (Genus) —> Подсемейство (Subfamilia) —> Семейство (Familia).

Но категории подсемейств и родов разработаны не для всех вирусов. Видовые названия вирусов обычно связывают с вызываемыми ими заболеваниями (например, вирус бешенства) либо по названию места, где они были впервые выделены (например, вирусы Коксаки, вирус Эбола).

Если семейство включает большое количество видов, то видовые названия дают в соответствии с антигенной структурой и разделяют их на типы (например, аденовирус 32 типа или вирус герпеса 1 типа).

Реже используют фамилии учёных, впервые их выделивших (например, вирус Эпштейна-Барра или вирус саркомы Рауса). Иногда используют устаревшие названия групп вирусов, отражающих их уникальные эпидемиологические характеристики (например, арбовирусы)

Основные критерии таксономической классификации вирусов

При систематизировании вирусов выделяют следующие основные критерии: сходство нуклеиновых кислот, размеры, наличие или отсутствие суперкапсида, тип симметрии нуклеокапсида, характеристика нуклеиновых кислот (молекулярная масса, тип кислоты (ДНК или РНК), полярность [плюс или минус], количество нитей в молекуле либо наличие сегментов, наличие ферментов), чувствительность к химическим агентам (особенно к эфиру), антигенная структура и иммуногенность, тропизм к тканям и клеткам, способность образовывать тельца включений.

Ключевые слова здесь — наличие или отсутствие суперкапсида и чувствительность к эфирам.

dsDNA viruses

ssDNA Viruses
ssDNA/dsDNA Viruses

Positive-sense RNA Viruses
Reverse Transcribing DNA and RNA Viruses
Negative-sense RNA Viruses
dsRNA Viruses
Subviral Agents
Unclassified Viruses

Unclassified viruses

Современная классификация ICTV (2012) включает 7 отрядов вирусов: Caudovirales, Herpesvirales, Ligamenvirales, Mononegavirales, Nidovirales, Picornavirales и Tymovirales. Существование восьмого порядка (Megavirales) пока ещё было только предположено. Классификация не выделяет подвиды, штаммы и изоляты. Всего насчитывается 6 порядков, 87 семейств, 19 подсемейств, 349 родов, около 2284 видов и свыше 3000 ещё неклассифицированных вирусов.

Лауреат Нобелевской премии биолог Дейвид Балтимор разработал классификацию вирусов по Балтимору. Классификация ICTV сегодня объединяется с классификацией по Балтимору, составляя современную систему классификации вирусов.

Классификация вирусов по Балтимору основывается на механизме образования мРНК. Вирусы обязаны синтезировать мРНК из собственных геномов для образования белков и репликации своей нуклеиновой кислоты, в тоже время каждое семейство вирусов имеет собственный механизм осуществления этого. Вирусные геномы могут быть одноцепоченые (оц) или двухцепочечные (дц), ДНК- или РНК-содержащие, могут использовать или не использовать обратную транскриптазу. Кроме того, одноцепочечные РНК-вирусы могут иметь положительную (+) или отрицательную (-) цепь РНК в составе своего генома.

Эта система включает в себя семь основных групп:

  • (I) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и не имеющие РНК-стадии (к примеру, герпесвирусы, поксвирусы, паповавирусы, мимивирус).
  • (II) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу ДНК (например, парвовирусы). В этом случае ДНК всегда положительной полярности.
  • (III) Вирусы, содержащие двуцепочечную РНК (например, ротавирусы).
  • (IV) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК положительной полярности (например, пикорнавирусы, флавивирусы).
  • (V) Вирусы, содержащие одноцепочечную молекулу РНК негативной или двойной полярности (например, ортомиксовирусы, филовирусы).
  • (VI) Вирусы, содержащие одноцепочечную положительную молекулу РНК и имеющие в своем жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретровирусы (например, ВИЧ).
  • (VII) Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК и имеющие в своём жизненном цикле стадию синтеза ДНК на матрице РНК, ретроидные вирусы (например, вирус гепатита B).

Дальнейшее деление производится на основе таких признаков как структура генома (наличие сегментов, кольцевая или линейная молекула), генетическое сходство с другими вирусами, наличие липидной оболочки, таксономическая принадлежность организма-хозяина и так далее.

Кто же заплатил за все эти научные исследования?

 В 1990 году Конгресс США учредил финансирование Human Genome Project и установил целевую дату его завершения-2005 год. Хотя оценки предполагали, что проект обойдется в общей сложности в 3 миллиарда долларов за этот период, в итоге он обошелся дешевле, чем ожидалось, примерно в 2,7 миллиарда долларов в 1991 финансовом году . Кроме того, проект был завершен более чем на два года раньше намеченного срока.

Важно также учитывать, что Human Genome Project , скорее всего, окупится многократно на экономической основе — если учесть, что геномные исследования будут играть важную роль в развитии биотехнологий и фармацевтических отраслей, не говоря уже об улучшении здоровья человека …

В результате исследования, связанные с другими проектами, связанными с геномом (например, Международный проект HapMap по изучению генетической изменчивости человека и проект «Энциклопедия элементов ДНК» или «КОДИРОВАНИЕ»), в настоящее время характеризуются крупномасштабными совместными усилиями с участием многих учреждений, часто из разных стран, работающих совместно. Наступила эра командно-ориентированных исследований в биологии.

В дополнение к внедрению крупномасштабных подходов к биологии, проект Human Genome Project произвел все виды новых инструментов и технологий, которые могут быть использованы отдельными учеными для проведения исследований меньшего масштаба гораздо более эффективным образом.

Copyright © 2021 A-108.space | При поддержке решений Avril