Virukset

Malline:Taksonomian alku virukset Malline:Taksonomian kuva Malline:Taksonomian luokitus Malline:Taksonomian kunta Malline:Taksonomian luokituksen loppu Malline:Taksonomian jako I: dsDNA virukset
II: ssDNA virukset
III: dsRNA virukset
IV: (+)ssRNA virukset
V: (-)ssRNA virukset
VI: ssRNA-RT virukset
VII: dsDNA-RT virukset Malline:Taksonomian loppu Virus (latinan sanasta virus, myrkky) on biologinen järjestelmä, joka tarvitsee isäntäsolun lisääntyäkseen. Viruksella ei ole omaa solurakennetta tai aineenvaihduntaa. Sitä ei voida pitää varsinaisena elävänä organismina. Sillä on kuitenkin omaa perintöinformaatiota – samankaltaista kuin eliöillä – sekä omia proteiineja. Erään teorian mukaan virukset ovat solujen karanneita geenejä.

Viruksia tutkiva biologian haara on nimeltään virologia.

Rakenne

Viruksen sisällä on joko DNA- tai RNA-rihma, eli perinnöllistä informaatiota sisältävä nukleiinihappomolekyyli, joka voi olla yksi- tai kaksijuosteinen. Nukleiinihappomolekyyliä ympäröi proteiinivaippa. Proteiinivaippa voi olla rakenteeltaan joko sauvamainen tai monitahokas, kahdestakymmenestä säännöllisestä kolmiosta muodostuva ikosaedri. Joillakin viruksilla on proteiinivaipan ympärillä vielä lipidivaippa, joka on peräisin isäntäsolun solukalvosta. On tosin olemassa viruksia, joilla lipidivaippa on proteiinivaipan sisällä, esimerkiksi bakteriofagi PRD1. Vaipassa voi olla myös hiilihydraatteja.

Virukset ovat kooltaan hyvin pieniä, vain 15-400nm. Yksittäisiä viruksia ei voi havaita valomikroskoopilla, vaan niiden tarkasteluun tarvitaan voimakkaasti suurentavaa elektronimikroskooppia.

Luokittelu

Virukset voidaan luokitella esimerkiksi niiden isäntäeliöiden mukaan. Tällöin luokittelu saattaa käsittää erikseen vaikkapa eläinten, kasvien, sienten ja bakteerien virukset. Tämäntyyppinen luokittelu johtuu virusten spesifisyydestä: bakteriofagit eli bakteerivirukset tunkeutuvat ainoastaan bakteereihin, bakulovirukset ainoastaan niveljalkaisiin, rabies ainoastaan nisäkkäisiin ja niin edelleen. Jotkut virukset ovat hyvin spesifisiä, esimerkiksi HIV:n isäntäsoluiksi käyvät vain tietyt veren valkosolut.

Toinen yleinen luokitteluperusta on viruksen sisältämät nukleiinihapot ja niiden juosteet. Tällöin muodostuu kaksi pääryhmää, DNA-virukset ja RNA-virukset.

Luokittelua voidaan tehdä myös viruksen muodon, koon, lipidivaipan sekä lääketieteessä usein myös potilaassa ilmenevien oireiden perusteella.

Lisääntyminen

Uusi HI-virus tulossa infektoituneesta isäntäsolusta.

Virus tunnistaa isäntäsolunsa sen pintarakenteen perusteella ja kiinnittyy siihen. Virus muodostaa entsyymiensä avulla reiän solun solukalvoon, jonka jälkeen se pyrkii tunkeutumaan soluun (poikkeuksena tästä on nukleiinihapon solun sisään ulkopuolelta ruiskuttava bakteriofagi). Yleensä viruksen pääsy solun sisälle estyy. Mikäli virus kuitenkin pääsee soluun, sen sisältämä nukleiinihappo vapautuu. Jos viruksen nukleiinihappo on DNA:ta, se liittyy suoraan isäntäsolun tuman johonkin kromosomiin. Jos viruksen nukleiinihappo on puolestaan RNA:ta, se toimii joko solun lähetti-RNA:na tai retroviruksen tapauksessa se saa isäntäsolun muodostamaan RNA:sta viruksen sisältämän käänteiskopiointientsyymin avulla DNA:ta. Retroviruksen muodostama DNA tunkeutuu DNA-viruksen tapaan isäntäsolun tuman kromosomiin.

Isäntäsolun aineenvaihdunta muuttuu muuntuneen DNA:n tai lähetti-RNA:n vuoksi niin, että se alkaa valmistaa viruksen nukleiinihappojen kopioita sekä viruksen kuoren rakenneosia ja entsyymejä. Virusten valmistamisen kannalta tarpeettomat geenit deaktivoituvat. Uudet virukset syntyvät lopulta isäntäsolun sisällä. Mikäli viruksella on lipidivaippa, se muodostuu virukseen proteiinivaipan päälle isäntäsolun solukalvosta viruksen poistuessa solusta. Virusten valmistaminen vahingoittaa usein lopulta niin paljon isäntäsolun omaa aineenvaihduntaa, että se kuolee.

Joskus isäntäsoluun päässyt virus voi olla pitkään harmiton osa solun DNA:ta. Se voi kopioitua solunjakautumisen kautta isäntäsolun muodostamiin tytärsoluihin. Vasta tietyissä olosuhteissa virus muuttuu laajassa solujoukossa nopeasti vahingolliseksi, virulentiksi. Tällöin uusia viruksia muodostuu suuria määriä, mikä tarkoittaa usein jonkin sairauden puhkeamista isäntäeliössä.

Virukset taudinaiheuttajina

Herpesvirus leviää hermosoluissa aiheuttamatta oireita, kunnes muuttuu virulentiksi. Tällöin virukset kulkeutuvat iholle aiheuttamaan näkyvää solutuhoa.

Viruksen infektoiman solun solukalvo muuttuu yleensä niin, että se alkaa toimia antigeenina. Tällöin eläinten T-lymfosyytit voivat tappaa sen. B-lymfosyytit vastaavasti alkavat tuottaa virukselle vasta-aineita isäntäeliön immuunisuojaa varten. Myös infektoitunut solu itse pyrkii toimimaan virusta vastaan estämällä sen lisääntymistä tuottamillaan interferoneilla. Interferonit voivat levitä myös infektoituneen solun ympärillä olevien solujen reseptorimolekyyleihin ja saada muutkin solut tuottamaan interferoneja.

Useat virussairaudet (iso- ja tuhkarokko...) ovat vaivanneet ihmiskuntaa tuhansien vuosien ajan. Jotkut virussairaudet ovat kuitenkin varsin uusia. Esimerkiksi HI-viruksen aiheuttama AIDS on vasta muutaman vuosikymmenen ikäinen ilmiö. Toisaalta ihmisen pitkäikäinen vitsaus, isorokko on WHO:n järjestämän maailmanlaajuisen rokotuskampanjan ansiosta saatu kitkettyä maapallolta. Sitä aiheuttaneesta Variola-viruksesta on virallisesti jäljellä enää näytteet kahdessa tarkoin vartioiduissa laboratoriossa Yhdysvalloissa ja Venäjällä. Isorokkoon kehitettiin myös maailman ensimmäiset rokotteet englannissa 1700-luvulla.

Virusrokotteet perustuvat siihen, että potilaalle annetaan "tapettuja" viruksia eli osia viruksen proteiinikuoresta tai synteettisiä viruksen pintaproteiineja muistuttavia peptidejä, jolloin kehon immuunijärjestelmän soluvälitteisen immuniteetin solut aktivoituvat ja tuottavat vasteen sekä muistisoluja virusta vastaan. Jotkut virukset, kuten HI-virus ja influenssa, kykenevät muuntautumaan hyvin nopeasti perimänsä suuren mutaatiofrekvenssin ansiosta, jolloin virusta vastaan toimivaa rokotetta on käytännössä mahdoton kehittää; Kun jonkinlainen rokote saadaan kehitettyä, tunnistamisessa käytettävät viruksen pinnan proteiinit ovatkin jo ehtineet muuntua uudenlaisiksi.

Virusperäisten tautien hoito

Antibiootit eivät tepsi viruksiin. Kaikkiin viruksiin ei ole lääkkeitä, mutta joihinkin viruksiin sellaisia on olemassa. Esimerkiksi HI-virusta vastaan on kehitetty proteaasin estäjiä.

Virusten aiheuttamia tauteja

• flunssa
• polio
• isorokko
• herpes
• AIDS

Virusten käyttö muuhun

Viruksia käytetään yleisesti virusvektorina siirtämään geenejä kohdesoluun (geeninsiirto, geeniterapia, geenitekniikka).

Virustutkimus

Merkityksessä "tartuntatauteja aiheuttava organismi" on sanaa virus käytetty ensi kerran vuonna 1728. Venäläinen biologi Dmitri Ivanovski löysi viruksen vuonna 1892.

Lähteet

• Valste, Juha ym.: Biologia Elämä: Perinnöllisyys ja evoluutio, s. 30. WSOY, 2002. ISBN 951-0-27373-2.
• Tast, Johan ym.: Lukio 4, Koulun biologia: Solubiologia ja biotekniikka, s. 66-77. Otava, 1999. ISBN 951-1-15670-5.