Spis treœci Przedmowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V Wykaz u¿ywanych skrótów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XV Wstêp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. Historia wirusologii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. Klasyfikacja wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 3. Struktura cz¹stek wirusowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.1. Metody okreœlania struktury cz¹stek wirusowych . 3.2. Budowa cz¹stek wirusowych o strukturze helikalnej 3.3. Budowa cz¹stek wirusowych o strukturze ikosaedralnej . . . . . . . . . . . 3.4. Os³onki wirusowe . . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Wirusy o z³o¿onej strukturze wirionu . . . . . . . 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Poznanie sekwencji genomów wirusowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.1. Sekwencje nukleotydowe genomów wirusowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.2. Analiza sekwencji genomowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3. Analiza sekwencji aminokwasów w cz¹steczkach bia³kowych. . . . . . . . . . . . . . . 56 5. Bia³ka wirusowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. Bia³ka strukturalne . . . . . . . . Wirionowe bia³ka enzymatyczne . Bia³ka enzymatyczne powstaj¹ce w Potranslacyjna modyfikacja bia³ek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fazie namna¿ania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 64 66 67 6. Organizacja i struktura genomów wirusów typu (+)RNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 6.1. Struktury drugorzêdowe . . . . . . . . . . . . . . 6.2. Struktury trzeciorzêdowe . . . . . . . . . . . . . . 6.3. Struktura i organizacja genomu wirusów zawieraj¹cych o dodatniej polarnoœci . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1. Budowa genomu prokariotycznych wirusów . . 7 . . . . jako . . . . . . . . . . . . . . . . genom RNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 . . . . . . . . . 74 . . . . . . . . . 74 . . . . . . . . . 75 7 6.3.2. 8 Budowa i struktura genomu wirusów eukariotycznych . . . . . . . . . . . . . . . 76 8 7. Struktura i organizacja genetyczna genomu wirusów typu RNA zawieraj¹cych genom o ujemnej polarnoœci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 7.1. 7.2. 8. Struktura i organizacja genetyczna genomu wirusów typu RNA zawieraj¹cych dwuniciowy RNA (dsRNA wirusy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 8.1. 8.2. 9. Wirusy o genomie jednosegmentowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Wirusy o genomie wielosegmentowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Wirusy Wirusy 8.2.1. 8.2.2. 8.2.3. 8.2.4. 8.2.5. o jednosegmentowym genomie o wielosegmentowym genomie Birnawirusy . . . . . . . . . Reowirusy . . . . . . . . . Rotawirusy . . . . . . . . . Reowirusy . . . . . . . . . Fitowirusy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 104 104 104 104 105 106 Struktura i organizacja genetyczna genomu wirusów typu DNA . . . . . . . . . . . . . . 107 9.1. Wirusy zawieraj¹ce jako genom jednoniciowy DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 9.2. Wirusy zawieraj¹ce jako genom dwuniciowy kolisty DNA . . . . . . . . . . . . . . . . 112 9.3. Wirusy zawieraj¹ce jako genom dwuniciowy liniowy DNA . . . . . . . . . . . . . . . . 118 10. Struktura i organizacja genomu wirusów wykorzystuj¹cych odwrotn¹ transkryptazê w wewn¹trzkomórkowym cyklu rozwojowym . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 10.1. Retrowirusy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 10.2. Wirusy typu DNA wykorzystuj¹ce odwrotn¹ transkryptazê . . . . . . . . . . . . . . . . 133 11. Zmiennoœæ genetyczna wirusów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 11.1. Zmiennoœæ mutacyjna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2. Rearan¿acje materia³u genetycznego wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.1. Rekombinacja homologiczna genomowego DNA . . . . . . . . . . . . . . 11.2.2. Rekombinacja genomu retrowirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.3. Rekombinacja umiejscowiona (niehomologiczna) . . . . . . . . . . . . . . 11.2.4. Rekombinacja RNA wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2.5. Nabywanie sekwencji liderowych jako specyficzny typ rekombinacji . . . . . . 11.2.6. Rekombinacja w warunkach naturalnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3. Rekombinacja a powstawanie defektywnych interferuj¹cych cz¹steczek . . . . . . . 11.3.1. Struktura genomów typu RNA wirusów defektywnych, mechanizm powstawania i zjawisko interferencji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3.2. Defektywne cz¹steczki (+)RNA wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3.3. Efekt biologiczny cz¹stek defektywnych wirusów typu RNA . . . . . . . . . 11.3.4. Defektywne wirusy typu DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3.5. Rearan¿acja genomowa rotawirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.3.6. Reasortacja genetyczna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.4. Niegenetyczne oddzia³ywania pomiêdzy wirusami . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 140 141 148 149 151 157 158 162 . . . . . . . . . . . . . . 164 168 170 171 172 173 175 12. Namna¿anie wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 12.1. Etapy procesu namna¿ania wirusów . . . . . . . . 12.2. Etapy wczesne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.1. Wirusy prokariotyczne: adsorpcja i penetracja 12.2.2. Losy DNA fagowego w komórce . . . . . . 12.3. Wnikanie wirusów zwierzêcych do komórki . . . . . 12.3.1. Receptory wirusowe . . . . . . . . . . . . 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 183 183 187 190 191 9 12.3.2. Receptory pikornawirusów i hipoteza kanionu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 10 10 12.3.3. Usuwanie p³aszcza wirusowego pod wp³ywem oddzia³ywañ receptora komórkowego z wirusem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 12.3.4. Wi¹zanie siê wirusów poprzez receptory wirusowe zlokalizowane w bia³kach os³onki 196 12.3.5. Wnikanie cz¹stek wirusowych do komórki i przechodzenie do j¹dra . . . . . . . . 200 13. Ekspresja materia³u genetycznego wirusów typu RNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 13.1. Ekspresja materia³u genetycznego prokariotycznych (+)RNA wirusów . . . . . . . . 13.2. Ekspresja materia³u genetycznego eukariotycznych (+)RNA wirusów . . . . . . . . . 13.2.1. Regulacja na poziomie transkrypcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.2. Regulacja na poziomie translacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.3. Regulacja ekspresji genów wirusów typu (+)RNA na poziomie translacji . . . . 13.2.4. Translacyjne odkodowywanie informacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.5. Potranslacyjna obróbka proteolityczna bia³ek . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.6. Ekspresja genów wirusów wykorzystuj¹cych obróbkê proteolityczn¹ bia³ek jako podstawow¹ strategiê rozwoju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.7. Kontrola ekspresji genów wirusów wykorzystuj¹cych mechanizmy kontrolne na poziomie transkrypcji i translacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.8. Wirusy nie wykorzystuj¹ce obróbki proteolitycznej do ekspresji materia³u genetycznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 218 219 221 224 229 229 . . 232 . . 241 . . 251 14. Ekspresja genów wirusów zawieraj¹cych jako genom RNA o negatywnej polarnoœci . . . 255 14.1. Ekspresja genów wirusów o genomie w postaci pojedynczego segmentu (–)RNA . . . . . 256 14.1.1. Mechanizm transkrypcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 14.2. Mechanizm ekspresji genów wirusów o genomie w postaci kilku segmentów (–)RNA . . . 263 15. Ekspresja genomu eukariotycznych dsRNA wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 16. Ekspresja materia³u genetycznego wirusów prokariotycznych o genomie w postaci DNA . 278 16.1. 16.2. 16.3. 16.4. Prokariotyczne DNA wirusy . . . . . . . . . . . . . . . . Bakteriofagi zawieraj¹ce genom ssDNA. . . . . . . . . . . Bakteriofagi zawieraj¹ce genom dsDNA . . . . . . . . . . Bakteriofagi zdolne do wywo³ania wy³¹cznie cyklu litycznego . 16.4.1. Rola czynników komórkowych w rozwoju Coliphage T7 16.4.2. Bacillus phage 29 . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.3. Coliphage T4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16.4.4. Bacillus phage SPO1 . . . . . . . . . . . . . . . 16.5. Bakteriofagi zdolne do wywo³ania lizogenii . . . . . . . . . 16.5.1. Ekspresja genów faga lambda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 279 283 284 288 288 291 294 296 298 17. Ekspresja materia³u genetycznego eukariotycznych wirusów o genomie w postaci DNA . . 308 17.1. Ekspresja genów eukariotycznych wirusów o genomie w postaci ssDNA . . . . . . . . . 314 17.2. Ekspresja genów euakriotycznych wirusów o genomie w postaci dsDNA . . . . . . . . . 315 18. Ekspresja i replikacja materia³u genetycznego wirusów typu RNA i DNA, w których cykl replikacyjny zachodzi z udzia³em odwrotnej transkryptazy . . . . . . . . . . . . . . . . 342 18.1. Ekspresja materia³u genetycznego i replikacja retrowirusów . . . . . . 18.1.1. Synteza prowirusowego DNA . . . . . . . . . . . . . . . . 18.1.2. Integracja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.1.3. Regulacja ekspresji materia³u genetycznego retrowirusów . . . 18.1.4. Wirusy g¹bczaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.2. Endogenne retrowirusy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18.3. Ekspresja materia³u genetycznego wirusów typu DNA wykorzystuj¹cych 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 345 346 351 365 366 11 odwrotn¹ transkryptazê . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 12 12 19. Replikacja genomowego RNA o dodatniej polarnoœci (+)RNA . . . . . . . . . . . . . . . 377 19.1. 19.2. 19.3. 19.4. 19.5. 19.6. Bia³ka wirusowe bior¹ce udzia³ w replikacji genomu . . . . . . . Rola bia³ek komórkowych w replikacji genomu wirusów (+)RNA . . Rola b³on komórkowych w replikacji . . . . . . . . . . . . . . Modele replikacji wirusów (+)RNA . . . . . . . . . . . . . . . Replikacja RNA bakteriofagów . . . . . . . . . . . . . . . . . Mechanizm replikacji genomowego RNA wirusów eukariotycznych . 19.6.1. Replikacja wirusów nie maj¹cych bia³ka VPg na koñcu 5’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 384 386 387 389 390 396 20. Replikacja genomowego RNA wirusów o genomie (–)RNA . . . . . . . . . . . . . . . . 399 21. Replikacja genomu wirusów o genomie dsRNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 22. Replikacja genomowego DNA wirusów prokariotycznych . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 22.1. 22.2. 22.3. 22.4. 22.5. Replikacja Replikacja Replikacja Replikacja Replikacja DNA fagów o genomie ssDNA . . DNA faga . . . . . . . . . . Bacillus phage 29 (bakteriofaga DNA Coliphage T7 (faga T7) . . Coliphage T4 (faga T4) . . . . . . . . . . . 29) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 413 415 417 420 23. Replikacja genomowego DNA wirusów eukariotycznych . . . . . . . . . . . . . . . . . 423 23.1. 23.2. 23.3. 23.4. 23.5. 23.6. 23.7. Replikacja DNA papowawirusów Replikacja DNA parwowirusów. Replikacja geminiwirusów . . . Replikacja DNA adenowirusów. Replikacja DNA herpeswirusów Replikacja DNA pokswirusów. . Bakulowirusy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425 427 429 430 432 438 439 24. Sk³adanie i dojrzewanie cz¹stek wirusowych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440 24.1. Sk³adanie i dojrzewanie bakteriofagów . . . . . . . . . . . . . . 24.1.1. Sk³adanie bakteriofagów o strukturze helikalnej i ikosaedralnej 24.1.2. Sk³adanie bakteriofagów o z³o¿onej strukturze . . . . . . . 24.1.3. Uwalnianie cz¹stek fagowych z komórki . . . . . . . . . . 24.2. Sk³adanie cz¹stek wirusów eukariotycznych . . . . . . . . . . . . 24.2.1. Sk³adanie cz¹stek zawieraj¹cych os³onki; retrowirusy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442 442 444 449 449 451 25. Mechanizm patogennoœci wirusów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 25.1. Zaka¿enie wirusowe . . . . . . . . . . . . . . . . 25.2. Zaka¿enie wywo³ane wirusami roœlinnymi . . . . . . . 25.2.1. Czynniki wirusowe determinuj¹ce przenoszenie . 25.2.2. Przenoszenie wirusów w roœlinie . . . . . . . 25.2.3. Patogennoœæ wirusów roœlinnych . . . . . . . 25.3. Zaka¿enie wirusami zwierzêcymi . . . . . . . . . . . 25.3.1. Drogi zaka¿enia . . . . . . . . . . . . . . . 25.3.2. Przebieg zaka¿enia wirusowego. . . . . . . . 25.4. Choroby wirusowe cz³owieka . . . . . . . . . . . . 25.5. Patogennoœæ wirusów. . . . . . . . . . . . . . . . 25.5.1. Uszkadzanie komórek . . . . . . . . . . . . 25.5.2. Hamowanie transkrypcji . . . . . . . . . . . 25.5.3. Hamowanie procesu translacji . . . . . . . . 25.5.4. Fuzja b³on komórkowych . . . . . . . . . . . 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457 457 459 462 463 463 463 464 467 482 483 485 487 488 13 25.5.5. Apoptoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 14 14 25.5.6. Stan niedoboru uk³adu odpornoœciowego wywo³ywany przez 25.5.7. Transformacja nowotorowa wywo³ana przez wirusy . . . . 25.6. Przeciwirusowe mechanizmy obronne gospodarza . . . . . . . . 25.6.1. Interferony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.6.2. Apoptoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.6.3. Odpornoœæ komórkowa . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.6.4. OdpowiedŸ humoralna . . . . . . . . . . . . . . . . . 25.7. Sposoby unikania dzia³ania si³ obronnych przez wirusy . . . . . . 25.8. Przeciwwirusowe mechanizmy obronne roœlin . . . . . . . . . . wirusy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489 490 501 502 506 508 509 509 522 26. Nietypowe formy patogenne, czynniki subwirusowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 26.1. Satelity . . . . . . . . . . . . . . . 26.2. Wiroidy . . . . . . . . . . . . . . . 26.2.1. Replikacja Pospiviridae. . . . . 26.2.2. Replikacja Avsunviridae . . . . 26.2.3. Patogennoœæ wiroidów . . . . . 26.3. Organizacja i ekspresja wirusa zapalenia 26.3.1. Replikacja HDV . . . . . . . . 26.4. Priony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . w¹troby . . . . . . . . . . . . . . . . . . typu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . delta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 526 528 530 532 532 534 534 27. Nowo wy³aniaj¹ce siê choroby wirusowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540 28. Szczepionki przeciwwirusowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 Pytania i problemy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 Skróty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 Skorowidz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581 15 15