بيت › تعليم › الانفلونزا: تطور الفيروس ولقاح عالمي. لماذا تحور الأنفلونزا أمراض فيروسية تؤدي إلى طفرات

الانفلونزا: تطور الفيروس ولقاح عالمي. لماذا تحور الأنفلونزا أمراض فيروسية تؤدي إلى طفرات

فيروس الانفلونزا هو بطل الطفرة
ما بين ثلاثة وخمسة ملايين شخص يعانون سنويًا من الأنفلونزا الحادة ، يموت ما يصل إلى 500000 منهم بسبب الإنفلونزا نفسها أو مضاعفاتها (وفقًا لـ بيانات منظمة الصحة العالمية). إن لقاحات الإنفلونزا ، بالطبع ، تقلل بشكل كبير من احتمالية الإصابة بالمرض. لكن

على عكس أمراض مثل الحصبة أو السل ، والتي يتم تطوير المناعة ضدها بعد المرض الأول أو التطعيم وتظل فعالة طوال الحياة ، يصاب العديد من الأشخاص بالأنفلونزا كل عام تقريبًا.

يتم تحديد فعالية المناعة من خلال مدى نجاح جهاز المناعة في التعرف على مصدر العدوى وتحييده - الفيروس أو البكتيريا. عندما تصاب بالعدوى أو اللقاح لأول مرة ، يتعلم الجهاز المناعي إنتاج الأجسام المضادة ، وهي جزيئات ترتبط بجزيئات فيروسية أو بكتيريا وتجعلها غير ضارة. بمجرد تطوير الأجسام المضادة ، يتركها الجهاز المناعي "في الخدمة" لبقية الحياة.

لذلك ، إذا أصيب الشخص بنفس العدوى مرة أخرى ، فإن جهاز المناعة يعمل ويتم تحييد العدوى بسرعة. بناءً على هذا المبدأ ، تعمل التطعيمات ضد الحصبة والسل والأمراض الأخرى. لماذا إذن تفشل هذه الآلية مع فيروس الأنفلونزا وهل يتوجب عليك التطعيم ضد الإنفلونزا كل عام من جديد؟

هذا ينتمى الى سببين. الأول هو سمة من سمات التفاعل بين جهاز المناعة لدينا والفيروس. يُغطى سطح جزيئات فيروس الإنفلونزا بجزيئات من بروتينين يُسمَّيان هيماجلوتينين (HA) ونورامينيداز (NA) (انظر الشكل). يتم تصنيف المتغيرات المختلفة للأنفلونزا البشرية وفقًا لنوع هذه البروتينات ، على سبيل المثال ، H1N1 (نوع هيماجلوتينين 1 ، نوع نورامينيداز 1). جهاز المناعة البشري قادر على إنتاج أجسام مضادة ترتبط بنجاح بهذه البروتينات. المشكلة هي أن هذه الأجسام المضادة "صعبة" تمامًا. حتى التغييرات الصغيرة في بنية HA و NA تؤدي إلى حقيقة أن الأجسام المضادة تفقد قدرتها على الارتباط بها وتحييد الفيروس.

من وجهة نظر الجهاز المناعي ، تبدو هذه الإصدارات المعدلة من فيروس معروف بالفعل وكأنها عدوى جديدة تمامًا.

ثانيًا ، يأتي الفيروس لمساعدة خاصية مفيدة للغاية (وضارة لنا) - القدرة على التطور السريع. مثل جميع الكائنات الحية ، فإن فيروس الأنفلونزا يخضع لطفرات عشوائية. هذا يعني أن المعلومات الجينية للفيروسات السليفة تختلف قليلاً عن المعلومات الجينية للفيروسات الأم. وهكذا ، فإن الطفرات تخلق باستمرار متغيرات جديدة من بروتينات HA و NA. ومع ذلك ، على عكس الكائنات الحية الأعلى والعديد من الفيروسات الأخرى ، تتحور الإنفلونزا بسرعة كبيرة:

يستغرق فيروس الأنفلونزا بضع سنوات أو حتى أشهر لتراكم العديد من الطفرات التي تتراكم فيها بروتينات الثدييات على مدى ملايين السنين.

وبالتالي ، يمكننا ملاحظة تطور فيروس الأنفلونزا فعليًا في الوقت الفعلي.

تتسبب بعض طفرات الإنفلونزا في جعل جهاز المناعة ، "مدربًا" على السلالة القديمة ، يتعرف على الفيروس المتحور بشكل أسوأ من الفيروس غير المتحور. بينما يحارب الجهاز المناعي بشكل فعال الفيروسات غير المطفرة ، تتكاثر الفيروسات الطافرة وتصيب المزيد والمزيد من الناس. هذه هي العملية الكلاسيكية للانتقاء الطبيعي التي اكتشفها تشارلز داروين.

يتم الاختيار من قبل الجهاز المناعي ، والذي ، بحمايتنا ، يضرنا عن غير قصد.

بعد مرور بعض الوقت - عادة عامين أو ثلاثة أعوام - تموت السلالة القديمة غير المتحولة (متغير الفيروس) تمامًا ، ويصبح الفيروس المتحور هو السلالة المهيمنة الجديدة. يتعلم معظم أجهزة المناعة لدى الناس أيضًا كيفية التعامل مع السلالة الجديدة ، وتتكرر الدورة. استمر "سباق التسلح" بين الفيروس والجهاز المناعي منذ عقود.

كيف نحارب الانفلونزا

كيف تتعامل مع الانفلونزا بعد ذلك؟ هناك عدة طرق لمساعدة جهاز المناعة لدينا. أولاً ، هناك عقاقير مضادة للفيروسات ، مثل أوسيلتاميفير (المعروف باسم العلامة التجارية تاميفلو) أو أمانتادين ، التي تمنع الفيروس من التكاثر داخل الخلايا. لسوء الحظ ، تطور الفيروسات في النهاية مقاومة لمثل هذه الأدوية من خلال نفس عملية الطفرة والانتقاء الطبيعي:

على سبيل المثال ، كان فيروس النوع الفرعي H1N1 المنتشر في عام 2009 تقريبًا مقاومًا لأوسيلتاميفير (تاميفلو).

ثانيًا ، يحاول العلماء تعليم الجهاز المناعي التعرف على الأجزاء الأقل تطايرًا من الفيروس (كتبت عن هذا).

ثالثًا ، يحاول العلماء التنبؤ بأي سلالة من الفيروس ستكون الأكثر انتشارًا في العام المقبل. إذا تعلمنا القيام بذلك ، فيمكننا "إعادة تدريب" نظام المناعة لدينا حسب الحاجة ، والتطعيم المسبق ضد السلالة التي ستسود الموسم المقبل ، وستكون لمناعتنا السبق في سباق التسلح مع الفيروس. في الحقيقة،

اليوم ، تقوم منظمة الصحة العالمية بتحديث تركيبة لقاح الأنفلونزا كل ستة أشهر.

ومع ذلك ، في بعض الأحيان - مرة كل بضع سنوات - لا تكون السلالة التي تم تطوير اللقاح عليها هي السائدة ؛ في هذه الحالة ، يكون اللقاح أقل فعالية. لذلك ، فإن التنبؤ الدقيق بالسلالة التي ستكون الأكثر شيوعًا في العام المقبل هو أحد المهام المهمة في مكافحة الإنفلونزا.

تدرس مجموعتنا (جوناثان دوشوف ، وجوشوا بلوتكين ، وجورجي بازيكين ، وسيرجي كريازيمسكي) تطور فيروس الإنفلونزا والكائنات الحية الأخرى منذ عدة سنوات حتى الآن. بدأ تعاوننا في جامعة برينستون في مختبر البروفيسور سيمون ليفين ، الذي كنا طلاب دراسات عليا في سنوات مختلفة. منذ البداية ، كنا مهتمين بكل من الأسئلة العملية (كيفية التنبؤ بشكل أكثر فعالية بالسلالة السائدة التالية) والأسئلة التطورية الأساسية ، على سبيل المثال ،

سواء كان تطور الإنفلونزا موجهًا أم عشوائيًا.

كان الهدف من مشروعنا التعاوني الأخير هو تحديد العلاقة بين الطفرات التي تحدث في أجزاء مختلفة من بروتينات HA و NA. النقطة المهمة هي أن الطفرة نفسها في بروتين HA ، على سبيل المثال ، يمكن أن يكون لها عواقب مختلفة جدًا على الفيروس اعتمادًا على ما إذا كانت الطفرات قد حدثت في أجزاء أخرى من نفس البروتين. على سبيل المثال ، تسمح الطفرة A للفيروس بأن يصبح "غير مرئي" لجهاز المناعة فقط عندما يقترن بالطفرة B ، في حين أن كل طفرة بحد ذاتها لا تفيد الفيروس. من الممكن اكتشاف مثل هذه الأزواج من الطفرات ، التي تسمى الطفرات المعرفية ، من خلال تحليل الأنماط الإحصائية في التسلسل الجيني للفيروس. هذا ما فعلناه.

أصبح مثل هذا التحليل ممكنًا فقط في السنوات الأخيرة ، عندما انخفضت بشكل حاد تكلفة "التسلسل" ، أي توضيح التسلسل الجيني.

زاد عدد التسلسلات الجينية لفيروس الأنفلونزا المسجلة في قاعدة البيانات بأكثر من ستة أضعاف خلال السنوات الخمس الماضية ، لتصل إلى 150.000. هذه الكمية من البيانات كافية لاكتشاف أزواج معرفية من الطفرات التي حدثت في فيروس الإنفلونزا على مدى المائة عام الماضية.

اتضح أن عدد الطفرات المعرفية في الأنفلونزا كبير جدًا ، أي أن أنواعًا محددة جدًا من الفيروس التي تكتسب التوليفات الضرورية من الطفرات يمكنها ، على ما يبدو ، تجنب هجوم من قبل جهاز المناعة أو اكتساب مناعة ضد دواء مضاد للفيروسات . على سبيل المثال ، ظهرت المناعة ضد عقار أوسيلتاميفير في عام 2009 فقط في الفيروسات التي تحتوي على ثلاث طفرات محددة على الأقل في بروتين NA.

من وجهة نظر عملية ، حقيقة أن الطفرات في فيروس الأنفلونزا هي تحولات معرفية تسمح لنا بالأمل في أنه في المستقبل القريب سنتمكن من التنبؤ بالطفرات اللاحقة من الطفرات السابقة. طالما أن الفيروس "يجمع" كل الطفرات الضرورية لتوليفة ناجحة ، سنكون قادرين على تطوير لقاح جديد ضد سلالة لديها التوليفة الكاملة ، والتي لن تنتشر إلا بعد بضعة أشهر أو حتى سنوات.

لتحديد نجاح طفرة أو أخرى بالاشتراك مع طفرات أخرى ، من الضروري أن نفهم بالضبط كيف يحدث التفاعل بين الطفرات.

وكيف تؤثر ، معًا وبشكل فردي ، على بنية بروتينات HA و NA ، بالإضافة إلى فهم كيفية تفاعل الجهاز المناعي مع الإصدارات المعدلة من هذه البروتينات. يتم الآن استكشاف هذه القضايا بنشاط ، لا سيما في مجموعة جوشوا بلوتكين في جامعة بنسلفانيا ، والتي نتعاون معها بنشاط ، بالإضافة إلى مجموعات أخرى.

الناس يموتون بسبب التطور. يمكن أن يُعزى حوالي 30٪ من الوفيات التي تحدث حول العالم إلى تطور الكائنات الحية الدقيقة البسيطة ، من العوامل المعدية التي تهاجمنا طوال الوقت - الفيروسات والفطريات والبكتيريا - إلى خلايانا ، والتي تؤدي أحيانًا إلى الإصابة بالسرطان.

واحدة من أفظع أنواع العدوى هي الأنفلونزا الأكثر شيوعًا. كل عام تودي بحياة حوالي 250 ألف شخص ، وفي بعض السنوات أكثر من ذلك بكثير. إن أكبر وباء إنفلونزا معروف هو الإسباني الشهير عام 1918 ، والذي قتل عدة في المائة من سكان العالم.

سلالة فيروس الانفلونزا

مثل أي كائن بيولوجي ، يتغير كل فيروس باستمرار نتيجة للطفرات التي تحدث في جينومه. إن فيروس الأنفلونزا هو أحد الفيروسات سريعة التغير إلى حد ما. أحد الأسباب هو أن المعلومات الجينية الخاصة به يتم ترميزها بواسطة جزيئات الحمض النووي الريبي ، وليس الحمض النووي ، مثل الجينوم الخاص بنا على سبيل المثال ؛ الحمض النووي الريبي جزيء قابل للتغيير بسهولة. سبب آخر هو أن الفيروس يتأثر باستمرار بالاختيار: العديد من الطفرات التي تحدث في جينومه تبين أنها "مفيدة" له ، مما يسمح له بالانتقال بشكل أكثر كفاءة ، على سبيل المثال ، بين الناس.

بسبب تراكم الطفرات ، تتغير خصائص فيروس الأنفلونزا تدريجياً. النتيجة الأكثر وضوحًا للطفرات بالنسبة لنا هي التغييرات في خصائص مستضدات الفيروس ، أي قدرة خلايا جهاز المناعة لدينا على التعرف على هذه السلالة. تسمى هذه التغييرات التدريجية الانجراف المستضدي. يُعتقد الآن أن معظم الانجراف المستضدي يحدث في خطوط العرض المدارية ، حيث لا تتسبب الإنفلونزا في انتشار الأوبئة الموسمية وتظل على نفس المستوى في السكان على مدار السنة. ولكن في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي - على التوالي ، في ديسمبر ومارس ويونيو - أكتوبر - هناك أوبئة جديدة كل عام. توصي منظمة الصحة العالمية عادةً بتركيبة لقاح جديدة قبل ستة أشهر من بدء استخدام اللقاح فعليًا ، لأن دورة إنتاجه طويلة.

تطور فيروس الانفلونزا

بالإضافة إلى الانجراف التدريجي للمستضد ، يتميز تطور فيروس الأنفلونزا أيضًا بالتحولات المستضدية - تغييرات جذرية في خصائص الفيروس ، والتي ترتبط عادةً بإعادة التصنيف. يحتوي فيروس الإنفلونزا على جينوم مكتوب في ثمانية أجزاء منفصلة ، تشبه إلى حد ما الكروموسومات البشرية. عندما تُصاب خلية مضيفة في وقت واحد بجسيمين من الفيروس من سلالتين مختلفتين ، يمكن أن تختلط هذه الأجزاء ويمكن إنشاء جسيم فيروسي جديد بخصائص جديدة ، يتكون جزئيًا من أجزاء من سلالة أبوية وجزئيًا من الآخر. غالبًا ما تختلف هذه السلالات المعاد تصنيفها في خصائص السلالات الأبوية وتؤدي أحيانًا إلى أوبئة كبيرة. يبدو أن جميع الأوبئة الرئيسية في القرن العشرين التي نعرفها - أوبئة الخمسينيات والسبعينيات ، والأرجح الأنفلونزا الإسبانية عام 1918 - كانت ناجمة عن عمليات إعادة الفرز هذه ، عندما جاءت سلالات من أنواع مختلفة من الكائنات الحية ، على سبيل المثال ، من الطيور والخنازير والخيول ، اختلطت وأعطت شيئًا جديدًا لم يصادفه جهاز المناعة البشري من قبل.

التنبؤ بطفرة الفيروس

هل تطور الإنفلونزا متوقع؟ على المدى القصير ، نعم. مؤخرًا عمل علميأظهر أنه يمكنك التنبؤ جزئيًا بالتطور المستقبلي للفيروس إذا كنت تعرف تطوره السابق. يمكنك ، كما يحب أنصار التطور ، بناء شجرة تطورية. علاوة على ذلك ، في فيروس الأنفلونزا A المعتاد ، يكون له شكل مميز للغاية: إنه جذع منفصل ، تمتد منه الفروع القصيرة. عندما ترى شجرة بهذا الشكل ، يمكنك دائمًا التأكد من أنك تتعامل مع أحد العوامل الممرضة. لا يوجد سوى سلالة واحدة ناجحة تطوريًا ، وتتميز بالتغيرات السريعة ، بحيث يتعين على نظام المناعة الجماعي للبشرية إطلاق النار على هدف متحرك طوال الوقت. تتفرع منه خطوط أخرى ، والتي تموت في النهاية. ومع ذلك ، هناك دائمًا بعض التنوع.

لكي نفهم على الأقل تقريبًا ، بالنظر إلى تنوع العام الحالي ، أي من السلالات التي لوحظت في العام الحالي ستؤدي إلى وباء العام المقبل ، يجب على المرء أن ينظر إلى الطفرات التي تختلف السلالات عن بعضها البعض. إذا كان الفيروس قد تراكم عددًا كبيرًا من الطفرات في حواتمه ، أي في تلك الأماكن من البروتينات "المرئية" للجهاز المناعي على سطحه (بارزة إلى الخارج) ، فمن المرجح أنه سيكون غير مرئي لجهاز المناعة ، وبالتالي على الأرجح فعالة. على العكس من ذلك ، إذا كان لديه أي طفرات في الجينات الداخلية ، فمن المحتمل جدًا أن تكون هذه الطفرات ضارة - فهي تجعل الفيروس أقل تكيفًا ، وستموت هذه السلالات. يمكن بناؤها نموذج رياضي، استنادًا إلى عدد الطفرات في الحلقات وأماكن أخرى ، والتي تتنبأ بالنجاح التطوري للفيروس في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن دراسة مدى نجاح سلالة فيروس معينة تطوريًا حتى الآن واستقراء ذلك في المستقبل. مثل هذه الأساليب لها قيود ؛ على سبيل المثال ، لم يأخذوا في الحسبان التفاعلات بين الجينات. يحتوي فيروس الإنفلونزا على 11 جينًا ، وجميعهم يتفاعلون مع بعضهم البعض بطريقة معقدة نوعًا ما. في الوقت الحالي ، يتم حذف هذه الاعتبارات بشكل عام في التنبؤ ، على الرغم من أن المجموعات المختلفة ، بما في ذلك مجموعتنا ، أظهرت أنها مهمة بالفعل. ومع ذلك ، فهي مهمة على المدى القصير.

يعد توقع تطور الفيروس على المدى الطويل ، بما في ذلك التحولات المستضدية ، أكثر صعوبة. كحد أدنى ، يتطلب هذا التعلم لفهم أي من السلالات التي تمت ملاحظتها حاليًا ستؤدي إلى إعادة تصنيف قد يؤدي إلى الوباء الخطير التالي. نحن لا نعرف كيفية عمل مثل هذه التنبؤات على الإطلاق ، لأن هناك الكثير من العوامل العرضية. من المهم هنا أن ننظر إلى من يتفاعل الشخص معه أكثر ، ومن المهم محاولة التنبؤ بالسلالات التي من المرجح أن "تتعلم" لتنتقل من شخص لآخر بسهولة أكبر.

كيف تحدث الأوبئة؟

يمكن أن تحدث الأوبئة بسبب سلالات كانت موجودة في السكان من قبل. على سبيل المثال ، سبب الوباء الحالي لعام 2016 هو فيروس إنفلونزا شوهد لأول مرة في البشر في عام 2009. ومع ذلك ، فإن أخطر الأوبئة تحدث عادة بسبب سلالات جديدة على البشر. لكي يحدث مثل هذا الوباء ، يجب أن تحدث عدة أحداث. في نوع ما من الحيوانات التي يتفاعل معها الشخص ، يجب أن يظهر متغير مُمْرض قادر على إصابة البشر ؛ يجب أن ينتقل هذا المتغير إلى شخص ؛ أخيرًا ، كقاعدة عامة ، يجب أن تكتسب طفرات إضافية للسماح لها بإصابة البشر بشكل فعال. من الصعب للغاية تقدير احتمالية حدوث كل من هذه الأحداث ، لذلك لا يمكننا التنبؤ بالأوبئة مسبقًا.

انفلونزا الخنازير H1N1

هذا العام ، حوالي ثلثي حالات الإنفلونزا ناجمة عن جائحة عام 2009 من سلالة H1N1 ، المعروفة باسم الخنازير. يبدو بالفعل أن هذا الفيروس قد اكتسبه البشر من الخنازير ، على الرغم من أن الأمر نفسه ينطبق على العديد من الفيروسات الأخرى: فالانتقال من الخنازير آلية شائعة إلى حد ما لظهور سلالات جديدة في البشر. السمة المميزة لـ H1N1 / 09 هي مصدره المثير للاهتمام للغاية: بعض أجزائه تأتي من أنفلونزا الطيور ، وبعضها من أنفلونزا الخنازير ، وبعضها من H3N2 البشري الطبيعي ، والذي تسبب في جميع الإصابات حتى الآن. كانت الخنازير هي البوتقة التي تلتقي فيها كل هذه الأجزاء مع بعضها البعض. من الواضح الآن أن معدل الوفيات من H1N1 / 09 هو نفس معدل الوفيات من الأنفلونزا العادية التي كنا نعاني منها كل عام من قبل (على الرغم من وجود فروق دقيقة). في الواقع ، أصبح H1N1 / 09 هذا العام أنفلونزا موسمية ومن الممكن أن يبقى معنا لسنوات عديدة أخرى.

لقاح الانفلونزا الشامل

يوجد لقاح فعال إلى حد ما ضد الأنفلونزا. لكن المشكلة تكمن في أنه يصبح قديمًا طوال الوقت ، لأن الفيروس يتطور كل عام ، ويغير خصائصه المستضدية ويصبح مرة أخرى غير مألوف لجهاز المناعة لدينا. نتيجة لذلك ، يجب تحديث اللقاح باستمرار. في كل عام ، يوصي المتخصصون من منظمة الصحة العالمية (WHO) لجميع الشركات المصنعة بتركيبة جديدة لما يسمى اللقاح ثلاثي التكافؤ ، مع سرد السلالات الثلاث التي يجب تضمينها فيه. وأفضل ما في الأمر أن اللقاح ثلاثي التكافؤ يحمي منها. على الرغم من وجود مناعة متصالبة بالطبع ، وضد السلالات التي تتشابه في خصائص المستضدات مع هذه السلالات الثلاث ، إلا أنها ستحمي جيدًا أيضًا. ومع ذلك ، يوصى بتلقيح ضد الأنفلونزا كل عام ، وهذا صحيح. لقاح ثلاثي التكافؤ هذا العام يشمل H1N1 / 09 ، لذلك من المرجح أن يستفيد الآن أولئك الذين تم تطعيمهم في الخريف. لا يضمن اللقاح عدم إصابتك بالمرض ، ولكنه يقلل فرص الإصابة به.

ستكون التنبؤات حول كيفية تطور الأنفلونزا بالضبط أقل أهمية إذا تعلمنا كيفية صنع لقاح شامل يحمي من جميع السلالات. لا يوجد مثل هذا اللقاح حتى الآن ، على الرغم من أن العديد من المرشحين يخضعون لتجارب سريرية. تكمن الصعوبة في أن الجهاز المناعي "يرى" فقط تلك البروتينات السطحية للفيروس (هيماجلوتينين ونورامينيداز) ، والتي يمكن للفيروس تغييرها بنفسه بسهولة ودون ألم. لذلك ، من الصعب أن يشرح التطعيم لجهاز المناعة ما يجب أن يستهدفه في الواقع.

التوليف الاصطناعي لسلالة الأنفلونزا

كانت هناك بعض الأعمال البارزة من قبل مجموعة واحدة من هولندا ومجموعة من اليابان حيث كان الباحثون يحاولون تصنيع سلالة من أنفلونزا الطيور يدويًا والتي يمكن أن تنتقل بين الثدييات. نجحوا. اعتُبر عملهم مشكوكًا فيه من الناحية الأخلاقية ، لأن الجميع كانوا يخشون أن السلالة المركبة قد "تفلت" من المختبر ، وأن جيناتها لا ينبغي أن تكون متاحة للجمهور ، لأن شخصًا ما يمكن أن يصنعها بشكل ضار. ومع ذلك ، فإننا نعرف الآن ما هي الخصائص التي يمكن أن تمتلكها سلالة من إنفلونزا الطيور والتي يمكن أن تنتقل إلى البشر.

الوراثة- هذه هي خاصية الكائنات الحية لضمان الاستمرارية المادية والوظيفية بين الأجيال ، وكذلك لتحديد الطبيعة الخاصة للتطور الفردي.

تقلب- خاصية معاكسة للوراثة. تنوع الفيروسات يرجع إلى طفرة الجينات ، ومزيجها أثناء إعادة التركيب ، ومظاهر مختلفة للسمات التي تعتمد على الظروف الخارجية (تعديل التباين).

الصفات الجينية (الواسمات) للفيروسات. تسمى جميع علامات الفيروسات ، والمعلومات المتعلقة بها المشفرة في الجينات ، بالجينات. ومع ذلك ، عادة ما يتم تحديد العديد من السمات بواسطة عدة جينات.

يتم تحديد السمات الجينية (الواسمات) في السلالات بعد استنساخها الأولي. كلهم مقسمون بشكل مشروط إلى مجموعات رئيسية:

المجموعة والأنواع: نوع ومورفولوجيا الحمض النووي ؛ نوع القفيصة وعدد الكبسولات ؛ خصوصية مستضدي مقاومة المذيبات والمنظفات العضوية ؛ وجود إنزيم النيورامينيداز ومستضدات المضيف ؛ خصائص التراص الدموي الإمراضية لنوع معين من الأنظمة الحية الحساسة ؛
داخل السلالة: نشاط التراص الدموي ؛ المقاومة الحرارية؛ الموقف من الأشعة فوق البنفسجية ، مثبطات. طبيعة اللوحات ، إلخ.

بالنسبة للبحوث الجينية ، تعتبر السمات غير المحددة ذات أهمية قصوى ، مما يجعل من الممكن التمييز بين المتغيرات (المتحولات ، المؤتلفات) عن بعضها البعض.

في معظم الدراسات ، يتم الإشارة إلى السمات الوراثية بالأحرف الأولية للأبجدية اللاتينية مع إضافة علامة "+" أو "-" ، أي وجود أو عدم وجود خاصية معينة. يتم الإشارة إلى السمات الفردية ، مثل الفوعة العصبية (N) ، بحرفين اعتمادًا على نوع الحيوان الذي تظهر فيه هذه الخاصية: الفوعة العصبية للقرد - monN ، الفوعة العصبية للفئران - mN ، إلخ.

لا يزال من الصعب توحيد تسميات الشخصيات الجينية ، لذلك ، لكل مجموعة من الفيروسات ، فإن رمزيتها المحددة لها ما يبررها. ومع ذلك ، قد يكون لعدد من الميزات تسميات مشتركة بالفعل لجميع أنواع الفيروسات.

أنواع طفرات الفيروس. تغير الفيروسات خصائصها سواء في الظروف الطبيعية أثناء التكاثر أو في التجربة. هناك عمليتان تكمن وراء التغييرات الوراثية في خصائص الفيروسات:

طفرة - تغيير في تسلسل النيوكليوتيدات في قسم معين من جينوم الفيروس ، مما يؤدي إلى تغيير في الخصائص المظهرية ؛
إعادة التركيب - تبادل المواد الجينية بين فيروسين قريبين ، لكنهما يختلفان في الخصائص الوراثية.

تصنيف الطفرة.

عن طريق الآلية:

الانقسام - فقدان واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات ؛
إدخال واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات ؛
استبدال أحد النوكليوتيدات بآخر.

بطول تسلسل النوكليوتيدات المتغير:

1) استبدال نقطة لنيوكليوتيد واحد (فيروسات تحتوي على RNA) أو زوج واحد من النيوكليوتيدات التكميلية (فيروسات تحتوي على DNA). يمكن في بعض الأحيان استعادة (إعادة) هذه الطفرات إلى البنية الأصلية للجينوم. لا تؤدي الطفرات النقطية دائمًا إلى تغيير في النمط الظاهري. أحد الأسباب الرئيسية لعدم ظهور مثل هذه الطفرات هو انحلال الكود الجيني ، أي ترميز حمض أميني واحد بعدة توائم. لذلك ، هيكل البروتين و الخصائص البيولوجيةلن تنتهك. إذا تم ترميز الحمض الأميني بثلاثية واحدة فقط ، فسيتم تضمين بعض الأحماض الأمينية الأخرى في البروتين ، مما قد يؤدي إلى ظهور سمة متحولة ؛

2) الانحراف - استبدال جزء كبير من الجينوم. تحدث الانحرافات في الفيروسات بسبب حذف أعداد مختلفة من النيوكليوتيدات: من زوج واحد إلى تسلسل يحدد وظيفة أو أكثر من وظائف الفيروس.

عن طريق الانعكاس:

1) الطفرات (المباشرة) التي لا رجعة فيها ، والتي يتغير فيها النمط الظاهري. يختلف تواتر هذه الطفرات في الفيروسات بشكل كبير. يعتمد ذلك على النظام الخلوي الذي يحدث فيه تطور التجمعات الفيروسية. في الوقت نفسه ، يمكن أن يكون نظام الخلية أيضًا عامل اختيار. المسوخات التي تنشأ في مجموعة لا تبقى سلالات نقية وراثيًا ، وفي بعض الأحيان يمكن أن تتكاثر بسرعة وتؤدي إلى إزاحة بقية السكان تقريبًا ؛

2) الطفرات العكسية:

الانتكاسات الحقيقية ، حيث تحدث الطفرة العكسية في موقع الآفة الأولية ؛ الانتكاسات الزائفة ، حيث تحدث الطفرة في جزء آخر من الجين المعيب (كبت الطفرة داخل الجين) أو في جين آخر (كبت الطفرة خارج الجين). الانعكاسات ليست أحداثًا غير شائعة ، حيث أن الكائنات الحية المعدلة عادة ما تكون أكثر تكيفًا مع نظام خلوي معين.

بالطبيعة:

1) الطفرات العفوية التي نادرًا ما تحدث في الطبيعة الحية وتحت تأثير الأسباب التي يصعب إثباتها في كل حالة على حدة. تحدث مثل هذه التغييرات في عدد الفيروس دون تأثير خارجي. لا توجد مجموعات سكانية متجانسة ، لذلك ، في سياق تطورها ، تظهر الطفرات العفوية باحتمالية معينة في عدد السكان الفيروسي. قد يختلف تواتر الطفرات لنفس السمة اعتمادًا على السلالة.

يمكن أن تحدث الطفرات العفوية نتيجة لذلك (وفقًا لـ Watson and Crick ، 1953):

أ) التحويل التوتوميري (إعادة ترتيب) القواعد التي يتكون منها الحمض النووي. على سبيل المثال ، يؤدي التحول التوتوميري في موضع ذرة الهيدروجين في الأدينين إلى حقيقة أنه أثناء تكرار أزواج الأدينين ليس مع الثايمين ، ولكن مع الجوانين. عند قواعد الاقتران ، يؤدي الخطأ في التكرارات اللاحقة إلى استبدال زوج AT و GC.

الطفرات العفوية التي نشأت في نفس الجين تتوزع بشكل غير متساوٍ على طول الجين. تتغير بعض أجزاء الجين بشكل متكرر (البقع "الساخنة") ، ونادرًا ما تتغير أجزاء أخرى. لذلك ، فإن احتمال حدوث أخطاء في الاقتران الأساسي في مناطق مختلفة من الجين مختلف. قد يكون هذا بسبب التشكل المحدد للحمض النووي: قد يكون من المرجح أن تخضع النيوكليوتيدات الفردية للتحول التوتوميري أكثر من غيرها ؛

ب) أخطاء في عمل الإنزيمات: بوليميرات DNA أو RNA.

أمثلة على الطفرات العفوية.

1. تقلبية طبيعية هيكل مستضدي(هيماجلوتينين ونورامينيداز) لفيروسات الأنفلونزا البشرية والحيوانية (بما في ذلك الطيور) ، على سبيل المثال سلالات من النوع A2. لم تختلف السلالات الأصلية من النوع A2 عن بعضها البعض في التركيب المستضدي ، ونشاط التراص ، والاستقرار الحراري ، والقدرة على الإنجاب عند 40 درجة مئوية ، وحالة الانتقال والمؤشر. (فيروس المؤشر هو فيروس يجعل من الممكن اكتشاف فيروس آخر غير ممرض للخلايا في مزرعة خلوية.) في وقت لاحق ، أظهرت السلالات التي تنتمي إلى المجموعات الفرعية المستضدية A2 / 1 و A2 / 2 و A2 / 3 (المعزولة من 1968 إلى 1970) تغيير في التركيب المستضدي والخصائص البيولوجية الأخرى لهذا العامل الممرض. اختفت السلالات المقاومة للمثبطات أولاً ، تلتها المتغيرات المقاومة للمثبطات من مجموعة مختلطة من السلالات الحساسة للمثبطات.

2. تخضع هيماجلوتينين ونورامينيداز لفيروس الأنفلونزا لتغييرات مستقلة عن بعضها البعض. على سبيل المثال ، يحتوي فيروس إنفلونزا الطيور المعزول من الديوك الرومية في ولاية ويسكونسن (الولايات المتحدة الأمريكية) على نورامينيداز مرتبط مستضديًا بالنيورامينيداز لفيروسات الإنفلونزا البشرية A2 / هونج كونج / 68 ولا يشبه Hemagglutinin ، في حين تم عزل فيروس الأنفلونزا من خنزير تقريبًا. تايوان ، تحتوي على مستضدات هيماجلوتينين ونورامينيداز ذات الصلة بمضادات الإنفلونزا البشرية A2 / هونج كونج / 68.

3. يوجد 11 متغيرًا مصليًا معروفًا لفيروس مرض الحمى القلاعية (فيروسات بيكورنا العائلية) في النوع O ، و 32 من المتغيرات المصلية من النوع A ، و 5 في النوع C ، و 7 في النوع Sat-1 ، و 3 في كل من الأنواع Sat-2 و السبت -3. سلالات فيروس الحمى القلاعية من النوع آسيا 1 هي أيضًا غير متجانسة في التركيب المستضدي.

4. زيادة ضراوة العامل الممرض أو إضعافه يمكن أن تحدث التغييرات في وقت قصير ، لأن دورة حياة الفيروسات أقصر بما لا يقاس من دورة حياة العائل. من المعروف وجود عدد كبير من المتغيرات المسببة للأمراض من سلالات فيروس مرض نيوكاسل (الفيروسات المخاطانية). عندما ظهر المرض لأول مرة في أوروبا ، كان حادًا ، مع نسبة عالية من نفوق الطيور. في الوقت الحالي ، يتم بشكل متزايد تسجيل بؤر مع انخفاض معدل الوفيات ومسار معتدل للمرض. ليس هناك فقط انخفاض في عدد البؤر ، ولكن أيضًا توهين السلالات الوبائية ، مما جعل من الممكن عزل سلالات اللقاح الضعيفة بشكل طبيعي B1 ، La Sota ، F Bor / 74 / VGNKI.

5. هناك تقارير عن عزل سلالات موهنة طبيعياً من فيروسات حمى الخنازير (سلالة مياجي) ، ومرض أوجيسكي (سلالة روس) ، والورم المخاطي في الأرانب والتهاب الدماغ الذي ينقله القراد:

2) الطفرات المستحثة التي تحدث عندما يتعرض فيروس (فيريون أو شكل نباتي) للعديد من المطفرات الكيميائية والفيزيائية ، وكذلك عندما يتكيف الفيروس مع أنظمة بيولوجية غير عادية (التباين التكيفي).

بعد تحديد الوحدات الوراثية للفيروس ، نشأ احتمال الحصول على سلالات لقاح حية عن طريق التعرض المباشر للمطفرات الفيزيائية أو الكيميائية التي تسبب تغيرات هيكلية ووظيفية في جزيء الحمض الفيروسي. استخدام المطفرات الاصطناعية له ميزتان:

تسبب طفرات أكثر بعشرات ومئات المرات من تأثير العوامل الطبيعية ؛
عمل المطفرات الاصطناعية له اتجاه معين ؛ من الممكن التنبؤ مسبقًا بعناصر بنية الأحماض النووية وكيف يعمل هذا المطفر أو ذاك وما هي التغييرات التي ستحدثها فيها.

المطفرات الكيميائية. وفقًا لتصنيف Freese (1960) ، تنقسم المطفرات الكيميائية إلى مجموعتين رئيسيتين:

المطفرة التي تتفاعل مع الحمض النووي فقط أثناء تكاثره (نظائرها من قواعد البيورين والبيريميدين) ؛
المطفرة التي تتفاعل مع جزيء الحمض النووي المستريح. ومع ذلك ، فإن التكرارات اللاحقة للجزيء (حمض النيتروز ، هيدروكسيل أمين ، مركبات الألكلة) ضرورية لتشكيل الطفرات.

تنقسم الآليات الجزيئية للتأثير الطفري للمركبات الكيميائية إلى مجموعتين رئيسيتين (وفقًا لـ E. Fries):

1) استبدال القاعدة ، وهو من نوعين: أ) بسيط (انتقال) ، عندما يتم استبدال قاعدة البيورين بأخرى (على سبيل المثال ، بدلاً من الأدينين - الجوانين) أو يتم استبدال قاعدة بيريميدين بأخرى (السيتوزين - اليوراسيل). تحدث مثل هذه الاستبدالات عند تحريض الطفرات بواسطة حمض النيتروز ، وعدد من مركبات الألكلة ، وهيدروكسيل أمين ؛

ب) معقد (تحويل) ، حيث يتم استبدال قاعدة بيريميدين أو بيريميدين بقاعدة بورين بدلاً من قاعدة بيورين واحدة. تحدث التحولات عندما تحدث الطفرات مع إيثيل إيثان سلفونات ؛

2) فقدان (حذف) أو إدخال قاعدة ، مما يؤدي إلى تغييرات أعمق في الشفرة الوراثية من استبدال أساسي بسيط. غالبًا ما يؤدي الضرر الطفري في منطقة واحدة من الجينوم إلى تغييرات في العديد من السمات الوراثية التي لها مظاهر نمطية مختلفة (تعدد الأشكال). في الوقت نفسه ، قد يكون أساس التغيير في سمة وراثية لها نفس التعبير الظاهري (على سبيل المثال ، القدرة على التكاثر في درجات حرارة مرتفعة) ضررًا طفريًا للجينات المختلفة.

النشاط المطفر لنظائر القاعدة النيتروجينية(5-بروموراسيل ، 5-فلورويوراسيل ، 5-يودوراسيل ، 2-أمينوبورين ، 2،6-ديامينوبورين) تكمن في حقيقة أنها تحفز الطفرات فقط عند تعرضها لتكرار جزيئات الحمض النووي والحمض النووي الريبي. الأكثر دراسة هي 5-بروموراسيل و 2-أمينوبورين. الثايمين هو اليوراسيل ، حيث يتم استبدال ذرة الهيدروجين (H) في إحدى مجموعات CH بمجموعة ميثيل (CH 3) - ميثيلوراسيل. ومع ذلك ، في اليوراسيل ، يمكن استبدال ذرة الهيدروجين هذه بذرة أخرى ، مثل البروم (Br). نتيجة لهذا الاستبدال ، يتم الحصول على مركب جديد - بروموراسيل ، وهو نظير الثايمين. بنية الحلقة الرئيسية في كلا المركبين هي نفسها تمامًا ، والفرق موجود فقط في مجموعة واحدة (Br بدلاً من CH 3).

الطفرات التي تحدثها مركبات الألكلة، تتجلى من خلال بدائل بسيطة (انتقالية) ومعقدة (تحويل) في جزيء الحمض النووي. تتم إزالة البيورينات (الغوانين بشكل أساسي) من الحمض النووي ، واعتمادًا على النيوكليوتيدات التي توجد مقابل الفجوة أثناء التكاثر ، إما أن تحدث طفرة من النوع البديل أو لا تحدث على الإطلاق. تتضمن هذه المجموعة من المواد مركبات الألكلة - غاز الخردل ونظائره ، إيثيلينيمين ونظائره - إيثيل ميثان سلفونات وإيثيل إيثان سلفونات ، إلخ. يتسبب إيثيل ميثان سلفونات وإيثيل إيثان سلفونات في ألكلة الجوانين وبدرجة أقل ، الأدينين. ينتج عن هذا التحلل المائي للرابطة بين قاعدة البيورين والسكر وفقدان قاعدة البيورين. وقد ثبت أن هذه المركبات تسبب الطفرات الجينية مع مرض نيوكاسل وفيروسات التهاب الدماغ الذي ينقله القراد.

التأثير المطفر لهيدروكسيلامينيتكون من تكوين بدائل أساسية بسيطة في جزيء الحمض النووي (يعتمد الاتجاه على نوع الحمض النووي للفيروس). في الفيروسات المحتوية على الحمض النووي ، يتفاعل هذا الطفرة حصريًا مع السيتوزين. في الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي ، يتفاعل مع كل من السيتوزين واليوراسيل ، مما يؤدي إلى استبدال السيتوزين باليوراسيل والعكس بالعكس.

بمساعدة الهيدروكسيلامين ، تم إحداث طفرات في فيروسات الهربس ومرض نيوكاسل وشلل الأطفال. لا يمكن للطفرات العفوية لفيروس الهربس البسيط (على أساس الحساسية لمثبطات الأجار) أن تعود تحت تأثير الهيدروكسيلامين ، وبالتالي فهي ناتجة عن استبدال HC بـ AT.

توليف ودرس أحد نظائر الهيدروكسيل أمين - هيدروكسي ميثيل هيدروكسي أمين ، الذي يتفاعل فقط مع السيتوزين ، ولكن ليس مع RNA uracil ، أي لديه خصوصية أعلى واتجاه واحد لعمل الطفرات.

ينتمي الهيدرازين ، الذي يعمل فقط على قواعد البيريميدين ، إلى المواد التي تغير القواعد الكيميائية في جزيء الحمض النووي الساكن.

التأثير المطفر للعوامل البينيةهي قدرة المركبات على التوافق بين المنعطفات في جزيء الحمض النووي - ظاهرة الإقحام. عندما يتم إدخال أكريدين بين قواعد الحمض النووي ، تتغير المسافة بينهما بمقدار 0.34-0.7 نانومتر. تمت دراسة التأثير المطفر للأكريدين بشكل رئيسي على العاثيات.

في الفيروسات البشرية والحيوانية ، يسببها البروفلافين أنواع مختلفةالطفرات عند التعرض للفيروس داخل الخلايا لشلل الأطفال والتهاب الدماغ الذي ينقله القراد وجدري البقر. بالاقتران مع الضوء المرئي ، فإن صبغات الأكريدين لها تأثير مميت واضح على الفيروسات المحتوية على الحمض النووي.

مركبات النيتروسو (N-nitrosomethylurea ، N-nitrosoethylurea ، 14-methyl-M-1-nitpo-N-nitrosoguanidine) ومشتقاتها لها تأثير مطفر. في درجة الحموضة القلوية ، يكون التأثير المطفر لمركبات النيتروز ناتجًا عن الديازوميثان الناتج ، وفي درجة الحموضة الحمضية ، حمض النيتروز.

بالنسبة للفيروسات البشرية والحيوانية ، يعتبر الفورمالديهايد أيضًا مطفرًا ؛ تم تحريض المسوخ في فيروس شلل الأطفال وفيروس التهاب الدماغ والنخاع الخيلي الغربي عند تعرضهم لـ RNA المنقى والفيروس داخل الخلايا ، على التوالي. آلية عمل الفورمالديهايد المطفر ليست مفهومة جيدًا.

التأثير المطفر لحمض النيتروزهو تغيير القواعد في جزيء حمض نووي مستريح. الأكثر دراسة هي حمض النيتروز (HNO 2) وهيدروكسيلامين. حمض النيتروز كمادة مطفرة يزيل أمين القواعد العضوية [يشق جزيئات المجموعة الأمينية (NH 2)].

نتيجة لعمل حمض النيتروز ، يتحول الأدينين (A) إلى هيبوكسانثين (Gk) ، والجوانين (G) إلى زانثين (K) ، والسيتوزين (C) إلى اليوراسيل (U). القواعد العضوية منزوعة الأملاح لها خصائص جديدة.

المطفرات الجسدية. تم اكتشاف التأثير المطفر لدرجات الحرارة المرتفعة (40-50 درجة مئوية) بواسطة E.Frez في تجربة مع العاثية T4 و Yu.3. Gendon أثناء معالجة RNA لفيروس شلل الأطفال. تعمل درجة الحرارة على تعزيز إزالة البيورينات (الغوانين ، في الغالب الجوانين) من الحمض النووي.

عندما يتم نسخ هذا الحمض النووي ضد الفجوة الناتجة عن فقدان البيورين ، يمكن تضمين أي نيوكليوتيدات في السلسلة المركبة. إذا تم تشغيل قاعدة ، والتي لم تكن موجودة من قبل في هذا المكان ، فهذا يعني ظهور طفرة (انتقال أو تحويل).

التأثير المطفر للأشعة فوق البنفسجية. تتفاعل الأشعة فوق البنفسجية (UV) مع جزيئات الحمض النووي و "تمتصها" القواعد العضوية ، خاصة عند الطول الموجي 260-280 نانومتر. الثايمين (T) واليوراسيل (U) والسيتوزين (C) أكثر حساسية للأشعة فوق البنفسجية من الأدينين (A) والجوانين (G). عند التشعيع ، يتغير هيكل هذه البيريميدين ؛ اثنين من جزيئات الثايمين المتجاورة تتزاوج مع بعضها البعض ، لتشكيل ما يسمى ثايمين ثايمرز.

لأول مرة ، تم تحديد التأثير المطفر للأشعة فوق البنفسجية على العاثيات من قبل العالم الأمريكي كريجر (1958) ، ثم بواسطة إلمر وكابلان (1959).

أمثلة: تم الحصول على طفرة في فجوة القرص المضغوط خارج الخلية بواسطة A. S. Krivinsky ، باستخدام طريقة التعرض للأشعة فوق البنفسجية لفيروس داخل الخلايا ، كان من الممكن الحصول على طفرات لفيروس مرض نيوكاسل الذي يختلف عن السلالة الأصلية في التكاثر في ثقافة الخلية.

تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية ، تم الحصول على طفرة صغيرة من البلاك لفيروس التهاب الدماغ والنخاع الخيلي الغربي (WEE) ، والذي له نمط ظاهري S ثابت في ثقافة الخلية في FEC. تم تحديد إمكانية الحصول على طفرات تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية على فيروس متكاثر وحمضه النووي ، حيث تحدث الاضطرابات الهيكلية للحمض النووي الريبي: يشكل اليوراسيل الجير والهيدرات.

هناك ثمانية عوامل على الأقل تؤثر على كفاءة واتجاه الطفرات:

1) طبيعة الطفرات ؛

2) ميزات محددة للفيروس. في ظل نفس الظروف التجريبية ، يمكن لنفس الطفرات أن تحدث طفرات مختلفة في فيروسات مختلفة وحتى في سلالات من نفس الفيروس ؛

3) فترة تفاعل الفيروس مع الخلية. يمكن أن تحدث الطفرات عندما تعمل المطفرات على الأشكال الخاملة والنباتية للفيروس. في الحالة الثانية ، لا يرتبط تأثير الطفرات الجينية بإمكانية اختراق الطفرة في الخلية فحسب ، بل يرتبط أيضًا بإمكانية ارتباط لا ينفصم بتكاثر الجينوم الفيروسي.

في مراحل مختلفة من التكاثر ، تختلف حساسية المادة الوراثية للفيروس تجاه عمل المطفرات ، وهو ما يظهر بشكل خاص في الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي مع جينوم وحيد الشريطة. على سبيل المثال ، تم استخدام الإيثيلين أمين لأول مرة بنجاح للحث على حدوث طفرات في فيروسات الفقاريات عند تعرضها لتكاثر مجموعة من فيروس التهاب الدماغ المنقولة بالقراد.

تم تحديد اعتماد التأثيرات المميتة والمطفرة للمادة على مرحلة تكاثر الفيروس: لوحظ أكبر تأثير مطفر وقاتل عند التعرض لهذا المطفر في أول ساعتين من الفترة الكامنة ، أي في المرحلة الأولية من تشكيل الأشكال التكرارية.

4) عدد المضاعفات التي تحدث في الفيروس بعد التعرض للطفرات ؛

5) انتقائية تفاعل المطفر مع جينات الفيروس. تعتمد فعالية وخصوصية عمل المطفرات على تركيز المطفر ، ودرجة الحموضة ، وتركيب الملح في الوسط ، وعدد من العوامل الأخرى. بالنسبة للعديد من المطفرات ، تم العثور على علاقة مباشرة بين شدة الطفرات والجرعة. ومع ذلك ، مع زيادة الجرعة وزيادة تأثير الطفرات ، ينخفض أيضًا بقاء الفيروس. هناك علاقة رياضية بين القيمة التي تحدد تواتر الطفرات وبقاء الأخيرة ؛

6) ظروف المعالجة (الرقم الهيدروجيني للوسط ، تكوينه ، درجة الحرارة) ؛

7) نوع النظام الخلوي.

8) ظروف الزراعة. تعتمد الطفرات المستحثة على تكوين الوسط الغذائي الذي يوجد فيه نظام "الخلية الفيروسية". في حالة عدم وجود الثايمين في وسط النمو ، يحدث اندماج أكثر كثافة لـ 5 بروموراسيل في الحمض النووي.

يكون تأثير العوامل المطفرة المدرجة على الفيروس الأصلي (الأصلي) أقل فعالية ، ويرجع ذلك إلى:

قلة وصول الحمض النووي الفيروسي إلى المطفرات غير القادرة على اختراق الغلاف البروتيني للفيروس ؛
تأثير استقرار معين للبروتين الفيروسي ، الذي له روابط داخلية وثيقة مع الحمض النووي.

استقرار متحولة. ليست كل الطفرات التي تشكلت تحت تأثير المطفرات مستقرة بشكل متساوٍ. ترتبط الاختلافات في الثبات بآليات جزيئية مختلفة لعمل المطفرات المستخدمة. المسوخات التي يتم الحصول عليها تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، والبيئة الحمضية ، والأشعة فوق البنفسجية والموجات فوق الصوتية تعطي حوالي 20٪ انعكاسات. هذا يرجع إلى حقيقة أنها تسبب تغيرات محلية بشكل رئيسي في الحمض النووي الفيروسي ، مما يؤدي إلى استبدال القواعد الفردية. عند التعرض للبروفلافين ، كانت جميع المسوخات مستقرة تمامًا. تحدث الطفرات بسبب عمليات الحذف أو الإدراج الأساسي. عند الحصول على سلالات فيروس اللقاح عن طريق تعريض الفيروس للمطفرات ، يُنصح باستخدام المطفرات التي تسبب تغييرات أعمق في الشفرة الجينية ، مثل التسربات أو عمليات الإدخال ، لأن هذه الطفرات لها خصائص وراثية مستقرة.

الطفرات الناتجة عن ممرات (تكيف) الفيروسات. يمكن أن تنشأ أيضًا مجموعات متحولة من الفيروسات نتيجة لتكيفها مع الأنظمة البيولوجية في المختبر (مزارع الخلايا) وفي الجسم الحي (الحيوانات ، أجنة الدجاج).

الطفرات في ممرات الحيوانات. عند تكييف الفيروسات مع الحيوانات الحساسة بشكل طبيعي أو الأنسجة غير المتجانسة للحيوانات المعرضة للتجربة ، فإن العديد من العوامل لها أهمية حاسمة في العمل:

خصائص الفيروس وطريقة إدخاله. خصائص السلالة هي أيضا ذات أهمية كبيرة. على سبيل المثال ، تتطلب سلالات مختلفة من فيروس داء الكلب في الشوارع أعدادًا مختلفة من الممرات للتحول إلى سلالة فيروسية ثابتة ؛
نوع وعمر الحيوان. من الأهمية بمكان إضعاف مقاومة المضيف (التعرض للكورتيزون ، ودرجة الحرارة ، وإشعاع بيتا ، وما إلى ذلك).

هناك العديد من الأمثلة على تأثير الأنواع الحيوانية المستخدمة في المقاطع على تغيير الخصائص البيولوجية للفيروس.

أمثلةالتي كانت لها نتيجة إيجابية في شكل الحصول على لقاحات حية مستقرة وراثيا غير ضارة:

1) عن طريق الممرات التسلسلية لفيروس داء الكلب (سلالة Flury) عبر دماغ دجاج عمره يوم واحد ثم في أجنة الدجاج (عدوى في كيس الصفار) ، تم الحصول على سلالة لقاح (مثبت فيروسي) ، غير ممرضة الأرانب والفئران والكلاب (خيارات Hep و Lep) ؛

2) أدت الممرات المتعددة لفيروس الحمى الصفراء عبر دماغ الفئران إلى زيادة كبيرة في الخصائص العصبية للفيروس لدى الفئران وفقدت خصائص الإمراضية للقرود. بعد 258-260 مقطعًا ، تم استخدام الفيروس المعدل منذ عام 1939 لتحصين الناس ضد هذه العدوى ؛

3) أدت الممرات الطويلة لفيروس الطاعون البقري عبر جسم الماعز إلى إضعاف ضراوتها للحيوانات المعرضة للإصابة. في عام 1948 ، تم الحصول على نسخة مخففة من الفيروس ، والتي تستخدم لتحصين الماشية (سلالة إدواردز) ؛

4) وبالمثل ، قام ناكامورا ومياماتو بتكييف فيروس الطاعون البقري (سلالة L) للأرنب ، والذي يستخدم كلقاح حي فعال للغاية ؛

5) من خلال ممرات على الفئران وخنازير غينيا ، كان من الممكن تحويل الطبيعة الموجه للأحشاء لفيروس سُّل الحصان إلى نوع موجه للأعصاب والحصول على سلالات لقاح غير ضارة بالخيول ؛

6) الممرات طويلة المدى لفيروس الحمى القلاعية عبر جسم الأرانب أو الفئران حديثي الولادة أدت بمرور الوقت إلى توهين الفيروس فيما يتعلق بالماشية. في الوقت نفسه ، لم يتغير نوع الانتماء ؛

7) نتيجة لسلسلة من ممرات فيروس الأنفلونزا (الأكثر تغيرًا في كل من الظروف التجريبية والطبيعية) في الفئران (الإعطاء عن طريق الأنف) ، اكتسبت قابلية عالية للإصابة بهذه الحيوانات ، وفي نفس الوقت فقد قدرتها المرضية للبشر. في السلالات المتكيفة مع الفئران ، تغير عدد من الخصائص الأخرى أيضًا: الحساسية المثبطة ، المقاومة الحرارية ، إلخ. وهذا يشير إلى تغييرات عميقة في وراثة الفيروس.

الطفرات خلال الممرات في أجنة الصيصان. كما لوحظ التباين الوراثي للفيروسات أثناء مرورها على أجنة الدجاج. تم الحصول على سلالات اللقاح للوقاية من التهاب الشعب الهوائية المعدي ، والتهاب الحنجرة والحنجرة عند الطيور ، ونزلات الكلاب ، واللسان الأزرق ، والطاعون البقري ، ومرض نيوكاسل ، إلخ.

الطفرات في الممرات في مزارع الخلايا. تنمو العديد من الفيروسات بنجاح وتضعف في مزارع الخلايا والأنسجة:

بعد ممرات طويلة في زراعة الأنسجة الباقية من أجنة الدجاج ، فقد فيروس الحمى الصفراء خصائصه الموجه للأعصاب والأحشاء ، محتفظًا بقدرته المناعية. تم استخدام السلالة 17D التي تم الحصول عليها بنجاح كلقاح حي ؛
تلقى عددًا من السلالات الموهنة من فيروس شلل الأطفال (ثلاثة أنواع) عن طريق المرور في مزرعة خلايا الكلى للقرود. اللقاح المحضر من هذه السلالات غير ضار للإنسان ، ويسبب مناعة شديدة وطويلة الأمد ، ويوفر مناعة للسلالات البرية لفيروس شلل الأطفال المنتشر في الطبيعة ؛
عن طريق طريقة المرور بالاشتراك مع الانتقاء في زراعة الخلايا لفيروس الطاعون البقري (سلالة LIII Nakamura) ، تم الحصول على سلالة اللقاح الموضعي الموضعي LT الموهن.

هناك العديد من التقارير حول الحصول على سلالات مناعية موهنة وراثيًا لفيروس مرض الحمى القلاعية والتهاب القصبات الأنفية المعدية والإسهال الفيروسي والورم المخاطي في الأرانب ونظير الإنفلونزا 3 في الماشية أثناء التكيف مع أنواع مختلفةمزارع الخلايا.

أسباب حدوث الطفرات في عملية التكيف. التغيير في خصائص الفيروس خلال الممرات يحدث في خطوات. في المقاطع الأولى ، تم العثور بشكل أساسي على الفيروسات التي غيرت أي سمة وراثية واحدة. مع زيادة عدد الممرات في السكان ، يتم الكشف عن الفيروسات التي غيرت صفتين وراثيتين أو أكثر ؛ يتزايد عدد هذه الجسيمات باستمرار ، وفي المستقبل ، في الغالبية العظمى من الجسيمات الفيروسية ، لوحظ تغيير في العديد من الصفات الجينية.

تعتمد آلية التباين الوراثي للتعداد الفيروسي خلال الممرات على عمليتين: الطفرة والاختيار. في كلتا العمليتين ، تلعب البيئة الخارجية دورًا مهمًا ، وهي محفز للطفرة وعامل انتقائي.

إذا تمت زراعة مجموعة فيروسية غير متجانسة ، والتي تشتمل على جزيئات فيروسية معدلة وأصلية ، في ظل ظروف طبيعية ، فإن ارتدادها يحدث. على سبيل المثال ، أظهرت الدراسات التي أجريت على النوع 3 من فيروس شلل الأطفال الموهن أن عودة الصفات المتغيرة يمكن أن تترافق ليس فقط مع عدم تجانس السكان الفيروسي ، ولكن أيضًا مع وجود جزيئات فيروسية ذات استقرار منخفض للخصائص الوراثية في مجموعة سكانية متجانسة وراثيًا .

تراكم عدد كبير من الحقائق حول تنوع الفيروس الذي يسببه المضيف (الاختلاف الذي يتحكم فيه المضيف). تكمن التغييرات في حقيقة أن الخلية تؤثر على طبيعة مكونات الفيروس المركب فيها. لا تؤثر مثل هذه التعديلات على تسلسل النوكليوتيدات في جينوم الفيروس. يتم وصفها في العاثيات المحتوية على الحمض النووي ، وفيروس سينداي ، ومرض نيوكاسل ، والأنفلونزا ، وما إلى ذلك. يمكن تعديل تكوين البروتينات المشفرة في جينوم الفيروس بواسطة الخلية المضيفة. ويرجع ذلك إلى وجود أشكال مطفرة خاصة من الحمض النووي الريبي (tRNA) في الخلية مع ضعف المراسلات بين anticodon وكودون الحمض الأميني المقابل.

من الممكن حدوث تعديلات بسبب تضمين مكونات الخلية المضيفة (بشكل أساسي البروتينات والدهون) في الجسيم الفيروسي: فيروسات المخاطية ، الفيروسات المخاطانية ، التي يكون غلافها عبارة عن غشاء خلوي معدل. يحتوي هذا الغشاء على كل من الدهون الخلوية والبروتينات الخلوية للمضيف. لذلك ، عندما تتغير الخلية المضيفة (نظام الخلية أو أنواع الكائنات الحية) ، تتغير المستضدات الخلوية أيضًا في بنية غلاف الفيروس.

ترتبط المتغيرات الأنتيجينية لفيروسات ألفا والفيروسات المصفرة بظروف الاستنبات في أنظمة مضيفة مختلفة. يتم تضمين مكونات البروتين للخلايا المضيفة في غلاف الفريون الفائق السرعة ، مما يتسبب في تغييرات في خصائصها المستضدية.

وبالتالي ، يمكن للخلية المضيفة أن تؤثر بشكل كبير على النمط الظاهري للفيروس أو تمنع تكاثره (جزئيًا أو كليًا).

عواقب الطفرات:

التغيير في مظاهر النمط الظاهري في ظل الظروف العادية. على سبيل المثال ، حجم اللويحات تحت هلام أجار يزيد أو ينقص ؛ يزيد أو ينقص الفوعة العصبية لأنواع حيوانية معينة ؛ يصبح الفيروس أكثر حساسية لعمل عامل العلاج الكيميائي ، وما إلى ذلك. قد تتعلق الطفرات المورفولوجية أو الهيكلية بحجم الفيروس ، والبنية الأولية للبروتينات الفيروسية ، والتغيرات في الجينات التي تحدد الإنزيمات الخاصة بالفيروس في وقت مبكر ومتأخر والتي تضمن تكاثر الفيروس
طفرة قاتلة تعطل تخليق أو وظيفة بروتين حيوي خاص بالفيروس ، مثل البلمرة الفيروسية ؛
طفرة قاتلة مشروطًا يحتفظ فيها بروتين خاص بالفيروس بوظائفه في ظل ظروف مثالية معينة له ويفقد وظائفه في ظل ظروف غير مواتية. مثال على هذه الطفرات حساسة لدرجة الحرارة (من الإنجليزية حساسة لدرجة الحرارة) - طفرات ts ، حيث يفقد الفيروس القدرة على التكاثر في درجات حرارة مرتفعة (39-42 درجة مئوية) ، مع الحفاظ على هذه القدرة في درجات حرارة النمو العادية ( 36-37 درجة مئوية).

اختيار المسوخ. عند العمل مع الكائنات المعدلة ، من المهم دراسة التباين الطفري لفيروس معين واختيار الطفرات ذات الأهمية. للاختيار ، يتم تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للطفرات:

العلاقة بين التغيير في سمة معينة (علامة) والفوعة (تفاعلية ، مناعة وخصائص أخرى للفيروس) - التباين في الصفات الجينية في المسوخ ؛
طبيعة النمط الظاهري المتحور: القدرة على التكاثر في نظام معين ، المقاومة الحرارية ، التراص الدموي ، التحلل الدموي وغيرها من الخصائص.

نظرًا لأن خصائص السكان ككل تمت دراستها في علم الفيروسات ، فإن عملية الاختيار ضرورية لإظهار التغيير في وراثة الفيروس ، أي إنشاء مثل هذه الظروف التي يكون فيها التكاثر السائد للجسيمات الفيروسية ذات الوراثة المتغيرة يحدث. نتيجة لذلك ، ستتألف المجموعة الفيروسية بأكملها من فيريونات متحولة وراثية متجانسة.

عند الحصول على مجموعة سكانية متجانسة وراثيًا في الدراسات التجريبية ، يتم استخدام طرق الاختيار التالية:

عزل الحيوانات المستنسخة من بثرات مفردة على الغشاء المشيمي لجنين الفرخ ؛
اختيار الحيوانات المستنسخة من اللويحات في زراعة الخلايا ؛
اختيار طريقة الحد من التخفيفات ؛
الاختيار عن طريق الامتزاز الانتقائي والشطف ؛
اختيار الممر في ظل ظروف الزراعة المعدلة.

بالنسبة للتحليل الجيني ، تكون الصفات المناسبة فقط هي التي يمكن اكتشافها بسهولة ، وتكون مستقرة بدرجة كافية ، وتتحكم فيها طفرة واحدة. في فيروسات الحيوانات ، لا يتحكم العديد من الجينات في السمات المعقدة مثل الإمراضية والفوعة والتركيب المستضدي.

حاليًا ، يتم اختيار طفرات فيروسات الحيوانات بناءً على تحليل الطفرات المميتة المشروطة. جميع المسوخات المميتة المشروط من هذه الفئة (على سبيل المثال ، جميع طفرات ts) لها سمة مشتركة واحدة ولا يمكن تمييزها ظاهريًا في معظم الحالات. أحد أسباب ظهور حساسية ts نتيجة للطفرة هو تغيير في البنية الأساسية للبروتين ، مثل الإنزيم. علاوة على ذلك ، فإن هذا التغيير هو أن الإنزيم يعمل عند درجة حرارة متساهلة ، وتؤدي الزيادة (النقص) في درجة الحرارة إلى تغيير شكله بقوة أكبر من تكوين البروتين من النوع البري ، ويؤدي إلى غياب النشاط الأنزيمي في البروتين الطافر. .

إذا وجدت خطأً ، فيرجى تحديد جزء من النص والنقر السيطرة + أدخل.

مقدمة

من المستحيل تحسين سلامة وإنتاجية حيوانات المزرعة دون مزيد من التحسين للخدمات البيطرية لتربية الحيوانات. من بين التخصصات البيطرية ، مكان مهم ينتمي إلى علم الفيروسات. يجب أن يعرف الطبيب البيطري الحديث ليس فقط الجانب السريري والمرضي للمرض ، بل يجب أن يكون لديه أيضًا فهم واضح للفيروسات وخصائصها وطرق التشخيص المختبري وخصائص المناعة بعد العدوى وما بعد التطعيم.

تغير الفيروسات خصائصها سواء في الظروف الطبيعية للتكاثر أو في التجربة. يمكن أن تكمن عمليتان أساسيتان في التغيير الوراثي في خصائص الفيروسات: 1) الطفرة ، أي تغيير في تسلسل النيوكليوتيدات في جزء معين من جينوم الفيروس ، مما يؤدي إلى تغيير ظاهري واضح في الخاصية ؛ 2) إعادة التركيب ، أي تبادل المادة الوراثية بين فيروسين متقاربين ، لكنهما يختلفان في الخصائص الوراثية.

طفرة في الفيروسات

طفرة - التباين المرتبط بتغيير في الجينات نفسها. يمكن أن يكون متقطعًا ومتقطعًا ويؤدي إلى تغييرات مستمرة في الخصائص الوراثية للفيروسات. تنقسم جميع طفرات الفيروسات إلى مجموعتين:

· تلقائي؛

· الناجم عن؛

وفقًا لطولها ، يتم تقسيمها إلى نقطة وانحراف (تغييرات تؤثر على جزء كبير من الجينوم). تحدث الطفرات النقطية نتيجة استبدال أحد النوكليوتيدات (للفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي). يمكن أن تنعكس هذه الطفرات أحيانًا ، وتستعيد بنية الجينوم الأصلية.

ومع ذلك ، فإن التغيرات الطفرية قادرة أيضًا على التقاط مناطق أكبر من جزيئات الحمض النووي ، أي عدة نيوكليوتيدات. في هذه الحالة ، يمكن أن تحدث عمليات التسرب والإدخال والإزاحة (الإزاحة) لأقسام كاملة وحتى انعطاف الأقسام بمقدار 180 درجة (ما يسمى الانقلابات) ، كما يمكن أن تحدث تحولات إطار القراءة - إعادة ترتيب أكبر في بنية الأحماض النووية ، وبالتالي ، انتهاكات المعلومات الجينية.

ولكن لا تؤدي الطفرات النقطية دائمًا إلى تغيير في النمط الظاهري. هناك عدد من الأسباب لعدم ظهور مثل هذه الطفرات. واحد منهم هو انحطاط الشيفرة الجينية. يتدهور كود تخليق البروتين ، أي أن بعض الأحماض الأمينية يمكن ترميزها بعدة توائم (كودونات). على سبيل المثال ، يمكن ترميز ليسين الأحماض الأمينية بستة توائم. لهذا السبب ، إذا تم استبدال ثلاثي CUU في جزيء RNA ، بسبب بعض التأثيرات ، بـ CUC ، CUA بواسطة CUG ، فسيظل ليسين الأحماض الأمينية مدرجًا في جزيء البروتين المركب. لذلك ، لن يتم انتهاك بنية البروتين ولا خصائصه البيولوجية.

تستخدم الطبيعة لغة خاصة من المرادفات ، واستبدال كودون بآخر ، تضع نفس المفهوم (الأحماض الأمينية) فيها ، وبالتالي تحافظ على هيكلها الطبيعي ووظيفتها في البروتين المركب.

شيء آخر هو عندما يتم ترميز بعض الأحماض الأمينية بواسطة ثلاثة توائم واحد فقط ، على سبيل المثال ، يتم ترميز توليف التربتوفان بواسطة ثلاثي UGG واحد فقط ولا يوجد بديل ، أي مرادف. في هذه الحالة ، يتم تضمين بعض الأحماض الأمينية الأخرى في البروتين ، مما قد يؤدي إلى ظهور سمة متحولة.

يحدث الانحراف في العاثيات بسبب حذف (تسرب) أعداد مختلفة من النيوكليوتيدات ، من زوج واحد إلى تسلسل يحدد وظيفة أو أكثر من وظائف الفيروس. تنقسم الطفرات العفوية والمستحثة أيضًا إلى الأمام والعكس.

يمكن أن يكون للطفرات عواقب مختلفة. في بعض الحالات ، تؤدي إلى تغيير في مظاهر النمط الظاهري في ظل الظروف العادية. على سبيل المثال ، يزيد حجم اللويحات الموجودة أسفل طلاء الأجار أو ينقص ؛ يزيد أو ينقص الفوعة العصبية لأنواع حيوانية معينة ؛ يصبح الفيروس أكثر حساسية لعمل عامل العلاج الكيميائي ، إلخ.

في حالات أخرى ، تكون الطفرة قاتلة لأنها تعطل تخليق أو وظيفة بروتين حيوي خاص بالفيروس ، مثل البوليميراز الفيروسي.

في بعض الحالات ، تكون الطفرات قاتلة بشكل مشروط ، لأن البروتين الخاص بالفيروس يحتفظ بوظائفه في ظل ظروف معينة ويفقد هذه القدرة في ظل ظروف غير سامية (غير سامية). المثال النموذجي لمثل هذه الطفرات حساس لدرجة الحرارة - طفرات ts ، حيث يفقد الفيروس القدرة على التكاثر في درجات حرارة مرتفعة (39-42 درجة مئوية) ، مع الاحتفاظ بهذه القدرة في درجات حرارة النمو العادية (36-37 درجة مئوية) .

قد تتعلق الطفرات المورفولوجية أو الهيكلية بحجم الفيروس ، والبنية الأولية للبروتينات الفيروسية ، والتغيرات في الجينات التي تحدد الإنزيمات الخاصة بالفيروس في وقت مبكر ومتأخر والتي تضمن تكاثر الفيروس.

وفقًا لآليتها ، يمكن أن تكون الطفرات مختلفة أيضًا. في بعض الحالات ، يحدث الحذف ، أي فقدان واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات ، وفي حالات أخرى ، يتم إدخال واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات ، وفي بعض الحالات ، يتم استبدال أحد النوكليوتيدات بآخر.

يمكن أن تكون الطفرات مباشرة وعكسية. تغير الطفرات المباشرة النمط الظاهري ، وتستعيده (الانتكاسات) العكسية. تكون الانعكاسات الحقيقية ممكنة عندما تحدث طفرة خلفية مع الضرر الأساسي ، والانعكاسات الزائفة إذا حدثت الطفرة في جزء آخر من الجين المعيب (كبت الطفرة داخل الجين) أو في جين آخر (كبت الطفرة خارج الجين). إن الانعكاس ليس حدثًا غير شائع ، حيث أن المرتددين عادة ما يكونون أكثر تكيفًا مع نظام خلوي معين. لذلك ، عند الحصول على طفرات ذات الخصائص المرغوبة ، على سبيل المثال ، سلالات اللقاح ، يجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار رجوعها المحتمل إلى النوع البري.

تختلف الفيروسات عن الممثلين الآخرين للعالم الحي ليس فقط في حجمها الصغير ، وقدرتها الانتقائية على التكاثر في الخلايا الحية ، والسمات الهيكلية للمادة الوراثية ، ولكن أيضًا في التباين الكبير. قد تتعلق التغييرات بالحجم والشكل والإمراضية والبنية المستضدية وتورم الأنسجة ومقاومة التأثيرات الفيزيائية والكيميائية وخصائص الفيروسات الأخرى. تكتسب أهمية أسباب وآليات وطبيعة التغيير أهمية كبيرة في الحصول على سلالات اللقاح اللازمة للفيروسات ، وكذلك في تطوير تدابير فعالة لمكافحة الأوبئة الوبائية الفيروسية ، والتي من خلالها ، كما هو معروف ، يمكن لخصائص الفيروسات بشكل كبير تغيير أحد أسباب القدرة العالية نسبيًا للفيروسات على تغيير خصائصها.هو أن المادة الوراثية لهذه الكائنات الدقيقة أقل حماية من تأثيرات البيئة الخارجية.

يمكن أن يحدث تحور الفيروسات نتيجة للتغيرات الكيميائية في السيسترونات أو انتهاك تسلسل موقعها في بنية جزيء الحمض النووي الفيروسي.

اعتمادًا على الظروف ، يتم تمييز التباين الطبيعي للفيروسات ، التي يتم ملاحظتها في ظل ظروف التكاثر العادية ، والاصطناعية ، التي يتم الحصول عليها في عملية العديد من الممرات الخاصة أو عن طريق تعريض الفيروسات لعوامل فيزيائية أو كيميائية خاصة (المطفرة).

في ظل الظروف الطبيعية ، لا يظهر التباين في جميع الفيروسات بالطريقة نفسها. هذه الميزة أكثر وضوحا في فيروس الأنفلونزا. يخضع فيروس البنغول لتقلبات كبيرة. يتضح هذا من خلال وجود عدد كبير من المتغيرات في أنواع مختلفة من هذه الفيروسات ، والتغيرات المهمة في خصائصها المستضدية في نهاية كل وبائية نباتية تقريبًا.

2) إعادة التركيب ، أي تبادل المادة الوراثية بين فيروسين متقاربين ، لكنهما يختلفان في الخصائص الوراثية.

طفرة في الفيروسات

الطفرة هي التباين المرتبط بالتغيير في الجينات نفسها. يمكن أن يكون متقطعًا ومتقطعًا ويؤدي إلى تغييرات مستمرة في الخصائص الوراثية للفيروسات. تنقسم جميع طفرات الفيروسات إلى مجموعتين:

· تلقائي؛

· الناجم عن؛

ومع ذلك ، فإن التغيرات الطفرية قادرة أيضًا على التقاط مناطق أكبر من جزيئات الحمض النووي ، أي عدة نيوكليوتيدات. في هذه الحالة ، يمكن أن تحدث عمليات التساقط والإدخال والإزاحة (الإزاحة) لأقسام كاملة وحتى انعطاف الأقسام بمقدار 180 درجة (ما يسمى الانقلابات) ، يمكن أن تحدث أيضًا تحولات إطار القراءة - إعادة ترتيب أكبر في بنية الأحماض النووية ، و وبالتالي ، انتهاكات المعلومات الجينية.

تختلف الفيروسات عن الممثلين الآخرين للعالم الحي ليس فقط في حجمها الصغير ، وقدرتها الانتقائية على التكاثر في الخلايا الحية ، والسمات الهيكلية للمادة الوراثية ، ولكن أيضًا في التباين الكبير. قد تتعلق التغييرات بالحجم والشكل والإمراضية والبنية المستضدية وتورم الأنسجة ومقاومة التأثيرات الفيزيائية والكيميائية وخصائص الفيروسات الأخرى. تكتسب أهمية أسباب وآليات وطبيعة التغيير أهمية كبيرة في الحصول على سلالات اللقاح اللازمة للفيروسات ، وكذلك في تطوير تدابير فعالة لمكافحة الأمراض الوبائية الفيروسية ، والتي من خلالها ، كما هو معروف ، يمكن لخصائص الفيروسات بشكل كبير تغيير أحد أسباب القدرة العالية نسبيًا للفيروسات على تغيير خصائصها.هو أن المادة الوراثية لهذه الكائنات الدقيقة أقل حماية من تأثيرات البيئة الخارجية.

تردد الطفرة وآليات حدوثها

تمت دراسة الطفرات في العاثيات بشكل مكثف للغاية ، ليس فقط لغرض التحليل الجيني ، ولكن أيضًا للحصول على معلومات حول خصائص العاثيات نفسها. يختلف تواتر حدوث طفرات معينة في ذرية العاثيات ضمن نطاق واسع جدًا: على سبيل المثال ، تتشكل بعض المسوخات بتردد لا يزيد عن 10 ، بينما ينشأ البعض الآخر بتردد 10 أو أكثر. عادة ما يتم تعويض التأثير الضار لمعدل الطفرات العالية بفعل الاختيار. على سبيل المثال ، قد يتفوق طافرة الملتهمة على نوع بري ينتج عنه عائد أعلى من الملتهمة.

عادة ما يكون التكرار العالي للظهور التلقائي من سمات هذه الطفرات ، والتي يمكن أن تحدث في العديد من المواقع في نفس المكان. في تلك الحالات التي تتوافق فيها السمة الطبيعية مع الشكل الوظيفي للجين ، وتظهر السمة المتحولة نتيجة لبعض التغيير في أي نقطة من الموضع المحدد ، فإن تواتر الطفرات المباشرة سيكون أعلى من تكرار الطفرات العكسية ، لأن الطفرات العكسية يجب أن تؤدي إلى استعادة الحالة الطبيعية. في بعض الأحيان ، يكون المرتجعون في الواقع عبارة عن ارتداد زائف ، إما نتيجة للتغيرات في بعض الجينات الأخرى (الطفرات الكابتة) أو نتيجة للتغيرات في نفس الجين التي تسبب شكلًا مختلفًا ، ولكن نشطًا أيضًا ، للمنتج.

في جسيمات العاثيات الناضجة ، يكون تواتر الطفرات العفوية منخفضًا جدًا ، ولكن يمكن تحفيزها عن طريق التعرض لأي عوامل مطفرة ، مثل الأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية ، أو حمض النيتروز ، أو الهيدروكسيل أمين ، أو عوامل الألكلة. يزيل حمض النيتروز قواعد النيوكليوتيدات ، ويقوم إيثيل ميثيل سلفونات بإيثيلاتها. هيدروكسيلامين يحول الشيتوزين إلى اليوراسيل. عند الإصابة بالعاثيات المعدلة ، بسبب الأخطاء التي تحدث أثناء تكرار الحمض النووي المعدل كيميائيًا ، تحدث الطفرات ، وتحتوي ذرية الملتهمة المنبعثة من بكتيريا واحدة على جسيمات طبيعية ومتحولة. ومع ذلك ، كما هو متوقع ، فإن علاج الملتهمة المحتوية على دنا أحادي السلسلة مع مطفر ينتج استنساخًا نقيًا للطفرة.

تعتبر دراسة عملية الطفرة التي تحدث أثناء تكاثر العاثيات ذات صلة مباشرة كبيرة بتحليل تطور العاثيات. دعونا نفكر أولاً في عملية الطفرة العفوية. في الخلية البكتيرية التي حدثت فيها طفرة الملتهمة ، تتشكل العاثيات الطبيعية والمتحولة. من الواضح أن عدد جسيمات الملتهمة الطافرة الموجودة في مجموعة العاثيات الناشئة من خلية بكتيرية واحدة معينة تحددها طبيعة تكاثر العاثيات ، حيث لا يمكن تكوين الجينات الجديدة إلا عن طريق تكرار الجينات الموجودة مسبقًا. إذا كان احتمال حدوث طفرة معينة هو نفسه لكل تكرار ، فإن عدد الطفرات التي نشأت يعتمد على آلية النسخ المتماثل. على سبيل المثال ، إذا كان كل نسخة جديدةيتم تكوين الجين بشكل مستقل عن الآخرين ، ثم يكون توزيع النسخ الطافرة في ذرية العاثية من مختلف البكتيريا المصابة عشوائيًا. من ناحية أخرى ، إذا تم إعادة إنتاج كل نسخة من النسخ الناتجة بدورها ، فستحدث النسخ الطافرة في مجموعات ، أو نسخ مستنسخة ، تتكون من "أشقاء" متحولين.

تعديلات المضيف

بالإضافة إلى الطفرات ، تخضع العاثيات لتغييرات غير جينية تلعب فيها الخلية المضيفة الدور الرئيسي. هذه الظاهرة تسمى التعديلات التي يسببها المضيف. تكمن أهمية هذه التعديلات في علم الأحياء الجزيئي في أنها أثبتت قدرة البيئة داخل الخلايا على إحداث مثل هذه التغييرات في التركيب الكيميائي للمادة الوراثية ، والتي يمكن استخدامها لتحديد خطوط الخلايا التي تصنع الحمض النووي. تم اكتشاف ظواهر مماثلة لأول مرة على الحمض النووي للعاثية ، لكنها تنطبق أيضًا على أي DNA للخلية البكتيرية. هناك أيضًا ملاحظات تفيد بأن هذه الظاهرة تنطبق أيضًا على الخلايا حقيقية النواة. في حالات خاصة ، قد تنشأ حالات أكثر تعقيدًا. في بعض الأحيان يتم ملاحظة التقييد الثنائي للعاثية من قبل مضيفين ، لكنه ليس إلزاميًا.

يمكن للعاثية التي ترفضها الخلايا أن تمتص عليها وتحقن حمضها النووي. ومع ذلك ، يتم تدمير جزء من هذا الأخير بسرعة ولا يحدث النسخ المتماثل. يحدث تدهور الحمض النووي بسبب نوكليازات داخلية محددة (إنزيمات مقيدة ، أو نوكلياز R) ، والتي تكون قادرة على التعرف على أقسام معينة من الحمض النووي وتقسيمها إذا لم يتم تعديلها تحت تأثير إنزيمات M. بعد ذلك ، يتم شق الحمض النووي بواسطة نوكليازات خارجية إلى نيوكليوتيدات فردية. قد تحتوي السلالة البكتيرية على واحد أو أكثر من نوكلياز R وفي نفس الوقت إنزيمات M التي تحمي الحمض النووي للخلية. تم اقتراح تسمية ملائمة لهذه الإنزيمات. وفقًا لبعض البيانات ، فإن مواقع التعرف على نوكلياز R لا تتوافق دائمًا مع مواقع انقسام الحمض النووي ؛ ربما يكون الإنزيم قادرًا على الهجرة على طول الشريط قبل أن يجد موقعًا حيث يتم شق الحمض النووي.

الدور الوظيفي للتعديلات التي يسببها المضيف غير واضح. إنهم قادرون على حماية سلالة معينة من البكتيريا من التدمير الهائل بواسطة العاثيات التي تنمو على بكتيريا مختلفة. بشكل أكثر عمومية ، يمكن تعريف دور التعديلات على أنه الحماية ضد دخول الحمض النووي الغريب غير المقبول إلى الخلية البكتيرية و "التطعيم" اللاحق لها. ترفض البكتيريا A ، التي ترفض انتشار البكتيريا على السلالة B ، وترفض أيضًا الحمض النووي للبكتيريا B إذا تم إدخالها عن طريق الاقتران أو التنبيغ.

شعبية في الفئة: