Virusi

Virusi so stalni spremljevalci življenja, zelo verjetno od njegovih začetkov naprej. V nasprotju s celicami, obdanimi s celično steno oziroma membrano, ki imajo svoj metabolizem, je življenjski cikel virusa vezan na živo celico gostitelja. Kadar je virus v obliki delca, nima lastnega metabolizma in lahko zato zelo dolgo preždi v okolju brez hrane (energije) ali pa se celo potuhne v gostiteljskem organizmu, kot na primer virus HIV, ki se manifestira kot bolezen AIDS. Virusni delec lahko primerjamo s semenom, ki mora najprej najti plodna tla, da lahko začne rasti. Virusni substrat, iz katerega se hrani, je celica, vendar ne vsaka. Primerne so samo tiste celice, v katere lahko virus vstopi, saj dejansko »zaživi« šele takrat, ko vstopi oziroma vdre v celico. Da lahko vstopi, si pomaga z razpoznavnim mestom oziroma proteinom, ki se je na površini celice in se imenuje receptor. Vsak virus oziroma skupina virusov je tako usmerjena na specifične receptorje. Prenos med vrstami postane mogoč takrat, kadar je interakcija z receptorjem druge vrste dovolj močna, da omogoča vdor virusa v celico. Nekateri virusi, na primer virusi gripe, ebole in variacij SARS-CoV, potem vstopijo v vezikle, imenovane lizosomi, in tam izkoristijo gostitelja, da jih pomaga aktivirati. Pri virusu gripe pride do aktivacije zaradi povečanja kislosti, pri eboli in virusu SARS pa tako, da izkoristijo proteolitične encime gostitelja za aktivacijo virusnih proteinov, katere rezultat je zlitje virusne s celično membrano. Virus je torej celični zajedavec na najosnovnejšem molekularnem nivoju, ki si podredi metabolizem celice gostitelja, da začne proizvajati nove virusne delce, namesto da bi skrbela za lastno presnovo in obnovo. Ko je celica dovolj poškodovana, poči, virusni delci pa se sprostijo v okolico, kjer nato po že omenjenem mehanizmu okužijo še druge celice ali pa zapustijo organizem in se naselijo v naslednjem gostitelju.

Virusi so mikroskopsko majhni delci, veliki od 20 do 60 nm, redko do 400 nm. Za primerjavo, najmanjša bakterijska celica je velika 400 nm, človeške celice pa so veliko večje in so v povprečju velike 100 um. To pomeni, da so virusi približno 250-5000-krat manjši od povprečno velike človeške celice in zato premajhni, da bi jih lahko opazili s svetlobnim mikroskopom. Za opazovanje in detekcijo virusnih delcev zato uporabljamo elektronske mikroskope. Prvi vpogled v atomarno strukturo molekul virusa smo dobili s strukturo rastlinskega virusa imenovanega »tobačni mozaični virus« na osnovi difrakcije rentgenskih žarkov. Ta virus je bil v 30-tih letih prejšnjega stoletja tudi prvi identificirani virus, ki je bil povzročitelj nalezljive bolezni, pa ni bil bakterija. Danes vemo, da je virusov vsaj desetkrat več od bakterij in so vsepovsod: v morju, vodi, zemlji, zraku ter napadajo vse vrste celičnih oblik življenja od najmanjših bakterij do vseh mnogo celičnih organizmov. Ob pojavu nove virusne bolezni COVID-19 v Wuhanu na Kitajskem si je precejšen del znanstvenikov po vsem svetu prizadeval, da bi čim prej pridobili znanje o strukturi in delovanju povzročitelja virusa imenovanega SARS-CoV-2. Do danes po pojavu bolezni je objavljenih že več kot 1300 znanstvenih člankov, ki opisujejo virus, njegovo kužnost, epidemiologijo in poskuse zdravljenja.

Genom SARS-CoV-2 je v približno 80% enak virusu SARS-CoV, ki je pred leti, prav tako na Kitajskem, povzročil epidemijo SARS, in je v 96% enak koronavirusu BatCoV RaTG13 iz netopirja, kar so ugotovili kitajski znanstveniki in objavili februarja letos v reviji Nature. Zaradi tako velike podobnosti v genomih med obema virusoma so avtorji domnevali, da obstaja precejšna verjetnost, da je prišlo tudi do prenosa virusa SARS-CoV-2 iz netopirja na človeka. Po drugi strani pa 4-odstotna razlika v genomih tudi ni tako majhna – je večja od razlike med genomom človeka in šimpanza. Zato se zdaj razmišlja v smeri, da je bil za prenos mogoče potreben še en vmesni člen. Ta je verjetno malajski luskavec, pri katerem so našli raziskovalci corona virus, ki je še bolj podoben temu, ki ogroža ljudi . Ni dokazano. To je samo predpostavka.

Koronavirus SARS-CoV-2 je okrogle oblike s premerom nekaj manj kot 50 nm oziroma do 200 nm. Celotna struktura SARS-CoV-2 virusa še ni bila določena, obstaja pa ilustracija, ki jo uporabljajo mediji po svetu. Ta je delo Alissa Eckerta, ilustratorja medicinskih centrov združenih držav za kontrolo in preprečitve bolezni (U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC)). Koronavirusi so obdani s površinsko ovojnico, sestavljeno iz treh proteinov, imenovanih S (spike), E (envelope) in M (membrane). Vsi ti proteini vsebujejo transmembranske regije. Pregledni članek avtorjev Schoemana in Fieldinga iz maja 2019  opisuje in analizira znanje o vlogi, strukturi in pomenu proteinov iz ovojnice virusov SARS. Protein E naj bi bil ključen za ukrivljenost membrane, je pa sposoben oligomerizacije in lahko tvori dimere, trimere in pentamere – gre za oligomerizacijo, ki jo zasledimo pri ikozaedričnih virusih, vendar je za tvorbo delca poleg proteina E potreben vsaj še protein M. Oba proteina skupaj zadostujeta za tvorbo virusu podobnih delcev. Omenjena ilustracija tako zelo verjetno ne ustreza pravi strukturi, saj protein E s svojo 25 preostankov dolgo transmembransko regijo tvori oligomere, ki tvorijo pentamerne ionske kanalčke. Membrana pa je integralni del virusne ovojnice, vendar je od zunaj najbrž skrita pod proteinsko ovojnico teh dveh proteinov. Iz ovojnice štrleči »izrastki« proteina S vsebujejo receptor vezavno regijo, prek katere se virus veže na izbrane receptorje v membrani gostiteljske celice. Notranjost virusne kroglice izpolnjuje predvsem RNA, ki je virusni genom, in četrti strukturni protein N, ki pomaga pri zlaganju dolge verige RNA-ja.