Podcast on Mikrogombák és élesztőgombák biológiája

Přepis

Klára: Emlékszel arra a furcsa érzésre, amikor 2020-ban szinte megállt a világ? Zárt iskolák, üres utcák, maszkok... és mindez egyetlen láthatatlan részecske miatt, ami úgy döntött, hogy játszóteret csinál a bolygóból. Gondolkodtál már azon, hogy valami ennyire apró, ami technikailag véve még csak nem is él, ekkora káoszt tud okozni?

Matěj: Ez pontosan az a milliós kérdés, Klára. És pontosan ez a mikroszkopikus kalóz lesz a mai témánk.

Klára: Nagyszerű! A StudyFi Podcastot hallgatjátok, és ma Matéj szakértővel elmerülünk a vírusok világába.

Matěj: Akkor vágjunk is bele. Mit is képzelsz el valójában a vírus szó alatt?

Klára: Valami kicsit, rosszat, ami betegségeket okoz. Influenzát, náthát, himlőt...

Matěj: Ez egy jó elképzelés, de hiányzik a legfontosabb részlet. A vírus lényegében egy sejten kívüli szervezet. Ez azt jelenti, hogy önmagában nincs sejtje, nincs saját anyagcseréje... lényegében csak egy darab genetikai információ egy fehérjeburokban.

Klára: Várj csak, szóval amikor csak úgy lebeg a levegőben, akkor tulajdonképpen „nem él”?

Matěj: Pontosan! Életre kel, és ez a kulcsszó, csak abban a pillanatban, amikor megfertőz egy gazdasejtet. Ez egyfajta ultimátív intracelluláris parazita. Sejt nélkül nem tud szaporodni, nem tud semmit.

Klára: Szóval ez tulajdonképpen olyan, mint egy űrbéli kalóz, aki elrabol egy hajót – a mi sejtünket – és megparancsolja a legénységnek, hogy építsen további kalózhajókat?

Matěj: Ez egy teljesen tökéletes analógia! Pontosan ezt csinálja. Beilleszti a sejtbe a genetikai tervét, és a sejt fehérjeszintetizáló apparátusa, vagyis a „fehérjegyára”, újabb és újabb vírusokat kezd termelni ahelyett, amire a sejtnek szüksége lenne.

Klára: Lenyűgöző! És valójában mekkorák? Kisebbek, mint a baktériumok, ugye?

Matěj: Sokkal kisebbek. 20-tól 300 nanométerig terjedő méretről beszélünk. Hogy el tudd képzelni, ez ezerszer kisebb, mint egy emberi hajszál átmérője. Bár léteznek óriásvírusok is, mint például a Pythovirus, ami akkora, mint egy kis baktérium.

Klára: Az a tudományág, ami mindezt vizsgálja, a virológia. Egyszerű. Léteznek más hasonló „kis szörnyecskék” is?

Matěj: Igen. A vírusok mellett vannak még viroidok és prionok. A viroidok még egyszerűbbek – ez csak egy burok nélküli RNS molekula, ami főleg növényeket támad meg. A prionok pedig, az már egy teljesen más liga... ez csak egy rosszul feltekeredett fehérje, ami képes „megfertőzni” a többi fehérjét, hogy azok is rosszul tekeredjenek fel. Okozzák például az őrült tehénbetegséget.

Klára: Rendben, vissza a kalózainkhoz. Említetted a genetikai információt és a fehérjeburkot. Hogy néz ki ez együtt?

Matěj: A komplett vírusrészecskét virionnak nevezzük. Nukleokapszidból áll. Ez bonyolultan hangzik, de ez csak a genom – vagyis DNS vagy RNS – egy fehérjeburokba csomagolva, amit kapszidnak nevezünk.

Klára: És az a kapszid csak valami zacskó?

Matěj: Dehogyis, ez egy rendkívül szervezett struktúra. Kisebb egységekből, kapszomerekből áll. Ezek különböző formákba rendeződnek. Leggyakrabban vagy helikális, azaz csavarvonalas szimmetriájú – képzeld el, mint egy pálcikát vagy szálat. Például a dohány mozaikvírus.

Klára: És a másik lehetőség?

Matěj: A másik a kubikus szimmetria, leggyakrabban húszoldalú test, szaknyelven ikozaéder alakjában. Ez egy olyan forma, ami focilabdára vagy egy Dungeons & Dragons kockára emlékeztet. Ez energetikailag a legelőnyösebb módja annak, hogy a lehető legnagyobb térfogatot zárjuk be.

Klára: Szóval a vírusok Dungeons & Dragonst játszanak! És mit jelent, ha azt mondjuk, „burkos vírus”?

Matěj: Ez egy plusz réteg. Néhány vírus a gazdasejtből való távozáskor „ellop” egy darabot a sejt membránjából, és abba burkolózik. Ebbe a burokba aztán beépítik saját glikoproteinjeiket, amelyek segítenek nekik egy másik sejthez tapadni. Az influenza vagy a HIV vírus tipikus burkos vírusok.

Klára: Nézzünk befelé. Mi van a genommal? Nálunk ez egy kettős spirálú DNS. Hogy van ez a vírusoknál?

Matěj: Itt van a legnagyobb sokféleség az egész természetben! A vírusgenom lehet DNS és RNS is. Lehet egyszálú (ss, mint single-stranded) vagy kétszálú (ds, mint double-stranded). Lehet lineáris vagy kör alakú. És akár szegmentált is lehet, vagyis több részre osztott. Az influenza vírusnak például nyolc RNS szegmense van.

Klára: Azta. Ez majdnem olyan, mintha egy menüből válogathatna. És mi van ezen a genomon felírva?

Matěj: Csak a legszükségesebbek. Néhány gén, ami egyrészt strukturális fehérjéket kódol – vagyis azokat, amik a kapszidot alkotják. Másrészt pedig a nem-strukturális, funkcionális fehérjéket. Ezek azok a kulcsfontosságú eszközök, amelyekkel a vírus „átprogramozza” a sejtet.

Klára: Például?

Matěj: Például olyan enzimek, mint az RNS polimeráz vagy a reverz transzkriptáz, ami képes az RNS-t visszaírni DNS-sé, ami a retrovírusok, például a HIV specialitása. Vagy az influenza neuraminidáza, ami segít az új virionoknak leválni a sejtről és tovább fertőzni.

Klára: Rendben, tehát itt van ez a hatalmas sokféleség formákban, genomokban, fehérjékben... Hogy csinálnak ebben rendet a virológusok? Mi alapján osztályozzák a vírusokat?

Matěj: Ez egy komoly tudomány. Létezik több osztályozási rendszer. A legalapvetőbb a gazdaszervezet alapján történik. Vannak baktériumok vírusai – ezeket bakteriofágoknak nevezzük. Aztán növények, gombák, és persze állatok vírusai, ahová mi is tartozunk.

Klára: Ennek van értelme. És tovább?

Matěj: Aztán a virion szerkezete alapján osztályozzák – kubikus, fonalas, burkos, burok nélküli. De a legfontosabb rendszer, amit ma használnak, az úgynevezett Baltimore-osztályozás. És figyelj, 2024-től új binomiális nevezéktant is bevezetnek, hasonlóan az állatokhoz és növényekhez, így például az influenza vírus új neve *Alphainfluenzavirus influenzae*.

Klára: Baltimore-osztályozás? Ez úgy hangzik, mint valami kémfilm.

Matěj: Kicsit olyan, mint egy detektívtörténet. David Baltimore, Nobel-díjas tudós, egy zseniális ötlettel állt elő. Hét osztályba sorolta a vírusokat aszerint, hogy milyen genomjuk van, és ami a legfontosabb – milyen módon hoznak létre belőle mRNS molekulát, azaz hírvivő RNS-t.

Klára: Miért pont az mRNS ennyire fontos?

Matěj: Mert az mRNS egy univerzális recept, amit a gazdasejt riboszómái értenek. Akárhogy is érkezik a vírus – dsDNS, ssRNS, bármi – a végső célja mindig az, hogy mRNS-t hozzon létre, amit a sejt leolvas, és ami alapján elkezdi termelni a vírusfehérjéket. A Baltimore-séma tulajdonképpen egy térkép hét különböző stratégiáról, hogyan érhető ez el.

Klára: Nézzünk meg néhány konkrét példát. Melyik víruscsaládokat kellene ismernie minden érettségizőnek?

Matěj: Mindenképpen a Herpeszvírusok. Ez egy nagy család, ide tartozik az ajakherpesz vírusa (Herpes simplex), a bárányhimlő és az övsömör (Varicella zoster), vagy az Epstein-Barr vírus, ami fertőző mononukleózist okoz. A specialitásuk az, hogy egész életükben látens fázisban maradnak a testben.

Klára: Szóval sosem szabadulunk meg tőlük?

Matěj: Lényegében nem. Csak „alszanak” az idegsejtekben, és az immunrendszer gyengülésekor újra felébredhetnek. Aztán itt vannak a Poxvírusok, ahová a variola vírus, vagyis a fekete himlő tartozott. Ez az egyetlen emberi betegség, amit az oltásoknak köszönhetően teljesen sikerült kiirtanunk a bolygóról.

Klára: Ez a tudomány hatalmas sikere! Mi a következő?

Matěj: Mindenképpen az Adenovírusok és a Papillomavírusok. Az adenovírusok gyakori légúti fertőzéseket vagy kötőhártya-gyulladást okoznak, és ma gyakran használják őket vakcinavektorként, például az AstraZenecánál. Az emberi papillomavírusok, vagyis a HPV, szemölcsöket okoznak, és bizonyos típusai felelősek a méhnyakrákért.

Klára: Ami ellen szerencsére szintén lehet oltani. Minden vírus ilyen... egyenes vonalú?

Matěj: Dehogyis. Vegyük például a Retrovírusokat. Képviselőjük, a HIV, RNS genommal rendelkezik, de a reverz transzkriptáz enzim segítségével a sejtben átírja azt DNS-sé, és aztán beilleszti közvetlenül a mi genomunkba! Így a genetikai információnk állandó részévé válik.

Klára: Ez ijesztő. Szóval a sejt aztán örökké további vírusokat termel?

Matěj: Pontosan. És mivel az immunrendszer kulcsfontosságú sejtjeit támadja meg, fokozatosan elpusztítja azt, és a test aztán már a szokásos fertőzések ellen sem tud védekezni. Ezt az állapotot AIDS-nek nevezzük.

Klára: És mi van egy olyan klasszikussal, mint az influenza? Az hová tartozik?

Matěj: Az influenza Orthomyxovírus. Ez egy burkos RNS vírus, szegmentált genommal. És pontosan ezek a szegmensek a kulcs a veszélyességéhez. Amikor egy gazdaszervezetben, mondjuk egy sertésben, két különböző influenzatörzs találkozik, például madár- és emberi, akkor kicserélhetik a szegmenseiket.

Klára: Mintha Pokémon kártyákat cserélnél?

Matěj: Pontosan! És így egy teljesen új vírus jön létre, a felszíni fehérjék új kombinációjával, mint például a hemagglutinin (H) és a neuraminidáz (N). Az immunrendszerünk nem ismeri, és így pandémia alakulhat ki. Ezért vannak olyan elnevezések, mint a H1N1 vagy a H5N1.

Klára: És a koronavírusok? Őket valószínűleg a közelmúltbeli tapasztalataink után nem kell hosszan bemutatnunk.

Matěj: Persze. A koronavírusok szintén burkos RNS vírusok. Többnyire közönséges náthát okoznak, de időről időre megjelenik egy olyan, ami állatokról ugrik át, mint amilyen a 2003-as SARS-CoV-1 vagy a MERS, és persze a SARS-CoV-2, ami a COVID-19-et okozta.

Klára: És mi van például a kullancsencephalitisszel?

Matěj: Az a Flavivírusok közé tartozik. Ezek úgynevezett arbovírusok, mert ízeltlábúak (arthropod-borne) által terjednek. Ide tartozik a Zika vírus, a Dengue-láz vagy a sárgaláz is, amiket szúnyogok terjesztenek.

Klára: Főleg olyan vírusokról beszélünk, amik ártanak. Léteznek „jó” vírusok is? Vagy legalábbis hasznosak?

Matěj: Határozottan! Vegyük például a bakteriofágokat – olyan vírusokat, amik kizárólag baktériumokat támadnak meg. Számunkra ártalmatlanok. És ezt kezdik masszívan kihasználni. Képzeld el, hogy van egy baktériumfertőzésed a testedben, ami rezisztens minden antibiotikumra.

Klára: Ez úgy hangzik, mint a végállomás...

Matěj: De mi van, ha rájuk küldünk egy sereg specifikus fágot, amik pontosan ezt a baktériumot találják meg és pusztítják el? Ezt fágterápiának nevezik, és hatalmas reményt jelent az orvostudomány számára. Ráadásul a fágokat a molekuláris biológiában is használják, mint eszközöket gének sejtekbe való bejuttatására vagy klónozásra.

Klára: Szóval vírus, mint gyógyszer. Ez egy nagyszerű fordulat! És hogyan vizsgálják és detektálják valójában a vírusokat a laborban?

Matěj: A klasszikus módszer a sejtkultúrákon való tenyésztés, ahol az úgynevezett citopátiás hatást – vagyis a sejtek látható károsodását – figyeljük meg. De ez lassú. Ma az arany standard a PCR módszer, konkrétan a kvantitatív PCR.

Klára: Ezt már mindannyian ismerjük a covid tesztelésből.

Matěj: Pontosan. Lehetővé teszi számunkra, hogy megtaláljuk és felszaporítsuk a vírus genetikai információjának egy specifikus darabját, így nagyon gyorsan és érzékenyen kimutathatjuk. Hátránya, hogy nem mondja meg, hogy a vírus még fertőző-e, „élő”-e, vagy csak a maradványait detektáljuk.

Klára: És hogyan védekezik a testünk a vírusok ellen?

Matěj: Két fő védelmi vonalunk van. Nem specifikus, ahol például az NK sejtek nagy gondolkodás nélkül elpusztítják a fertőzött sejteket. És aztán a specifikus, ahol specializált T-limfociták lépnek színre, amelyek célzottan felkutatják és elpusztítják azokat a sejteket, amiket egy adott vírus támadott meg, és amire már emlékeznek.

Klára: Hűha, ma tényleg egy utazás volt a molekuláris struktúrától a világjárványokon át a fágterápiáig. Rengeteg dologról beszéltünk, de azt hiszem, most már teljesen másképp nézek a vírusokra. Nem csak ellenségként.

Matěj: És ez a legfontosabb felismerés. Fantasztikus entitások az élet és az élettelen anyag határán, amelyek formálták és továbbra is formálják az életet a Földön. Nélkülük talán mi sem lennénk itt.

Klára: Szóval a vírusok... különlegesek. De most valamihez jutunk, ami szerintem még furcsább. A prionokhoz.

Matěj: Pontosan. Képzelj el egy fehérjét, ami megőrül, és elkezdi átalakítani az egészséges társait a rossz verziójává. Ez dióhéjban a prion.

Klára: Várj csak, szóval ez nem egy élő szervezet? Csak... egy hibás fehérje?

Matěj: Pontosan. Normális esetben az idegsejtekben van PrP C fehérje. De amikor a formája rossz verzióra, PrP Sc-re változik, szó szerint láncreakció indul be.

Klára: Mint egy megállíthatatlan dominó?

Matěj: Bingo. És ezeknek a rossz fehérjéknek a felhalmozódása végül megöli a sejtet. Az agyban így lyukak keletkeznek, ezért a szivacsszerű agyvelőgyulladás, azaz spongiform encephalopathia elnevezés.

Klára: Ez az a híres őrült tehénbetegség, ugye?

Matěj: Pontosan, az a BSE. De ide tartozik az emberi Creutzfeldt-Jakob-kór vagy a Kuru is.

Klára: Rendben, és hogyan szabadulunk meg tőle? Elég megfőzni?

Matěj: Bárcsak. A prionok rendkívül ellenállóak. Túlélik a főzést, az autoklávozást és az erős vegyszereket is. Lényegében ők a fehérjék világának szupergonoszai.

Klára: Azta. És átterjedhetnek fajok között is? Például tehénről emberre?

Matěj: Sajnos igen, ez egy megerősített eset a BSE-nél. Az inkubációs idő ráadásul rendkívül hosszú lehet, akár évtizedek is.

Klára: Egy megőrült, lényegében elpusztíthatatlan fehérje... ez tényleg aggasztó. Nézzük inkább most meg, hogyan védekezik a testünk más, gyakoribb fenyegetések ellen.

Klára: Rendben, szóval most már tudjuk, mik azok a vírusok. De eszembe jut... mikor fedeztük fel őket először? Biztosan mindig is léteztek.

Matěj: Pontosan. Az első lépések inkább közvetettek voltak. Már 1798-ban Edward Jenner előállt a fekete himlő elleni vakcináció elvével. Utána 1885-ben Louis Pasteur a veszettség elleni vakcinával. De egyikük sem ismerte magát a vírust.

Klára: Szóval egy olyan ellenséggel harcoltak, amit nem is láttak? Ez kicsit sci-finek hangzik.

Matěj: Pontosan. Az első valódi bizonyítékot csak Dmitrij Ivanovszkij hozta 1892-ben a dohány mozaikvírusnál. És magát a „vírus” kifejezést Martinus Beijerinck vezette be 1898-ban.

Klára: És mi történt a 20. században? Az biztosan nagy ugrás volt.

Matěj: Hatalmas. 1911-ben Francis Peyton Rous összekapcsolta a vírusokat a baromfi daganatos megbetegedésével. És rögtön utána, 1915 és 1919 között, Frederick Twort és Félix d'Hérelle felfedezték a bakteriofágokat – azokat a vírusokat, amik baktériumokat támadnak meg.

Klára: Várj csak, szóval léteznek olyan vírusok, amik baktériumokat támadnak meg? Ez elég érdekes.

Matěj: Így van. De a legnagyobb áttörés csak a technológiával jött el. A harmincas években kifejlesztett elektronmikroszkópnak köszönhetően végre meg tudtuk nézni a vírusokat.

Klára: És mi van az újabb felfedezésekkel?

Matěj: Ott gyorsan mentek a dolgok. 1967-ben Theodor Diener felfedezte a viroidokat, még kisebb fertőző részecskéket. Aztán jött a reverz transzkriptáz felfedezése, ami kulcsfontosságú a retrovírusok, például a HIV megértéséhez, amit 1983-ban izoláltak. Ugyanebben az évben még a lambda bakteriofág teljes DNS-ét is leolvastuk.

Klára: Hűha. Szóval a láthatatlan ellenséggel való harctól egészen a teljes genetikai kódjának leolvasásáig. Ez hihetetlen fejlődés.

Matěj: Pontosan. És pontosan erre a genetikai kódra és a vírusok felépítésére fogunk most ránézni.

Klára: Nos, és az utolsó mai pontunkhoz van egy kérdésem... hagytak-e valamilyen jelentős nyomot a csehek is az epidemiológiában?

Matěj: Mégpedig milyet! Meg kell említenünk Karel Raškát, a csehszlovák epidemiológia alapítóját. Ő egy hihetetlenül látnok és egy kicsit tudományos szuperhős volt.

Klára: Szuperhős? Na, ez érdekel! Mi volt a legnagyobb munkája?

Matěj: 1963-tól a WHO-nál vezette a fekete himlő felszámolására irányuló programot. És sikerült neki! Stratégiájának köszönhetően 1977-ben jegyezték fel az utolsó esetet, és 1980-ban a himlőt hivatalosan is felszámoltnak nyilvánították. Eltűnt a bolygóról.

Klára: Hűha, ez hihetetlen. Szóval tulajdonképpen milliók életét mentette meg. És ez nem volt minden, ugye?

Matěj: Pontosan. Ő állt a szamárköhögés vagy a gyermekbénulás felszámolására irányuló programok mögött is, és bevezette az úgynevezett epidemiológiai surveillance, vagyis a betegségek folyamatos megfigyelésének koncepcióját. Ez a rendszer a mai napig használatos.

Klára: Hihetetlen történet. Szóval a vírusoktól a baktériumokon át az epidemiológiáig... Ma tényleg nagyon sok mindent átbeszéltünk. Matéj, nagyon köszönöm a nagyszerű magyarázatot.

Matěj: Én is köszönöm a meghívást, Klára. És nektek, hallgatóknak, sok sikert kívánok a tanuláshoz.

Klára: Pontosan. Érezzétek jól magatokat, és hallgassatok minket legközelebb is a StudyFi Podcast következő részében. Sziasztok!