Inside Look: Wie Viren dringen uns

Heute vor 25 Jahren entfaltete sich im Körper des weltweit ersten diagnostizierten AIDS-Fall, die volle Leistungsfähigkeit und geheimnisvollen Funktionsweise eines Virus.

Drei Jahre später, im Jahr 1984 kündigte Luc Montagnier des Institut Pasteur in Paris und Robert Gallo dann von der National Cancer Institute ihre Entdeckung von HIV, das Virus, das das menschliche Immunsystem infiziert und AIDS verursacht.

Obwohl die kleinste Viren nur etwa ein Millionstel Zoll lang sind, sie leben bis zu ihrem lateinischen Namensgeber – vergiften. Sie sind in der Lage zu infizieren und Entführung eines menschlichen Körpers, Gefahren für die Gesundheit als kleiner als die normale Grippe und so verheerend wie die AIDS-Epidemie zu schaffen.

Auf der Innenseite

Viren sind ordentlich organisierte, zierliche Pakete von genetischem Material, wie Stangen, Fäden, Harpunen oder Kugeln geformt.

Proteine umgeben das Paket, das eine Kapsid genannt wird. Einige Viren haben einen zusätzlichen Lipide, die das Kapsid beschichten. Kleine Erweiterungen auf das Virus nennt man Antigene, die helfen, das Virus auf die Jagd nach der Zielzelle Host [3-d-Anatomie des HIV].

Die diminutive Art von Viren, mit Ausnahme der relativ gigantischen Mimivirus erzielt ihr Aussehen schwierig zu bestimmen. Die Erfindung des Elektronenmikroskops in den 1940er Jahren zunächst Viren sichtbar gemacht.

Wissenschaftler an der Florida State University hat unlängst ein neues 3-d-Bild von HIV und die Protein-Spikes auf seiner Oberfläche, die zusammenpassen mit Wirtszellen. Die Bilder können Forscher besser zu verstehen, wie das Virus mit einem T-Zell-Host Sicherungen und begeistern neue Wege, um Impfstoffe zu entwerfen.

"Bis jetzt, trotz der intensiven Studie von vielen Labors, das Design, die Details der Spikes und ihre Verteilungsmuster auf der Oberfläche der Membran Virus schlecht verstanden habe, das begrenzt hat unser Verständnis von wie die Virus-Infektion tatsächlich auftritt und frustriert Bemühungen, Impfstoffe zu schaffen," sagte principal Investigator und Immunologe Kenneth Roux.

Die Ergebnisse wurden in diesem Monat in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Natureveröffentlicht.

Jeder ist ein Ziel

Viren Jagd auf alle lebenden Organismen, indem er sie in Virus Xerox Maschinen.

Anders als ein Bakterium oder eine Zelle eines Tieres fehlt ein Virus die Fähigkeit, eigenständig zu replizieren. Ein Virus enthält einige genetische Information für die Herstellung von Kopien von sich selbst kritisch, aber den Job zu erledigen, ohne die Hilfe einer Zelle Ausrüstung leihen, Enzyme und andere Moleküle, mehr Virus zusammenbrauen duplizieren ist nicht erreichbar.

"Es ist kein lebender Organismus," sagte Immunologe Fabio Romerio des Institut für menschliche Virologie, gründete und leitete von Gallo. "Es ist einfach ein gut organisiertes molekularer Parasit."

Stecken in einer mikroskopischen Fegefeuer irgendwo zwischen Leben und schaurig, können Viren für längere Zeit inaktiv bleiben.

Am langen Ende des Spektrums Zeit ist eine Variante des Herpes-Virus, HHV6, das mehr als 97 Prozent der Bevölkerung infiziert, ohne dass es zu schweren gesundheitlichen Problemen. Die meisten von uns sind in jungen Jahren, das fühlt sich an wie eine milde Form der Grippe infiziert. Danach kann das Virus harmlos mit uns unser Leben lang halten.

Liegen auf der Lauer

HIV kann auch für Monate oder sogar Jahre ruhend im Inneren des Körpers sein. Es kann heimlich auf einem niedrigen Niveau, ständig ein paar neue virale Wirkstoffe produziert, ohne zu töten der Wirtszelle repliziert.

Durch Anfügen an eine Wirtszelle und zwingt die Zelle seine genetische Befehlen folgen, kann ein Virus einen Host in einer viralen Armee-Maschine verwandeln.

Einige Viren sind sehr spezifisch über die Zellen, die sie ansprechen, während andere weniger selektiv sind. Der Virus sucht wie passende Puzzleteile, Zellen bleiben. Proteine auf der Oberfläche des Virus erkennen ihr Ziel durch Zucker oder Proteine auf der Oberfläche der Wirtszelle.

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Zum Beispiel ein Protein namens GP120 sitzt auf der Oberfläche von HIV und ermöglicht es dem Virus Anfügen an die Zielzelle. GP120 bindet an zwei Proteine in der Zelle. Nachdem die Proteine zu verbinden, liefert das Virus sein genetische Material in die Zelle.

HIV hat nur eine begrenzte Anzahl von Proteinen, so dass es stützt sich auf die Wirtszelle Proteine synthetisieren neuen genetischen Materials, einschließlich mehr GP120, und die Replikation zu regulieren.

Viren kommen mit verschiedenen Mengen und Arten von genetischem Material vorbereitet. Einige Viren enthalten doppelsträngige DNA, während andere, wie HIV, nur einen einzelnen Strang RNA. Die Art des genetischen Materials, die ein Virus trägt bestimmt wie bei der Replikation werden innerhalb der Wirtszelle funktioniert.

Eine infizierte Wirtszelle wird ein Virus-Fabrik.

Im Fall von HIV jede eingedrungenen Zelle produziert und spuckt Hunderte von neuen Viruspartikel. Die gesamte feindliche Übernahme aus der Zeit als HIV heftet sich an eine Wirtszelle und veröffentlicht neue HIV-nachkommen, dauert ein bis zwei Tage.

Wenn HIV Produktion kräftig ist, tötet es die Zelle sofort. Andernfalls wird die Zelle nur ein paar Tage überleben.

Mehr als nur ein virus

Viren wirken sich verheerend auf andere Weise als gut. Einige Viren sind mit Krankheiten verbunden worden.

Forscher haben vorgeschlagen, dass eine bestimmte Variante des Herpesvirus Neuronentod Krankheit multiple Sklerose verursachen.

Eine Reihe von Viren sind nachgewiesen worden, um Krebs zu verursachen. Menschliche T-Zell-Leukämie-Viren, HTLV1 und HTLV2, Blut Zellen infizieren und verursachen verschiedene Krankheiten, einschließlich eine seltene Krebserkrankung des immunen Systems eigene T-Zellen.

Die humanen Papillomviren (HPV) ist bekannt, die Gebärmutterhalskrebs verursachen. Ein neuer Impfstoff gegen HPV schützen wartet derzeit Genehmigung durch die US Food and Drug Administration (FDA). Die FDA plant, seine Entscheidung noch in dieser Woche bekannt zu geben.

Grippe gegen HIV

Impfstoffe spielen eine Schlüsselrolle bei der Bekämpfung von Viren. Viele Wissenschaftler halten den Impfstoff der größte medizinische Durchbruch des 20. Jahrhunderts. 1955 entwickelt Jonas Salk die ersten weit verbreiteten Impfstoff, der Menschen Poliovirus lebenslange Immunität gegeben.

Impfstoffen Starthilfe für das menschliche Immunsystem durch beizubringen, Schutzschilde, sogenannte Antikörper, um einem bestimmten Virus kämpfen zu produzieren.

Jedes Jahr aufrollen Millionen von Amerikanern die Ärmel hoch für einen Schuss von Grippe Immunität. Die Schüsse auftreten jährlich, weil wie die Grippe rund um den Globus reist, es in neue Stämme mutiert. Forscher arbeiten, um vor der Grippe bleiben neue Impfstoffe gegen jedes Jahr Version erstellen. Um unsere Immunität aufrecht zu erhalten, müssen wir weiter, immer Schüsse in den Arm.

HIV kommen nicht in jährlichen Wellen. Stattdessen mutiert es schnell im Körper.

Da sein genetische Material aus RNA besteht, sollten Sie Wissenschaftler HIV ein Retrovirus. Der Kopiervorgang für Retroviren erfordert viele Schritte und lässt viel Raum für Fehler. Einige Fehler machen das Virus Kopien harmlos, während andere Fehler helfen das Virus zu stärken.

Impfstoffe, die halten mit aller dieser Mutationen ist eine Herausforderung für die Forscher.

"Eine Impfung wirksam gegen alle möglichen Varianten des Virus sein sollte", sagte Romerio.

Das HIV-paradox

Da HIV ein relativ junges menschliches Virus ist, wissen Wissenschaftler weniger über es als andere, langlebiger Viren.

Wissenschaftler wissen, dass ein Teil des HIV Erfolg bei der Wahl des Ziels liegt – das Immunsystem, in der Regel verantwortlich für die Verteidigung eines Körpers von einem Virus.

Das Virus befällt die CD4 T-Zelle, ein wichtiger Akteur in unser Immunsystem. Sie sind verantwortlich für die Regulierung der Dauer und Stärke der Immunantwort eine Person. Romerio vergleicht diese T-Zellen mit einem Quarterback auf eine Fußballmannschaft.

"sie sind das Gehirn des immunen Systems", sagte Romerio.

Allerdings gibt es ein Paradox, die Wissenschaftler noch nicht verstehen. Obwohl HIV nur 2 bis 5 Prozent von T-Zellen eine Person infiziert, erscheinen alle Immunzellen beeinträchtigt unter dem Mikroskop.

Obwohl der star-Quarterback der Grippe erkrankt ist, erklärte seine scheinbar gesunden Ersatz nicht scheinen, um das Spiel zu spielen, Romerio. Keiner von ihnen können werfen den Ball oder lassen ihren Teamkollegen, wie man spielen.

"Wir hoffen, kommen mit neuen Strategien für die Wiederherstellung des Immunsystems zur Bekämpfung von HIV," sagte Romerio LiveScience. "Es ist ein wichtiger Bestandteil des Impfstoffes. Es muss gegen HIV zu verteidigen, und auch die Antikörper beibringen, das Virus zu beseitigen.

"Seit der Entdeckung des Virus, wir haben viel gelernt über das Virus und wie es Zellen zugreift und wie es funktioniert," Romerio erklärt. "Aber ich denke, dass wir den wichtigsten Teil des Puzzles noch nicht haben, die uns um herauszufinden, was genau passiert, wenn HIV Menschen infiziert ermöglichen würde. "Wir brauchen ein grundlegendes Verständnis der Interaktion von HIV mit dem menschlichen Immunsystem."