Raport

Epidemia koronawirusa

Malutki coronawirus uświadomił, że może nawet zabić chińskiego smoka

Oj trzeba będzie tu wrócić do czasów pionierskich i pobawić się w pracochłonne ustalanie, co te geny tak naprawdę kodują (fot. PAP/ EPA/RITCHIE B. TONGO)

Malutki coronawirus z Wuhan uświadomił ludzkości, że wirusy są groźne i mogą nawet zakatrupić chińskiego smoka. Dziś w jednokomórkowych amebach uczeni brazylijscy odkryli z kolei megawirusa. Nie udało im się jednak odnaleźć w jego gigantycznym DNA niemal żadnego znanego genu. Geny mówią o tym, skąd się wzięliśmy i jak żyjemy. Zatem tak sposób funkcjonowania, jak i ewolucyjna historia tego wirusa-giganta, jest niezgłębioną tajemnicą.

U pracownika amerykańskiej sieci zdiagnozowano koronawirusa. Zamknięto tysiące restauracji

Chińska gospodarka – i tak silnie dotknięta epidemią koronawirusa – szykuje się na osłabienie kolejnych sektorów rynku. Zarażenie patogenem...

zobacz więcej

O megawirusach, usłyszeliśmy już kilkakrotnie od momentu ich odkrycia w 2003 r. Najwięcej – jesienią 2018 r., kiedy to takowe odkryto w ściekach z miasta Klosterneuburg w Austrii. Powiało tam grozą, choć zupełnie niepotrzebnie. To u ludzi niespotykane – a więc raczej dla nich niegroźne – choć robiące wrażenie swymi rozmiarami wirusowe „miśki”, na ogół atakujące organizmy jednokomórkowe, takie jak ameby.

Cóż to megawirusy? To gigantyczne wirusy, czyli NIEKOMÓRKOWE układy makromolekularne. Niezdolne do samodzielnego życia (do rozmnażania, ale i wielu innych czynności, jak np. zdobywanie i magazynowanie energii) poza organizmem żywiciela.

W swoich wnętrzach megawirusy, w przeciwieństwie do tych zwykłych małych wirusów, miewają jednak np. spore fragmenty maszynerii służącej im do rozmnażania. Być może to jej pozostałości (jeśli przyjąć, że one kiedyś były komórkami, tylko się „uprościły”. Stąd też, zamiast dwóch do kilku genów, jak wirusowi „normalsi”, te giganty mają w genomach nawet 2,5 tys. genów! Dla porównania: ulubiona bakteria naukowców, pałeczka okrężnicy, ma ich 4,4 tys., a człowiek – 21 tys.

Megawirus austriacki sprzed dwóch lat nie był aż takim ekstremistą, ale był kilkukrotnie większy niż standard i w swym genomie niósł całą maszynerię niezbędną do wyprodukowania aminokwasów – cegiełek do budowy białek. Uwierzcie mi na słowo (bo kiedyś musiałam wbić sobie do głowy w ramach zajęć z biochemii te szeregi reakcyjne, pozwalające komórkom wytwarzać te plus minus 20 aminokwasów, a każdy z procesów wymaga enzymu, a każdy enzym jest kodowany przez gen), że to jest dobra setka genów z okładem. Imponujące!

„Modliłem się, żeby nie dostać zwykłej gorączki”. Wywiad z Polakiem ewakuowanym z Wuhan

Ludzie siedzieli w domach. To był paniczny strach. Modliłem się, żeby nie dostać zwykłej gorączki, bo to oznaczałoby pójście do zatłoczonego...

zobacz więcej

Najpierw maszyny do sekwencjonowania DNA „wypluwają” wynik swych analiz jakiejś jego cząsteczki (nawet jeśli genom wirusa jest zbudowany z RNA, jak koronawirusa, to najpierw przepisuje się to RNA na DNA, a potem sekwencjonuje ów DNA).

Zaraz potem specjalne programy komputerowe przykładają do uzyskanej sekwencji swoje algorytmy i wyszukują „geny”, a raczej tzw. „otwarte ramki odczytu” (ORF). To można zrobić i z ołówkiem w ręku, jak kto cierpliwy. Bowiem niemal każdy przyzwoity gen zaczyna się sygnałem START (to będzie niemal zawsze sekwencja ATG). Aby wiedzieć, które z setek–tysięcy ATG w zsekwencjonowanym fragmencie DNA jest istotnie początkiem genu, szukamy w stosownie niewielkich odległościach sekwencji tzw. promotora. Tam będzie widoczny TATA–box; dosłownie – widzisz sekwencję TATA, a jakieś 10 literek później ATG, to masz w reku gen. No i potem sobie ten gen jest i ciągnie się wzdłuż owej sekwencji DNA, aż do sygnału STOP. Znane są trzy: TAG, TTA i TGA. Pamiętajmy bowiem, że kod genetyczny jest czteroliterowy (A, T, G, C), zaś każda kolejna białkowa cegiełka – aminokwas – jest kodowany przez sekwencje trzech dowolnych owych literek. START i STOP to też taka trójeczka.

Dobra, złapaliśmy gen „za ogon” niczym kota. To teraz musimy ustalić, co on mianowicie koduje. Wspomniani uczeni brazylijscy z uniwersytetu w mieście zwącym się pięknie Belo Horizonte i ich francuscy koledzy z nie mniej malowniczej Marsylii mieli teoretycznie dziś zadanie ułatwione. W starych jednak dobrych pionierskich latach genetyki, trzeba było pobadać taki gen, uzyskać jego białkowy produkt i zobaczyć, co on mianowicie umie zrobić. Czy to jakiś enzym, czy buduje jakieś struktury w komórkach etc.

Kraska: w próbkach od 30 obywateli, którzy wrócili z Chin, nie stwierdziliśmy koronawirusa

W próbkach pobranych od 30 obywateli, którzy w niedzielę wrócili z Chin, nie stwierdziliśmy koronawirusa – poinformował wiceminister zdrowia...

zobacz więcej

Dziś, jak wspomniałam, wrzuca się uzyskaną sekwencję do znajdującego się w internecie tzw. banku genów, a on nam mówi, do czego to jest podobne. Uzyskane odpowiedzi są ułożone w kolejności od podobieństw największych do najmniejszych. Wychodzi się z założenia, że jak jest podobne na poziomie sekwencji DNA, to robi podobne rzeczy oraz jest pokrewne ewolucyjnie (ma gdzieś tam w przeszłości wspólnego przodka – im podobniejsze, tym bliższego).

Oczywiście w znanym nam świecie, którego geny już ktoś w formie sekwencji DNA, owych ciągów literek A,G,C i T, uprzednio wrzucił do banku genów, nadal udaje się odkryć geny zupełnie nowe. O których niewiele możemy powiedzieć. Ale nawet wtedy maszyny próbują nieco rozchmurzyć stroskane czoła uczonych i szukają w sekwencjach owych genów jakiś motywów, elemencików znanych skądinąd.

Organizmu zaś czy nawet wirusa, ze swojej „genetycznej twarzy” podobnego zupełnie do nikogo, nie odkryto od bardzo, bardzo dawna. A w megawirusie z brazylijskiej ameby, nazwanym Yaravirusem, niemal wszystkie geny są po prostu „otwartymi ramkami odczytu”, których nie umiemy odczytać tak, by nadać im sens. Mają START, mają STOP, a miedzy nimi ciąg blablania.

Odkrycie brazylijsko–francuskiego teamu wirusologicznego pod kierunkiem Bernarda La Scola i Jônatasa S. Abrahão jest tak wielkie, że prestiżowy magazyn „Science” omawia go w swoim cotygodniowym przeglądzie, choć rzecz sama jeszcze nie jest oficjalnie nigdzie opublikowana. Badania naukowców znamy dzięki istnieniu serwera bioRxiv na Cold Spring Harbour Laboratories, który gromadzi preprinty najbardziej interesujących, choć jeszcze nie zrecenzowanych, prac naukowych.

Epidemia Koronawirusa: Brytyjczycy ewakuowali z Wuhan 200 osób specjalnym rejsem

Ponad 200 Brytyjczyków i obywateli innych państw ewakuowano w niedzielę ostatnim specjalnym rejsem z Wuhan – poinformowało ministerstwo spraw...

zobacz więcej

Poznajmy zatem Yanavirusa – jedynego w swoim rodzaju. Jego genom to niemal 45 tys. „literek” (pz DNA) i mieści w sobie według przewidywania algorytmu poszukującego aż 74 białka (ORF). Więcej niż wirusy, mniej niż największe megawirusy. Słowem – średniak.

Jednak aż 68 owych ORF–ów nic nie mówi bankowi genów. Pozostałe trzy mówi „hipotetyczne białko”, a kolejne trzy to „bardzo odległe homologi” (czyli nieco podobne – może mają odległego wspólnego ewolucyjnego przodka) do trzech znanych nauce enzymów. Nic dziwnego, że przeszukując bazy danych całych 8535 wirusowych genomów znanych już nauce – w domenie publicznej, bo to, co wie wojsko i firmy farmaceutyczne, to ich sprawa – nie znajdujemy nic choćby nieco podobnego genetycznie, zatem pokrewnego Yaravirusowi.

Jak pobadać, co mu siedzi w tej cząsteczce – kapsułce czy bardziej wirusologicznie rzekłszy: kapsydzie o średnicy 80 nm (nanometr to jedna tysięczna mikrometra) – to też można doznać szoku. Ma cząsteczki RNA transportującego aminokwasy nieznane nauce, ma białka owego kapsydu–płaszcza nieznane nauce, w ogóle wszystko ma nieznane nauce.

Wielkie Chiny, dziś z nakładami na naukę, o których nikt inny w świecie nawet nie może marzyć, od kilku tygodni desperacko szukają źródła nowego koronawirusa i sposobów na walkę z nim molekularną – bo jaką inną, skoro cały wirus to makromolekuła? Czy może coś na nas „wyskoczyć” nie tylko z gadów, nietoperzy czy odżywiających się nimi egzotycznych łuskowców (a dlaczegóż by nie kotów?) ale także z ameb? I co z tym zrobimy, skoro nawet nie potrafimy nazwać tych genów, które taki wirus ma w środku, bo są do niczego niepodobne? Trzeba będzie wrócić do czasów pionierskich i pobawić się w pracochłonne ustalanie, co te geny tak naprawdę kodują.

W 1884 r. Charles Chamberland wymyślił filtr o porach mniejszych niż rozmiary najczęstszych bakterii, czyli dwa mikrometry. Bakterie obecne w dowolnym roztworze i wszelkie inne, zazwyczaj 10–krotnie od nich większe żywe komórki, zatrzymują się na takim filtrze. Wszystko, co mniejsze, a zatem wirusy, nawet większość tych megawirusów, przez filtr przelatuje. Jeśli ten przesącz jest zakaźny, to jasne, że są choroby wywołane przez jakieś znacznie mniejsze od bakterii cząstki zakaźne. Od końca XIX wieku, dzięki holenderskiemu mikrobiologowi Martinusowi Beijerinckowi, nazywamy je wirusami.

Minęło niemal 150 lat i nadal nie wiemy o nich tyle, ile musimy, by być może przetrwać. Autorzy brazylijsko–francuskiej pracy sugerują, że warto zacząć szukać wirusów w amebach. Żeby „polecieć klasykiem”: każdy organizm na tym świecie ma jakiegoś wirusa, którego się boi. W dodatku na ogół niejednego.

źródło:
Zobacz więcej