Wirusy
biologiczne zakaźne jednostki wykorzystujące inne jednostki biologiczne do rozmnażania / Z Wikipedii, wolnej encyclopedia
Drogi AI, mówmy krótko, odpowiadając po prostu na te kluczowe pytania:
Czy możesz wymienić najważniejsze fakty i statystyki dotyczące Wirus?
Podsumuj ten artykuł dla 10-latka
Wirusy (łac. virus „trucizna, jad”) – niewielkie cząstki zakaźne infekujące wszystkie formy życia, niezdolne do namnażania się poza komórką pełniącą rolę gospodarza.
Na tę stronę wskazuje przekierowanie z „Wirus”. Zobacz też: inne znaczenia tej nazwy. |
Wirusy nie mają struktury komórkowej, własnych układów metabolicznych, ani nie zawierają organelli[uwaga 1]. W związku z tym nie zalicza się ich do organizmów. Z drugiej strony do żywych istot upodabnia je zdolność do reprodukcji, posiadanie genów i podleganie ewolucji. Najprostsze wirusy są zbudowane z kwasu nukleinowego stanowiącego ich genom oraz otaczającego go płaszcza białkowego zwanego kapsydem. Zawierają jeden z dwóch kwasów nukleinowych – RNA (wirusy RNA) albo DNA (wirusy DNA), w którym zawarta jest informacja potrzebna do wytworzenia cząstek potomnych.
Wirusy są wewnątrzkomórkowymi pasożytami bezwzględnymi – są całkowicie zależne od żywych komórek pełniących rolę ich gospodarza. Niektóre wirusy mają własne enzymy, ale nie pozwalają im one na samodzielne powielanie się czy wykorzystanie informacji z własnego genomu. Do namnażania wykorzystują maszynerię komórki będącej żywicielem. Są obecne w praktycznie każdym ekosystemie, także w środowiskach o ekstremalnych warunkach dla rozwoju życia. Są wielokrotnie liczniejsze niż bakterie i wszystkie inne organizmy razem wzięte.
Dziedziną nauki zajmującą się wirusami jest wirusologia.
Budowa wirusów
Dojrzała, kompletna cząstka wirusowa nazywana jest wirionem[2][uwaga 2]. Wirion składa się z dwóch podstawowych elementów: kwasu nukleinowego, stanowiącego wirusowy genom, oraz otaczającego go płaszcza białkowego – kapsydu[1][6]. Kompleks wirusowego genomu i chroniących go białek (białek strukturalnych)[7] nazywa się nukleokapsydem[8]. Wirus może kodować także inne białka (niestrukturalne), które nie są obecne w wirionie (tj. cząstce wirusa znajdującej się w środowisku pozakomórkowym), ale pełnią różne ważne funkcje w cyklu replikacyjnym wirusa[7].
Kwas nukleinowy (genom) stanowiący dziedziczną informację genetyczną wirusa, może być cząsteczką RNA albo DNA[9]. Może mieć postać jedno- lub dwuniciową, liniową lub kolistą, ciągłą lub segmentowaną[10]. Kapsyd zbudowany jest z podjednostek białkowych zwanych kapsomerami, których liczba jest ściśle określona dla danego gatunku wirusa. Kapsomery są strukturami kulistymi lub cylindrycznymi[6], które z kolei zbudowane są z protomerów[11].
Niektóre wirusy mają dodatkowo osłonkę lipidową (nazywaną także otoczką) otaczającą nukleokapsyd[12][13], która pochodzi zwykle z błony cytoplazmatycznej gospodarza; czasem z jego błony jądrowej lub błony siateczki śródplazmatycznej[14]. Nabywają ją typowo w wyniku wypączkowania, dzięki czemu mogą opuścić komórkę bez rozrywania i zabijania jej. Białka w tej błonie pochodzące od komórki gospodarza są częściowo lub całkowicie zastępowane białkami wirusowymi, glikoproteinami[13], które często przyjmują postać wypustek (peplomerów)[14]. Osłonki występują głównie u wirusów atakujących komórki zwierzęce, rzadsze są u wirusów roślin i bardzo rzadkie u fagów[15].
Podjednostki białkowe w kapsydach są ułożone w ściśle określony sposób[16]. Ze względu na kształt i ułożenie kapsomerów wirusy można podzielić na[11]:
- wirusy o symetrii helikalnej;
- wirusy o symetrii ikozaedralnej (kubicznej);
- wirusy o symetrii złożonej[10].
Wirusy o budowie helikalnej mają kształt pałeczkowaty, wydłużony[16]. Niektóre z nich są sztywne i stosunkowo krótkie (np. wirus mozaiki tytoniu); inne są zaś długie i elastyczne (fagi nitkowate takie jak np. bakteriofag M13)[17].
Wirusy o symetrii ikozaedralnej mają strukturę o dwudziestu trójkątnych ścianach i dwunastu wierzchołkach. Wszystkie zwierzęce wirusy zawierające DNA (poza pokswirusami) mają kapsydy o takim kształcie[9]. W gorszej jakości obrazie z mikroskopu elektronowego kształt tych wirusów może jawić się jako kulisty[18].
Choć większość wirusów można przypisać do jednej z dwóch powyższych kategorii, niektóre wirusy nie pasują ani do jednej, ani do drugiej. Określa się je wirusami o symetrii złożonej, do których należą m.in. pokswirusy i pewne bakteriofagi[19]. Wirusy osłonkowe uznaje się czasem za osobną kategorię przy podziale wirusów ze względu na budowę[11]. Wiele takich wirusów ma po wewnętrznej stronie osłonki białko macierzy (białko M) mogące stanowić połączenie między nią a nukleokapsydem[20]. Wypustki tych wirusów wystają ponad osłonkę, a także mogą przebijać się wewnątrz cząstki wirusa przez dwuwarstwę lipidową i mieć kontakt z leżącą niżej warstwą białkową tworzoną przez białka M. U niektórych wirusów warstwa ta jest sztywna, u innych łatwo ulega odkształceniom[9].
Rozmiar wirusów podaje się zazwyczaj w nanometrach (1 nm = 10−9 m). Ważne z medycznego punktu widzenia wirusy mają typowo rozmiar od 18 nm (zaliczane do małych – parwowirusy) do 300 nm (zaliczane do dużych – pokswirusy)[21]. Wirusy są z reguły mniejsze niż bakterie i zdecydowana większość przedostaje się przez filtry mikrobiologiczne zatrzymujące bakterie[22]. Niektóre jednak są zatrzymywane, dlatego samo kryterium rozmiaru nie jest wystarczające, by dokonać rozróżnienia. Jeden z największych znanych wirusów, mimivirus, ma średnicę 400 nm, a najmniejsze bakterie (Mycoplasma, Ralstonia pickettii) mają zaledwie 200–300 nm długości[22]. Do innych gigantycznych wirusów należą pandorawirusy osiągające rozmiar 1 × 0,5 mikrometrów, które są większe nie tylko od wielu bakterii, ale także od niektórych pasożytniczych komórek eukariotycznych. Jeszcze większy od nich jest odkryty w wiecznej zmarzlinie Pithovirus sibericum, osiągający 1,5 μm długości[23][24].
Występowanie
Wirusy infekują wszystkie komórkowe formy życia[1][25]. Są obecne w organizmach zarówno chorych, wykazujących objawy chorobowe, jak i zdrowych, które są zakażone bez wywoływania następstw chorobowych, z infekcją aktywną lub utajoną. Poza gospodarzami wirusy występują w środowisku – glebie, powietrzu, wodzie[25].
Co więcej, wiele organizmów żywych zawiera w swoich genomach pozostałości dawnych genomów wirusowych, które w dalekiej przeszłości uległy integracji z genomem gospodarzy[25]. Także w genomie człowieka występują liczne zintegrowane z nim sekwencje wirusowe, tzw. EVE (ang. Endogenous Viral Elements). Około 8% ludzkiego genomu stanowią retrowirusowe sekwencje HERV (ang. Human Endogenous RetroVirus)[26].
Skład wiromu człowieka(inne języki) nie jest dobrze poznany, niewiele wiadomo, jaki ma wpływ na fizjologię i zdrowie. Badania wskazują na duże zróżnicowanie wiromu człowieka w zależności m.in. od diety, klimatu, zakażeń, statusu immunologicznego, wieku. Szacuje się, że 109–1015 cząstek wirusów przypada na gram jelit, a 106 przypada na 1 cm² skóry. Ponadto osoby całkowicie zdrowe mogą być zakażone przewlekle bądź przejściowo kilkoma różnymi wirusami[26].
Wirusy są zdecydowanie najbardziej licznym biologicznym bytem na Ziemi. Szacuje się, że liczba wszystkich bakterii wynosi około 5 × 1030, a liczba wirusów jest co najmniej 10 razy większa. W efekcie jest ich więcej niż wszystkich innych form życia razem wziętych[27]. Można je spotkać we wszystkich niszach, gdzie występują organizmy żywe, łącznie z najmniej przyjaznymi dla rozwoju życia[27].
W wirusologii ma się do czynienia z bardzo małymi cząstkami, jednak zwykle w dużych ilościach. Stężona zawiesina wirusów może zawierać 1012 wirionów w mililitrze. Pojedyncza zainfekowana komórka może wyprodukować 105 wirionów, a osoba zakażona HIV może wyprodukować 1011 cząstek wirusowych dziennie[28].
Niezależnie od przyjętej teorii pochodzenia wirusów faktem jest, że wirusy od miliardów lat wpływają na ewolucję organizmów jedno- i wielokomórkowych[29]. Dotychczas odkryto niewielki ułamek wirusów występujących na Ziemi. Najwięcej poznano wirusów infekujących ludzi, ponieważ w nauce najwięcej uwagi poświęca się właśnie tej grupie wirusów i zdrowiu człowieka[25].
Materiał genetyczny wirusów
Wszystkie organizmy żywe mają genom w postaci dwuniciowego DNA[30]. W przypadku wirusów jest więcej możliwości. Genom wirusa stanowi jedna lub wiele cząsteczek[31] jednego z dwóch kwasów nukleinowych – RNA (wirusy RNA) albo DNA (wirusy DNA), w którym zawarta jest informacja potrzebna do wytworzenia cząstek potomnych[1]. Mogą być one jednoniciowe albo dwuniciowe. Te zawierające dwuniciowy DNA (dsDNA) pod względem mechanizmów replikacji i transkrypcji są najbardziej zbliżone do organizmów żywych[30].
Jednoniciowy RNA jako genom wirusów może mieć polarność dodatnią (+) lub ujemną (-)[32]. W przypadku RNA o polarności dodatniej może być on użyty bezpośrednio w roli mRNA, a sam taki wyizolowany genom może być zakaźny. Natomiast u wirusów RNA o polarności ujemnej musi najpierw ulec transkrypcji[33], jest komplementarny (antysensowny) do mRNA[32]. Genomowy RNA wirusa może być też dwuniciowy (zawierać jedną nić o polarności dodatniej i drugą o polarności ujemnej) lub ambisensowny (jedna nić[32] zawiera sekwencje zarówno o polarności dodatniej, tj. stanowiące bezpośrednio matrycę do syntezy białka, jak i ujemnej, tj. stanowiące matrycę do syntezy mRNA[34]).
Większość wirusów zawiera pojedynczą kopię swojego genomu[32]. Do wyjątków należą retrowirusy, które zawierają dwie kompletne kopie swojego genomu stanowiącego pojedynczą nić RNA. Można je określić jako pseudodiploidalne[35].
W przypadku wirusów DNA właściwie wszystkie ważne z punktu widzenia zdrowia człowieka grupy tych wirusów mają pojedynczą cząsteczkę DNA w formie liniowej lub kolistej. W przypadku wirusów RNA są to pojedyncze cząsteczki liniowe lub ich genom składa się z kilku segmentów (części) RNA[33].
Genomy wirusowe są na ogół o wiele mniejsze niż genomy organizmów komórkowych[36]. Ich rozmiar jest jednak zróżnicowany. Na przykład cirkowirus świń (ssDNA) ma mały genom o wielkości 1,7 kilozasad (kz). Największe genomy mają wirusy zawierające dsDNA, a ich rozmiar może przekraczać 1000 kilo par zasad (kpz). Niektóre genomy wirusowe, jak te u mimiwirusów, są nawet większe niż najmniejsze genomy organizmów komórkowych (jak mykoplazmy). Największe genomy wirusów RNA osiągają rozmiary zaledwie 33 kz[31]. Jeśli chodzi o liczbę genów, przykładowo genomy wirusów roślin zawierają geny (otwarte ramki odczytu) w liczbie od 1 (satelitarny wirus nekrozy tytoniu) do 12 (reowirusy)[37].
Wirusy mają stosunkowo małe genomy z kilku powodów. Po pierwsze: mogą korzystać z białek komórki gospodarza, w związku z czym nie muszą same ich kodować (są jednak i takie białka, które muszą kodować same, jak polimeraza RNA zależna od RNA u wirusów RNA). Po drugie: informacja w genomie jest zakodowana w sposób efektywny i oszczędny; geny mogą nakładać się na siebie. Po trzecie: białka wirusowe mogą być wielofunkcyjne, wykazywać kilka różnych aktywności enzymatycznych[36].
Poza informacją o budowie białek wirusowych genom zawiera także dodatkowe informacje, jak sygnały kontrolujące ekspresję genów. Mogą być one zawarte w sekwencji nukleotydów, a w przypadku genomów jednoniciowych – w strukturach powstałych w wyniku sparowania zasad między komplementarnymi sekwencjami takich pojedynczych nici[38]. Należą do nich struktury spinki do włosów (ang. stem-loop), wybrzuszenia (wypętlenia, ang. bulges)[38][39], pseudowęzły. Tworzą one struktury wyższego rzędu[38].
W wyniku replikacji DNA niektórych wirusów, jak herpeswirusy czy bakteriofag T-4, powstają ogromne cząsteczki DNA, zwane konkatamerami. Każda z nich składa się wielu kopii wirusowego genomu. Kiedy składane są wiriony, odpowiednia endonukleaza odcina poszczególne sekwencje genomowe z konkatameru[40].
Klasyfikacja
- Osobny artykuł: Systematyka wirusów.
Klasyfikacja wirusów bywa problematyczna. Opiera się ona na morfologii, typie kwasu nukleinowego, sposobie replikacji, organizmie gospodarza i rodzaju choroby, którą dany wirus wywołuje[41]. Do tego dochodzi porównywanie sekwencji nukleotydowych w genomach z użyciem narzędzi bioinformatycznych[42]. Od 1966 klasyfikacją i nazewnictwem wirusów zajmuje się Międzynarodowy Komitet Taksonomii Wirusów (ICTV)[43].
Podstawowymi kryteriami w klasyfikacji wirusów są:
- rodzaj kwasu nukleinowego (DNA lub RNA);
- liczba nici kwasu nukleinowego i ich postać;
- polarność genomu wirusa[uwaga 3];
- symetria nukleokapsydu;
- występowanie osłonki lipidowej[45].
Przez długi czas wirusolodzy w klasyfikacji wirusów niechętnie używali takich samych jednostek taksonomicznych, jak w przypadku organizmów żywych. Później zorganizowano je w gatunki, rodzaje, podrodziny i rodziny. Niektóre rodziny przyporządkowano do rzędów, ale wyższe jednostki jak klasa czy typ nie były stosowane[42]. W 2005 wyróżniano 3 rzędy, 73 rodziny i 287 rodzajów[5]. Natomiast w klasyfikacji z 2019 wydanej przez ICTV najwyższą rangą taksonomiczną dla wirusów jest kategoria określana jako realm, których jest 4; następnie wyróżniono 9 królestw, 16 typów, 2 podtypy, 36 klas, 55 rzędów, 8 podrzędów, 168 rodzin, 103 podrodzin i 1421 rodzajów[46].
Co do nazewnictwa ustalono następujące przyrostki dla poszczególnych rang: realm –viria, subrealm –vira, królestwo –virae, podkrólestwo –virites, typ –viricota, podtyp –viricotina, klasa –viricetes, podklasa –viricetidae, rząd –virales, podrząd –virineae, rodzina –viridae, podrodzina –virinae, rodzaj –virus oraz podrodzaj –virus. Osobne przyrostki ustalono dla wiroidów i satelitarnych kwasów nukleinowych[47].
W obrębie gatunku wirusa wyróżnia się różne jego warianty, które określa się w kategoriach szczepu, serotypu (opierając się na różnicach w antygenach) czy genotypu (bazując na różnicach w sekwencji genomowej)[42].
Dodatkowy system klasyfikacji opracował David Baltimore – jest to tak zwana klasyfikacja Baltimore’a. Wirusy są w nim przydzielone do jednej z siedmiu grup zgodnie z mechanizmem zależności między wirusowym genomem, a powstawaniem mRNA (matrycy do syntezy białek)[41].
Klasa | Oznaczenie | Rodzaj i charakterystyka kwasu nukleinowego | Sposób powstania mRNA[48][49] | Sposób replikacji materiału genetycznego[48][50] | Przykład |
---|---|---|---|---|---|
I | dsDNA | dwuniciowy DNA | typowy jak u komórek, odbywa się z udziałem polimerazy RNA zależnej od DNA | replikacja DNA jak u organizmów żywych | adenowirusy, herpeswirusy, pokswirusy |
II | ssDNA | jednoniciowy DNA | do ssDNA syntetyzowana jest nić komplementarna, aby uzyskać dsDNA; następnie proces jest typowy jak w przypadku dsDNA | formą wyjściową replikacji jest dsDNA | parwowirusy |
III | dsRNA | dwuniciowy RNA | nici rozwijają się, nić (+)RNA jest wykorzystywana w roli mRNA | na nici (-)RNA jako matrycy powstaje (+)RNA z udziałem wirusowej polimerazy RNA zależnej od RNA | reowirusy |
IV | (+)ssRNA | jednoniciowy RNA o dodatniej polarności | genom (+)ssRNA wykorzystywany jest jako matryca do syntezy białek | przepisanie genomu na nić (-)RNA, która służy jako matryca do syntezy nowych genomów (+)RNA | pikornawirusy |
V | (-)ssRNA | jednoniciowy RNA o ujemnej polarności | (-)ssRNA jest przepisywany na komplementarną nić (+)ssRNA z udziałem polimerazy RNA zależnej od RNA, a ta służy jako mRNA | przepisanie genomu na nić (+)RNA, która służy jako matryca do syntezy nowych genomów (-)RNA | ortomyksowirusy, rabdowirusy |
VI | ssRNA-RT | jednoniciowy RNA, udział odwrotnej transkryptazy (RT) | mRNA transkrybowany jest z DNA, który uprzednio uległ integracji z genomem komórkowym (gospodarza)[51]; genomowy (+)ssRNA nie jest wykorzystywany bezpośrednio jako mRNA[52] | Genomowy (+)ssRNA jest przepisywany do (-)DNA z udziałem odwrotnej transkryptazy, do którego dobudowywana jest nić komplementarna, tworząc dsDNA. Następnie ulega on integracji z genomem komórkowym (gospodarza)[48][50], stając się prowirusem. Może on być replikowany oraz transkrybowany na wirusowy mRNA i genomowy (+)ssRNA[53]. | retrowirusy |
VII | dsDNA-RT | dwuniciowy DNA, udział odwrotnej transkryptazy (RT) | mRNA transkrybowany jest z DNA[51] | na bazie nici (-)DNA powstaje nić (+)RNA (pgRNA); wykorzystywana jest ona do syntezy genomowego (-)DNA z udziałem odwrotnej transkryptazy, a następnie dobudowywany jest komplementarny (+)DNA | hepadnawirusy |
Rodzina | Rząd[46] | Genom | Gospodarze[54] | Dodatkowe informacje | Przykładowe choroby wywoływane u ludzi |
---|---|---|---|---|---|
parwowirusy | Piccovirales | ssDNA | kręgowce, owady | należą do najmniejszych wirusów; bezosłonkowe, ikozaedralna symetria kapsydu; niektóre mogą namnażać się tylko w obecności wirusów pomocniczych[55] | rumień zakaźny u dzieci – parwowirus B19[55] |
adenowirusy | Rowavirales | dsDNA | kręgowce | wirion ikozaedralny, brak osłonki[55] | zapalenie spojówek i rogówki, łagodne infekcje układu oddechowego, rzadziej pokarmowego i moczowego[54] |
papillomawirusy | Zurhausenvirales | dsDNA | kręgowce, niektóre bezkręgowce | przenoszą się przez kontakt bezpośredni, są wytwarzane i gromadzone w obrębie brodawek; mogą rozsiewać się na inne okolice ciała (autoinokulacja)[55] | skórne zmiany rozrostowe (brodawki skórne, kłykciny kończyste), rak szyjki macicy[54] |
pikornawirusy | Picornavirales | (+)ssRNA | ssaki, ptaki | mały, nieosłonięty ikozaedralny wirion[55] | przeziębienie (rinowirusy), choroba Heinego-Medina, wirusowe zapalenie wątroby typu A (hepatowirus); u zwierząt: pryszczyca[54][55] |
paramyksowirusy | Mononegavirales | (-)ssRNA | ludzie, psy, koty, foki, delfiny, bydło, ptaki | wykazują duży pleomorfizm[54] | świnka, odra, choroby układu oddechowego; u zwierząt: nosówka[54] |
herpeswirusy | Herpesvirales | dsDNA | kręgowce, bezkręgowce | zdolność do reaktywacji po okresie utajenia[55]; u człowieka powodują choroby od łagodnych po nowotwory[54] | opryszczka wargowa, ospa wietrzna/półpasiec, mięsak Kaposiego, chłoniak Burkitta (wirus Epsteina-Barr)[54] |
koronawirusy | Nidovirales | (+)ssRNA | ssaki, ptaki | wywołują sezonowe przeziębienia; z badań przeglądowych przeciwciał wynika, że większość ludzi przebyła w swoim życiu infekcję tymi wirusami[56] | łagodne infekcje układu oddechowego[54] (przeziębienia)[55], SARS, MERS[54], COVID-19[57] |
ortomyksowirusy | Articulavirales | (-)ssRNA | kręgowce | wirion kolisty lub nitkowaty, osłonka lipidowa z licznymi wypustkami z hemaglutyniny i neuraminidazy[54] | ostre zakażenia układu oddechowego – grypa[54] |
retrowirusy | Ortervirales | ssRNA-RT | kręgowce | jednoniciowy (+)RNA jest transkrybowany podczas replikacji na dwuniciowy DNA[54] | AIDS (HIV), nowotwory złośliwe wywodzące się z limfocytów T (HTLV)[55] |
reowirusy | Reovirales | dsRNA | ssaki, ptaki, ryby, owady, rośliny, grzyby | w krajach rozwijających się powodowane przez te wirusy ostre biegunki u niemowląt i małych dzieci należą do ich najczęstszych chorób i są poważną przyczyną ich śmiertelności[54] | ostre nieżyty żołądka i jelit (gastroenteritis) – rotawirusy[54] |
pokswirusy | Megavirales | dsDNA | naczelne, bydło, psy, koty, gryzonie | powodują powstawanie charakterystycznych grudek z wgłębieniem (kieszonką)[54] | ospa prawdziwa |
rabdowirusy | Mononegavirales | (-)ssRNA | ssaki, ryby, owady, rośliny | wirion o kształcie pałeczki lub pocisku, otoczony warstwą białek M i lipidową otoczką z wypustkami glikoproteinowymi[54] | wścieklizna |
Kwestia, czy wirusy są żywe, jest dyskusyjna. Odpowiedź na pytanie, czy należy uznać wirusy za organizmy żywe, zależy od przyjętej definicji życia[58]. Z jednej strony wirusy mają zdolność reprodukowania się i adaptacji[59], mają geny i podlegają ewolucji, selekcji naturalnej[60], z drugiej nie mają budowy komórkowej[59], nie przeprowadzają podziałów komórkowych jak prokarioty i eukarioty oraz nie wykazują metabolizmu, są więc zdane wyłącznie na komórkę gospodarzową. Dlatego też nie zalicza się ich do organizmów żywych w ścisłym znaczeniu tego terminu[59]. Według Patricka Forterre można je uznać za żywy twór, ale jedynie podczas wewnątrzkomórkowego cyklu replikacyjnego[1]. Bywają określane organizmami „na krawędzi życia”[61].
Zmienność genetyczna wirusów
Wirusy wykazują większą różnorodność biologiczną niż królestwo bakterii, roślin i zwierząt razem wzięte[62]. Przykładowo w 2013 roku okazało się, że aż 93% sekwencji kodujących białka u pandorawirusów nie ma homologu (odpowiednika) w ówczesnych bazach danych[63][64]. Nowe choroby wirusowe mogą wyłonić się w wyniku uzyskania zdolności przez pewne wirusy do adaptacji do nowych gospodarzy. Do genetycznych mechanizmów zmienności wirusów należą mutacje, rekombinacje czy reasortacje[65].
Mutacje mogą wiązać się ze zmianą nukleotydu na inny, delecjami i insercjami[66]. Szybciej mutują wirusy RNA niż DNA, oraz zawierające jednoniciowy materiał genetyczny niż dwuniciowy[26]. Związane jest to z niską wiernością polimerazy RNA zależnej od RNA oraz odwrotnej transkryptazy (a więc często popełnianymi przez nie błędami), a także (a może przede wszystkim) brakiem systemu korekty tych błędów (proofreading) u wirusów RNA[67][66].
Rekombinacja może zajść, kiedy co najmniej dwa genomy wirusowe wnikną do komórki[68]. Może być ona homologiczna lub niehomologiczna[69]. Mechanizmy tej rekombinacji w przypadku wirusów DNA są właściwie podobne jak te charakteryzujące DNA komórkowe[70]. Przyjmuje się natomiast, że wirusy RNA przeprowadzają rekombinację w modelu określanym jako „copy choice”[70][71]. Polega on na tym, że podczas replikacji fragment RNA jest syntetyzowany z udziałem polimerazy RNA na nici (matrycy) określanej jako donorowa, a następnie fragment ten wraz z polimerazą przyłącza się do innej nici RNA i to ta nić jest wykorzystywana jako matryca dla dalszej syntezy RNA[71][72].
W przypadku wirusów mających segmentowany genom może nastąpić wymiana tych segmentów pomiędzy wirusami, „przetasowanie”. Jest to określane jako reasortacja[69]. Przykładowo reasortacji mogą ulec fragmenty genomów wirusów grypy ludzkiej, świńskiej, ptasiej, a w efekcie może powstać wirus o nowych właściwościach[65].
Skala zmienności wirusów RNA wynikająca z mutacji i rekombinacji jest na tyle duża, że uważa się, że istnieją one jako mieszanina bardzo wielu genetycznych wariantów (tzw. quasi-species)[66][68]. W organizmie gospodarza tworzy się układ dynamiczny, w którym zwykle jeden wariant dominuje, ale pozostałe także są obecne[66]. Zmiany genetyczne mogą prowadzić do powstania nowych szczepów wirusa o odmiennych właściwościach antygenowych[72].
Gospodarze wirusów
Zwierzęta są gospodarzami dla wielu wirusów, często bardzo podobnych do ludzkich, ale niezdolnych do wywołania u człowieka objawów chorobowych. Jednak część z nich w wyniku przemian genetycznych może potencjalnie przystosować się do różnych gospodarzy, w tym człowieka. Dlatego przy badaniach epidemiologicznych nad infekcjami wirusowymi człowieka oraz nad nowymi odmianami wirusów bierze się pod uwagę również rezerwuar wirusów zwierzęcych[73].
Przykładowo świnie mają receptory dla ludzkich (i ptasich) szczepów wirusa grypy[74]. Zdarzają się zakażenia ze świń na człowieka i odwrotnie, z człowieka na świnie (por. świńska grypa, ptasia grypa)[75]. Z kolei dla pewnych innych wirusów gospodarzem może być tylko jeden określony gatunek. Przykładowo wirus polio, wirus różyczki, świnki, odry, ospy wietrznej infekuje tylko człowieka[75]. Nawet w obrębie danego gatunku gospodarza wiele wirusów infekuje tylko określone typy komórek lub tkanek wielokomórkowego organizmu[76].
Jeszcze inne wirusy muszą zarażać różnych gospodarzy, aby utrzymać się w naturze. Należy do nich wirus żółtej febry i wirus dengi. Wirusy te infekują ludzi, ale rzadko przenoszą się bezpośrednio z człowieka na człowieka. Najczęściej przenoszone są z komarów na ludzi. Tego typu wirusy rozprzestrzeniane za pośrednictwem owadów noszą zbiorczą nazwę arbowirusów[75].
Wirus dąży do utrwalenia się w populacji gospodarzy, aby zapewnić sobie namnażanie[63]. Dlatego też generalnie nie odnosi korzyści z zabicia swojego gospodarza, wręcz przeciwnie, jest mu on niezbędny do przetrwania[77]. Jeśli powiązanie danego wirusa z danym gospodarzem trwa długo, to najczęściej relacja ta ewoluuje w taki sposób, że gospodarz ponosi niewielkie straty z powodu zakażenia. Kiedy jednak wirus rozszerza zakres swoich gospodarzy, świeżo nabierając zdolności do infekowania nowego rodzaju gospodarza, wówczas często jest znacznie bardziej zjadliwy dla niego w porównaniu ze starym gospodarzem. Przykładowo wirus myksomatozy, dla którego naturalnym gospodarzem jest pewien gatunek królika z Ameryki Południowej, powoduje u niego łagodne objawy chorobowe, które ostatecznie ustępują. Ten sam wirus u królika europejskiego powoduje rozwój niemal zawsze śmiertelnej w skutkach myksomatozy. Wydaje się, że ostatecznym wynikiem takiej koewolucji jest zintegrowanie się na stałe genomu wirusa do genomu gospodarza. Taki stan osiągnęły retrowirusy endogenne[78].
Termin emerging virus ([nowo] pojawiający się wirus) jest używany w odniesieniu do wirusa, który niedawno nabrał zdolności do infekowania gospodarza nowego gatunku, do wirusa, który pojawił się (i utrwalił swoją obecność) w części świata, gdzie dotychczas nie występował, lub do wirusa, którego dotyczą obie te właściwości[79]. Nabranie tych zdolności jest możliwe w wyniku mutacji czy rekombinacji genetycznych (w tym reasortacji). Najprawdopodobniej wirus ospy prawdziwej i odry wyewoluował z wirusów bydła, ludzki wirus grypy z wirusów kaczek i świń, a HIV z małpiego wirusa niedoboru odporności[80]. Wirus Zachodniego Nilu znany jest od 1937, pojawił się w regionie Zachodniego Nilu w Ugandzie. Dla Ameryki Północnej stał się takim emerging virus w 1999, kiedy po raz pierwszy odnotowano tam jego obecność[81] i zaczął się na tym terenie rozpowszechniać. Dlatego też [nowo] pojawiające się wirusy nie są wirusami całkowicie nowymi[80].
Nowe wiriony powstają w procesie replikacji w komórce gospodarzowej w wyniku powielania komponentów wirusa i ich złożenia. Nigdy nie powstają bezpośrednio z innego wirionu[82], nie zachodzi tu podział jak w przypadku komórek[83]. Wirusy korzystają z komórkowych składników budulcowych (jak aminokwasy, nukleotydy), maszynerii do syntezy białek (rybosomów) oraz energii (ATP)[82]. Są zatem wewnątrzkomórkowymi pasożytami bezwzględnymi[84], to znaczy są całkowicie zależne od żywych komórek pełniących rolę ich gospodarza[85]. Zmieniają jednak wewnątrzkomórkowe środowisko i podporządkowują sobie komórkę w taki sposób, aby efektywniej się replikować[82].
Infekcja komórki wirusem kończąca się wytworzeniem potomnych wirusowych cząstek nazywa się infekcją produktywną. Powielanie się wirusów przebiega etapowo. Poszczególne etapy w zależności od typu komórki gospodarza, organizacji i ekspresji wirusowych genów mogą wykazywać w rozmaitych wirusach pewne różnice[83].
W cyklu replikacyjnym wyróżnia się następujące etapy:
- adsorpcja (przyczepienie się) wirusa do komórki;
- penetracja (wnikanie do komórki)[86];
- powielanie komponentów wirusa – transkrypcja genów do mRNA, translacja wirusowego mRNA prowadząca do powstania wirusowych białek, replikacja genomu[87];
- składanie cząstek wirusowych (wirionów);
- uwalnianie potomnych wirionów z komórki[86].
Wirusy mogą namnażać się wyłącznie we wnętrzu komórek gospodarza, są od niego całkowicie uzależnione, a ścisły związek z jego metabolizmem tłumaczy, dlaczego wirusy mogą atakować tylko określone organizmy, a w ich obrębie tylko pewne określone typy komórek[88], np. wirus zapalenia wątroby typu B może się replikować tylko w komórkach wątrobowych[89]. Tworzone przez nie białka transportowe czy enzymy muszą być kompatybilne z cząsteczkami w komórkach gospodarza[88]. Komórki, w których geny wirusa ulegają prawidłowej ekspresji i zachodzą wszystkie etapy cyklu życiowego wirusa nazywają się komórkami permisywnymi, a ich cykl replikacyjny określany jest cyklem produktywnym. Niektóre wirusy dla replikacji wymagają odpowiedniej fazy cyklu komórkowego, np. retrowirusy fazy M (mitozy), a parwowirusy fazy S (syntezy)[89].
Aby infekcja była skuteczna, komórka musi zarówno mieć odpowiednie receptory, jak i być permisywną[90]. Cząstki wirusa muszą mieć też zapewniony do niej fizyczny dostęp[91] – infekcję wirusową zapoczątkowuje przypadkowe zderzenie się wirionu z wrażliwą na zarażenie nim komórką. Im więcej wirionów, tym większe jest prawdopodobieństwo takiego zdarzenia[90]. Warunkiem jest także uporanie się z mechanizmami układu odpornościowego gospodarza[91]. Infekujący wirus musi przekroczyć baterię błony cytoplazmatycznej, a w niektórych przypadkach także błony jądrowej. Wprowadzony materiał genetyczny musi znaleźć się z odpowiednim miejscu komórki, a potomne wirusy muszą być odpowiednio zabezpieczone, aby przetrwać w środowisku pozakomórkowym[90].
Rozpoznanie i adsorpcja
Prawie każdy typ komórki ludzkiej czy zwierzęcej może być potencjalnie zainfekowany przez jeden a zwykle wiele gatunków wirusa[92]. Warunkiem jest adsorpcja – rozpoznanie i przyczepienie cząstek wirusowych do powierzchni określonych komórek[93], które mają swoiste receptory powierzchniowe[94].
Praktycznie wszystkie cząstki wirusów mają na swojej powierzchni[92] (tj. na powierzchni kapsydu lub osłonki, jeśli ją mają)[94] takie struktury, zwykle białka, które pośredniczą w przyłączaniu się do odpowiedniego receptora na powierzchni komórki gospodarza. Większość takich struktur jest kodowana przez genom wirusa, ale niektóre (jak cząsteczki adhezyjne, proteoglikany) mogą pochodzić z komórki gospodarza[92]. W oddziaływaniach wirus-receptor biorą udział wiązania jonowe, wodorowe i oddziaływania van der Waalsa[93].
Zdarza się, że jeden typ wirusa może wiązać różne receptory, a receptor może być specyficzny dla wielu wirusów. Czasami w celu wniknięcia do komórki potrzebny jest dodatkowo koreceptor, np. HIV potrzebuje oprócz receptora CD4 dodatkowych koreceptorów CCR5 lub CXCR4[93].
Środowisko, w którym wirusy próbują przyłączyć się do komórek często jest dla nich nieprzyjazne[92], dlatego mogą korzystać z innych czynników umożliwiających adsorpcję do komórki (ang. attachment factors), o niskiej specyficzności[93]. Przykładowo pierwszą fizyczną strukturą, jaką napotkać mogą wirusy, zbliżając się do powierzchni komórki, jest glikokaliks, a w nim nadające mu ładunek proteoglikany[92]. Wchodzące w ich skład glikozaminoglikany mogą służyć jako takie czynniki. Przykładowo siarczan heparanu może być wykorzystywany przez wirus brodawczaka ludzkiego. Innym takim czynnikiem jest kwas sjalowy wykorzystywany m.in. przez wirus grypy[93].
Rozpoznanie specyficznego receptora/receptorów na powierzchni komórki potencjalnego gospodarza przez wirusa umożliwia kolejny etap infekcji – penetrację do wnętrza komórki[95]. Wyjątkiem pod względem powyższych mechanizmów są wirusy roślinne i wirusy grzybów, które do przedostania się do wnętrza komórek nie wymagają receptora, infekują, korzystając z mechanicznych uszkodzeń[95].
Penetracja
W przypadku wirusów zwierzęcych i roślinnych do komórki gospodarza wnika na ogół cały wirion lub przynajmniej nukleokapsyd[96]. Wirus zwierzęcy wnika do komórki generalnie na dwa sposoby – przez bezpośrednią fuzję osłonki wirusa z błoną komórkową albo przez endocytozę (większość wirusów). W przypadku endocytozy uwalnianie wirusów zależy od tego, czy mają osłonkę, czy nie. Gdy nie mają, ważną rolę odgrywa niskie pH i liza pęcherzyka endocytarnego lub tworzenie porów w błonie endosomów. Jeśli wirusy zawierają osłonkę, nukleokapsyd jest zwykle uwalniany do cytoplazmy poprzez fuzję między osłoną wirusa a błoną endosomalną. Fuzję tę powoduje niskie pH wewnątrz endosomów aktywujące peptydy fuzyjne w glikoproteinach osłonki[97]. Można wyróżnić kilka rodzajów endocytozy, które wykorzystują wirusy: endocytoza zależna od klatryny, endocytoza zależna od kaweoliny, endocytoza niezależna od klatyn ani kaweolin, makropinocytoza, fagocytoza[97].
Wyjątkowo niektóre bezotoczkowe wirusy zwierzęce (niektóre pikornawirusy) potrafią tworzyć pory w błonie komórkowej i przez nie wprowadzać swój materiał genetyczny do wnętrza komórki[97]. Taka metoda „wstrzykiwania” kwasu nukleinowego do komórki gospodarza charakterystyczna jest dla niektórych bakteriofagów[98][99]. Do komórki wnika wirusowy genom (i ewentualnie pewne białka), natomiast kapsyd i inne związane z nim struktury pozostają na zewnątrz[96].
Podczas replikacji pewnych wirusów w komórkach gospodarza powstają tzw. ciałka wtrętowe. Stanowią one skupiska wirusowych kwasów nukleinowych i/lub białek, wirionów bądź produktów degeneracji komórki[100].
Powielanie komponentów, składanie i uwalnianie cząstek wirusowych
W przypadku wirusów eukariotów większość wirusów RNA replikuje się w cytoplazmie, a wirusy DNA, z wyjątkiem pokswirusów i irydowirusów, w jądrze komórkowym. W celu przedostania się do jądra komórkowego wirusy muszą pokonać kolejną barierę – otoczkę jądrową. Jej pory wielkości 25 nm pozwalają na wniknięcie tylko małych wirusów. Większość ulega uprzedniemu odpłaszczeniu i do jąder dociera tylko materiał genetyczny wirusa wraz z białkami niosącymi sygnał lokalizacji jądrowej. Niektóre, jak wirus brodawczaka ludzkiego, mają możliwość dostać się do jądra jedynie podczas mitozy, kiedy otoczka jądrowa ulega fragmentaryzacji[101].
Po wykorzystaniu maszynerii komórkowej do produkcji wirusowych białek i kwasu nukleinowego komórka może być we względnie normalnym stanie lub też może być nieodwracalnie uszkodzona. Następuje składanie cząstek wirusowych – niektóre (np. wirus polio) są składane w cytoplazmie, inne (np. adenowirusy) głównie w jądrze[102]. Zazwyczaj kapsyd wytwarzany jest pierwszy[99]. Składanie kapsydu wokół wirusowego kwasu nukleinowego nazywane jest enkapsydacją[103].
Zdarza się, że do wirionów pakowane są także komórkowe kwasy nukleinowe. Przykładowo do wirionów retrowirusów mogą trafiać różne komórkowe RNA, m.in. tRNA, który pełni ważną rolę przy infekowaniu kolejnej komórki. Jednak w większości przypadków komórkowe kwasy nukleinowe nie wchodzą do składanego wirionu. U niektórych wirusów sygnałem do pakowania (który pozwala na selekcję) jest obecność odpowiedniej sekwencji nukleotydowej. W przypadku jednoniciowego genomu może to być pewna struktura drugorzędowa. Wiele wirusów o jednoniciowym genomie pakuje nić albo o polarności ujemnej, albo dodatniej, więc sygnał musi występować tylko na jednym z tych rodzajów nici. Wirusowy genom musi być umieszczony w małej przestrzeni, dlatego odpychające się ładunki ujemne z grup fosforanowych muszą zostać zneutralizowane. Służą temu dodatnio naładowane białka zasadowe (np. kodowane przez wirusa lub pochodzenia komórkowego – histony) albo inne związki (np. poliaminy, kationy)[104].
Niektóre wirusy, zwłaszcza o prostych wirionach, mogą składać się „samodzielnie”. Polega to na tym, że potrafią złożyć się w probówce (przy odpowiednim pH i obecności pewnych jonów) ze składowych białek i kwasu nukleinowego. Inne zaś do złożenia wymagają środowiska wewnątrzkomórkowego, mogą być im niezbędne pewne białka obecne tylko przejściowo, nieobecne w dojrzałym wirionie, stanowiące swego rodzaju rusztowanie[105].
Następnie wirusy potomne są uwalniane z komórki. Bezotoczkowe wirusy zwykle uwalniają się po śmierci i rozpadzie komórki (liza). Rozpad ten może być zainicjowany przez wirusa. Może on produkować enzymy takie jak lizozym przerywający ścianę komórkową bakterii. Inną strategią jest produkcja białek hamujących działanie komórkowych enzymów związanych z syntezą ściany komórkowej, a w konsekwencji osłabienie jej doprowadzające ostatecznie do jej przerwania[106]. Wirusy otoczkowe natomiast pączkują z komórki, a ich otoczka pozyskiwana jest na ogół z błony komórkowej gospodarza. U pewnych wirusów jest syntetyzowana de novo na późnym etapie cyklu replikacyjnego[106].
Wirusy po opuszczeniu komórki pozostają na ogół nieaktywne i bierne aż do napotkania kolejnego gospodarza. Znane są jednak przypadki, kiedy wiriony po opuszczeniu gospodarza ulegają jeszcze pewnym morfologicznym zmianom, zachodzi ich dojrzewanie[106]. Złożony wirion jest nośnikiem mającym przekazać wirusowy genom kolejnej komórce lub organizmowi. Tam ulega demontażowi i rozpoczyna kolejny cykl infekcyjny[107].
Wirusy roślinne
- Osobny artykuł: Wirusy roślinne.
Komórki roślinne są otoczone ścianą komórkową stanowiącą dość dobrą barierę przed wniknięciem wirusa[108]. Dlatego też infekcje wirusowe roślin zachodzą głównie przez mikrouszkodzenia ścian komórkowych, często za pośrednictwem wektorów, czyli organizmów żerujących na roślinach, np. mszyc. Poza tym wirusy mogą być przenoszone przez nasiona, pyłek, rozmnażanie wegetatywne i szczepienie roślin (wszczepianie zraza w podkładkę)[109].
Infekcje wirusowe zwiększają podatność roślin na mróz, suszę, atak innych patogenów i szkodników, obniżają plony, niekorzystnie wpływają na wygląd i smak owoców. Powodują duże straty w przemyśle spożywczym i rolnictwie. U większości wirusów roślinnych występuje (+)ssRNA, tzn. genom może być wykorzystany bezpośrednio jako mRNA w procesie translacji. Zwykle nie mają otoczki białkowo-lipidowej (do wyjątków należą wirus brązowej plamistości pomidora TSWV i wirus siateczkowatej żółtaczki mlecza SYNV)[109].
Wirusy przy przemieszczaniu się w roślinach korzystają z dróg i mechanizmów używanych przez rośliny do transportowania substancji. Przy przemieszczaniu się z komórki do komórki wykorzystują plazmodesmy – roślinne połączenia międzykomórkowe, oraz kodowane przez własny wirusowy genom białka transportowe[110]. Jest to jednak proces powolny. W transporcie długodystansowym wirusy wykorzystują wiązki przewodzące, przede wszystkim łyko[111].
Nawet jeśli wirusy opanują całą roślinę, komórki merystematyczne, a zwłaszcza komórki stożków wzrostu, są z reguły wolne od wirusów. Wykorzystuje się to w procesie uwalniania roślin od wirusów, kiedy takie wycięte fragmenty hoduje się na sztucznych pożywkach i odtwarza roślinę[112].
Wirusy organizmów prokariotycznych
Wirusy infekujące organizmy prokariotyczne (bakterie, archeony) nazywane są fagami (a w przypadku, gdy gospodarzem są bakterie, można też je określać bakteriofagami)[113].
Fagi mogą mieć genom o zróżnicowanym rozmiarze w formie DNA lub RNA[113], ale większość bakteriofagów zawiera dwuniciowy DNA (dsDNA)[114]. Trudno jest znaleźć jakiekolwiek cechy wspólne w budowie dla wszystkich reprezentantów tej grupy. Charakterystyczne są trzy rodziny bakteriofagów należące do rzędu Caudovirales. Wirusy z tego rzędu zbudowane są z główki o symetrii ikozaedru (czasem zniekształconego) zawierającej materiał genetyczny, i ogonka o rurkowatej strukturze, zbudowanego z helikalnie lub warstwowo ułożonych podjednostek. Z zakończenia ogonka zwykle wystają białkowe włókienka i/lub wypustki[113].
Podobnie jak w przypadku innych wirusów, fagi muszą rozpoznać odpowiednią komórkę, adsorbować się na jej powierzchni i wprowadzić do jej cytoplazmy swój materiał genetyczny. Wiele z nich zawiera enzymy zdolne do rozkładu ściany komórkowej, niektóre mogą wykorzystywać pile bakterii[113].
Wyróżnić można trzy podstawowe modele cyklu replikacyjnego tych wirusów:
- cykl lityczny – wirus gwałtownie namnaża się w zarażonej komórce, prowadząc do jej lizy (śmierci)
- cykl lizogeniczny – genom faga integruje się z genomem komórki bakterii lub archeona, utrzymywany jest częściowo w nieaktywnej formie (profag); replikuje się wraz z materiałem genetycznym gospodarza
- cykl chroniczny – wirus namnaża się w zainfekowanej komórce, ale nie prowadzi do jej lizy. Wiriony są wydalane poza komórkę przez specjalne kompleksy białkowe[113].
Bakteriofagi regulują liczebność i rozmieszczenie bakterii. W celu ochrony przez infekcją bakterie wykształciły system restrykcji i modyfikacji[115] oraz CRISPR[116] degradujący obcy DNA. W odpowiedzi pewne fagi nabrały zdolności, aby tej degradacji uniknąć[115].
Wirusy owadzie
Owady mogą pełnić funkcję gospodarzy wirusów lub wektorów, zarówno wirusów zwierzęcych, jak i roślinnych. Owadzie wirusy są bardzo zróżnicowane pod względem strukturalnym i genetycznym. Niektóre mogą się namnażać w owadzich komórkach, nie powodując chorób, inne są silnie patogeniczne i doprowadzają do śmierci owada. Niektóre z nich, zwłaszcza bakulowirusy (które w większości zakażają tylko stadia larwalne owadów) i nudiwirusy, mogą być stosowane w ramach biologicznego zwalczania szkodników roślin. Wirusy owadzie nie są zdolne do zakażania komórek ludzkich[117].
Wirusy o innych gospodarzach
Większość wirusów grzybów zawiera dwuniciowy RNA (dsRNA)[31]. Infekcje wirusów zakażających grzyby w wielu przypadkach wywołują niewielkie zmiany na gospodarzu lub wcale ich nie wywołują. Bywa, że wirusy te zmniejszają zjadliwość niektórych grzybów powodujących choroby roślin. Wirusy mogą także infekować glony, co wpływa na zakwity i dynamikę populacji fitoplanktonu[118].
Cząstki subwirusowe
Wirusy satelitarne oraz satelitarne RNA (satRNA) charakteryzują się tym, że wymagają do namnażania obecności innego wirusa, tzw. wirusa pomocniczego. Różnica między wirusami satelitarnymi a satRNA polega na tym, że te pierwsze kodują białka kapsydu, a te drugie korzystają z białek kapsydu wirusa pomocniczego. Wirusy satelitarne i większość satRNA utrudnia namnażanie wirusa pomocniczego[119].
Podczas replikacji wirusów RNA mogą zdarzyć się pewne nieprawidłowości w kopiowaniu genomu wirusowego[120], delecje[119], które powodują, że nie koduje on wszystkich niezbędnych białek wirusowych[120]. Jest to tzw. defektywne RNA (defective RNA, D-RNA)[119]. Do zapewnienia brakujących białek potrzebna jest obecność wirusa rodzicielskiego (nazywanego tu także wirusem pomocniczym)[120].
Cząstki defektywnego RNA zwykle nie zakłócają replikacji wirusa pomocniczego; te które zakłócają[119], łagodzą objawy zakażenia[120], nazywane są defektywnym interferującym RNA (DI RNA)[119]. Satelitarny RNA różni się od defektywnego tym, że nie wykazuje dużych podobieństw w sekwencji nukleotydów z genomem odpowiedniego wirusa pomocniczego i jego pochodzenie pozostaje niepewne[120].
Wiroidy stanowią małe, koliste cząsteczki jednoniciowego RNA (ssRNA). W przeciwieństwie do wirusów nie są obudowane kapsydem, są nagie i nie kodują żadnych białek. Infekują wyłącznie rośliny i prawdopodobnie wywołują interferencję RNA z istotnymi mechanizmami molekularnymi gospodarza[121].
Wirofagi to wirusowe pasożyty gigantycznych wirusów[122]. Pierwszy odkryty wirus o takich właściwościach nazwano sputnikiem; kolejne to mawirus oraz wirofag Jeziora Organicznego (OLV, od ang. Organic Lake virophage)[123].