Elemente bazë të biologjisë së coronavirusit

Elemente bazë të biologjisë së coronavirusit

Së pari, si funksionon qeliza? Qeëiza ka disa elemente kresore, si bërthama, citoplazma dhe membrana qelizore. ADNja që është materiali gjenetik i qelizës gjendet në bërthamë dhe kodifikon për proteinat që qeliza (dhe organizmi) prodhon, të cilat proteina janë përgjegjëse për mënyrën se si trupi është i ndërtuar dhe se si funksionon. Proteinat kanë role të ndryshme. Pra ADNja ka funksionin e një kodi bazë që trashëzgohet nga brezi në brez.

ADNja përbëhet nga dy vargje apo zinxhirë që qëndrojnë përballë njëri-tjetrit. Një varg ecën apo ka sens pozitiv ndërsa tjetri ecën apo ka sens negativ.

Segmente të shkrurtra të ADNsë që marrin emrin “gjene” transkriptohen në një formë tjetër mesazhi kimik, në një molekulë tjetër, në ARN. Është ARNja që lexohet nga organelet (ribozomet) qelizore dhe që përfundimisht translatohet në proteina. Kur krijohet ARNja, kjo kopjohet nga vargu apo zinxhiri me sens negativ i ADNsë dhe ARNja që prodhohet dhe që duhet translatuar ka sens pozitiv.

Membrana qelizore funksionon si muri apo barriera e jashtme e një qelize dhe është e përbërë nga një shtresë e dyfishtë me lipide. Kjo shtresë përbëhet nga molekula me një pjesë polare (kokat) dhe me një pjesë tjetër jo-polare (bishtat). Uji është shumë polar ndaj kokat polare të këtyre molekulave membranore formojnë lidhje me ujin – hidrofili. E kundërta është e vërtetë për pjesën jo-polare të molekulave membranore, pra për bishtat e këtyre molekulave. Ato janë lipofilike apo hidrofobike dhe grumbullohen apo më saktë sistemohen në një mënyrë të qëndrueshme ku bishtat janë në kontakt me njëri tjetrin mes dy shtresave të membranës citoplazmatike ndërsa kokat hidrofilike të këtyre molekulave ndërfaqohen me ujin qoftë brenda qelizës qoftë jashtë qelizës.

Në këtë membranë të dyfishtë lipidike, gjenden një shumëllojshmëri elementësh dhe molekulash të tjera, ku më të rëndësishmet janë proteinat.

Së dyti, si funksionojnë coronaviruset?

Coronaviruset janë viruse të veshur që përmbajnë ARN në sens pozitiv. Pra materiali gjenetik i coronaviruseve përbëhet vetëm nga ARN me sens pozitiv. Ndaj kjo ARN mund të shkojë direkt në ribozome (që janë organelet që lexojnë ARNnë dhe që prodhojnë proteinat). Ndaj coronaviruset mund të prodhojnë proteinat e vet menjëherë pa patur nevojën për enzima modifiuese (që në lloje të tjera virusesh duhet të ndreqin apo përshtatin materialin gjenetik të virusit që ai të lexohet nga qeliza e infektuar).
Kjo do të thotë se ARNja e coronaviruseve nëse injektohet në qelizat njerëzore mund të përdori ribozomet e qelizës për të prodhuar proteina të reja (për strukturën e vet) dhe për t’i asembluar këto proteina në viruse të reja. Të gjitha këto procese duke përdorur aparatet dhe organelet qelizore që i përdor mekanikisht për qellimet e vet riprodhuese.

Në disa viruse materiali gjenetik është vet virusi, pra i gjithë materiali gjenetik përbën virusin që është i paketuar apo i veshur me disa proteina (nukeokapsidi). Por, coronaviruse kanë edhe një vezhje apo mbështjellje të jashtme që i rrethon. Kjo mbëstjellje apo veshje përbëhet nga një membranë me shtresë të dyfishtë lipidike që vinë apo e ka origjinën prej qelibave partëse ku virusi është prodhuar. Membrana është e njëjtën me membranën e qelizave bartëse por në të gjenden edhe disa proteina virale (të futura nga virusi) – njëfarë elementi personalizues që virusi ka vendosur aty!

Shtresa e dyfishtë lipidike e membranës virale është e qëndrueshme falë marrëdhënieve polare/jo-polare. Nëse në afërsi të kësaj membrane afrohet një substancë me elemente polare dhe jo-polare, kjo substancë është në gjendje të shqetësojë stabilitetin dhe qëndrueshmërinë e membranës virale apo qelizore. Thërrmija virale, në mungesë të kësaj membrane veshëse me strukturë të dyfishtë lipidike, nuk është në gjendje të futet në brendësi të qelizave, pra është jo-aktive. Substanca që kanë veti si ato të përshkruara më sipër pra me një pjesë polare dhe një jopolare, pra molekula anfifilike, janë alkoli dhe sapuni. Kjo është arsyeja pse janë të efektshme në “vrasjen” e viruseve, sepse pridhin membranën e tyre veshëse dhe e bëjnë virusin totalisht të jo-infektiv.

Më sipër përmendëm se coronavirusi fut disa proteina specifike në membranën e dyfishtë lipidike. Një nga këto proteina është proteina S (spike protein). Kjo proteinë ka vetinë dhe funsionin që të lidhet me një proteinë në sipërfaqen e qelizave që po infektohen dhe bën që veshja virale që shkrihet me membranën apo me veshjen e qelizës që po infektohet. Si pasojë nukleokapsidi futet në brendësi të qelizës.

Lloje të ndryshme gjallesash, dhe lloje dhe linja të ndryshme qelizore të së njëjtës specie, shprehin proteina të ndryshme në sipërfaqen e tyre qelizore. Kjo bën që viruse të ndryshme të kenë një specificitet për llojin/specien dhe një specificitet për qelizën. Vetëm disa viruse janë të aftë që të shkaktojnë infeksione të rrugëve të frymëmarrjes.

© Rinstinkt Blog 2020

Si i përgatisin biologët vaksinat?

Biologët aplikojnë praktikisht teorinë evolutive për të përgatitur vaksinat kundër virusit të gripit.

Ekzistojnë shumë varietete të virusit të gripit që qarkullojnë ndër popullatën njerëzore dhe kafshë të tjera vertebrate çdo vit, por vetëm pak prej këtyre varieteteve virale janë në gjendje të mbijetojnë dhe të lënë kopje të vetes së vet.

Siç e kemi përshkruar edhe më parë, një nga mënyrat se si virusi i gripit ndryshon, pra evoluon, është duke ndryshuar konfiguracionin e proteinave në sipërfaqen e vet. Proteinat sipërfaqësore të virusit janë shenjestra e cila njihet nga sistemi imunitar i organizmit bartës. Kur ndodh ndonjë ndryshim në këto proteina sipërfaqësore të virusit të gripit sistemi imunitar i organizmit bartës mund të mos jetë më në gjendje ta njohi virusin mësymës, kështu që virusi ka më shumë gjasa që ttë shumohet në mënyrë të suksesshme, duke shkaktuar edhe probleme specifike tek qelizat dhe indet ku shumohet, replikohet.

Varietetet e virusit të gripit me më shumë ndryshime në këto proteina sipërfaqësore janë në gjendje t’u shpëtojnë detektimit nga sistemi imunitar i organizmit bartës, dhe si pasoj shumohen më lehtësisht dhe po ashtu kanë më shumë gjasa që të përhapen midis individëve të ndryshëm të popullatës bartëse duke rezultuar kështu në një epidemi gripi.
Me fjalë të tjera, disi më teknike, ekziston një seleksion pozitiv për ndryshime në proteinat e sipërfaqes së viruseve të gripit.

Biologët krahasojnë normën e mbijetesës dhe të shumimit të varieteteve të ndryshme të viruseve të gripit të cilët kanë sekuenca gjenike të ndryshme që kodifikojnë për proteinat sipërfaqësore – në këtë mënyrë ata mnd të studiojnë përshtatjen e viruseve në kalimin e kohës.

Nëse biologët arrijnë të parashikojnë se cilat varietete qarkulluese të virusit të gripit janë më me gjasa që t’i shpëtojnë detektimit nga bartësi, atëherë ata mund të identifikojnë varietetet që janë më probabël të shkaktojnë epideminë e ardhshme të gripit dhe kështu t’i shënjestrojnë ato nëpërmet prodhimit të një vaksine.

Si janë biologët të aftë të bëjnë parashikime të tilla rreth varieteteve virale?

Duke përcaktuar raportin e zëvendësimeve sinonimike/josinonimike në gjenet që kodifikojnë për proteinat sipërfaqësore tek virusi i gripit. Në këtë mënyrë biologët janë të aftë të përcaktojnë se ndryshime në kodone (mutacione) janë nën një seleksion pozitiv.

Mëpastaj shkencëtarët mund të përcaktojnë se cilat nga varietete virale që qarkullojnë aktualisht shfaqin numrin më të madh të ndryshimeve, pra mutacioneve, në këto kodone të selektuara pozitivisht. Janë pikërisht këto varietete virale që janë më me gjasa që të mbijetojnë, të shumohen dhe të shpienë në një epidemii gripi në të ardhmen. Kështu që këto varietete janë shënjestra logjike për të cilat duhet përgatitur një vaksinë.

Sa përshkruam më sipër nuk është gjë tjetër veçse një aplikim praktik i teorisë evolutive, që shpie në përgatitjen paraprake dhe të suksesshme të vaksinave duke reduktuar çdo vit numrin e sëmundjeve dhe të vdekjeve nga gripi.

© Rinstinkt blog

Evolucioni i virusit të gripit; pandemia e vitit 1918

Mekanizmat e evolucionit të virusit; pandemia e gripit të vitit 1918-1919.

11 nëntori i vitit 1918 shënon fundin e Luftës së Parë Botërore, me armisticin dhe marrëveshjen që u firmos në Francë. Natyrisht që kjo luftë, si çdo luftë, kishte goxha viktima.
Por numri i viktimave nga kjo luftë 4 vjeçare shpej u tejkalua nga numri i viktimave nga një tjetër fenomen; nga një epidemi massive gripi që filloi në pranëverën e vitit 1918 midis ushtarëve amerikanë.
Një vit e gjysmë që prej filimit të gripit, ky lloji i veçantë virusi u përhap në ttë gjithë planetin. Gripi i vitit 1918 vrau më shumë se 50 milionë njerëz në të gjithë botën, 2 herë më shumë se numri i vdekjeve prej luftimeve.

Pandemia e viteve 1918-1919 ka rëndësi të veçantë sepse norma e viktimave dhe vdekjes mes të rinjëve të rritur, pra personave mes 17-35 vjeç, ishte 20 herë më e madhe se në epidemitë e gripit të mëparshme apo të deri atëherëshme. Zakonisht kjo grupmoshë e të rinjëve të rritur është ajo që ka më pak gjasa që të vdesi nga gripi krahasuar për shembull me të moshuarit, pleqtë, apo të miturit.

Si shpjegohet që ky virus gripi ishte më shumë vdekjeprurës për grupmoshën e të rinjëve të rritur, që zakonisht janë individë të fortë?

Varieteti i virusit të gripit të vitit 1918 ishte i veçantë sepse shkaktonte një reagin tepër të fortë dhe intensiv të sistemit imunitar të njeriut. Ky hiper reagim i sistemit imunitar bën që individët me sistemet imunitare më të forta, pra grupmosha e rë rinjëve të rritur, të jenë më të prekurit. Më të prekurit në kuptimin që sistemi i tyre imunitar do të krijone një përgjigje ‘të tepruar’ ndaj virusit duke shkaktuar më shumë probleme sesa zgjidhje.

Normalisht sistemi imunitar e ndihmon organizmin që t’i luftojë viruset, dhe pikërisht mbi këtë përgjigje mbështetet edhe vaksinimi.

Që prej vitit 1945 programet e ndryshme të vaksinimit kundër gripit kanë ndihmuar në mbajtjen nën kontroll të numrit dhe të seriozitetit të shpërthimeve të gripit.
Por, me shumë gjasa, vaksina e gripit e vitit të kaluar nuk do jetë efikase kuundër virusit të këtij viti.

virusi H1N1

Virusi H1N1 – Thumbat përfaqësojnë proteinat që gjenden në sipërfaqen e virusit. Janë këto proteina që ndryshojnë në mënyrë të shpejtë dhe bën të mundur që virusi t’i shpëtojë sistemit imunitar të bartësit.

Varietete të reja virusi të gripit evoluojnë në mënyrë të vazhdueshme, duke siguruar një variacion gjenetik në popullatën e viruseve. Nëse këto viruse nuk do të evoluonin njerëzit, por edhe kafshë të tjera si zogjtë apo derrat, do të ndërtonin një rezistencë kundër tyre dhe fushatat vjetore të vaksinimit do të ishin të kota. Por ja që edhe viruset evoluojnë, sikundër kafsha njeri dhe kafshë të tjera. Duke qenë se viruset evoluojnë biologët duhet të zhvillojnë një vaksinë të re, të ndryshme, çdo vit.

Sistemi imunitar i kafshëve vertebrate, rruazore, ku bën pjesë edhe njeriu, është në gjendje të njohi disa proteina specifike në sipërfaqen e virusit. Janë pikërishtë këto proteina përgjegjëset për evoluimin e viruseve, duke qenë se janë këto proteina që ndryshojnë. Dhe ndryshimi i këtyre proteinave sipërfaqësore bën që virusi t’i shpëtojë detektimit të sistemit imunitar.

Ato varietete virale që kanë numrin më të madh të ndryshimeve në sipërfaqen e vet kanë më shumë gjasa që t’i shpëtojnë detektimit prej sistemit imunitar dhe të infektojnë bartësin, duke patur kështu një avantazh ndaj virueseve të tjera. Pra edhe viruset, mes tyre, janë në një garë evolutive, kush të përhapi më shumë kopje të materialit të vet gjenetik…

Duke ndjekur ndryshimet në virusin e gripit nga viti në vit biologët janë në gjendje të vëzhgojnë evolucionin në veprim. Kjo është mënyra se si njerëzit janë në gjendje të mësojnë shumë gjëra rreth procesit të evolucionit, pra duke ekzaminuar organizma me evolucion të shpejtë si viruset dhe bakteret. Këto vëzhgime japin kontribute në përparimin e mëtejshëm të teorisë evolutive.

 

 

© Rinstinkt blog

 

Një botë e vogël dhe e ndërlidhur

Një botë e vogël dhe e ndërlidhur.

Vendet e ndryshme të botës e menaxhojnë peshkimin sikur të jetë një resurs vendor, dhe në njëfarë mënyre ky lloj menaxhimi e reflekton realitetin e ujrave që gjenden brenda territorit të vendit përkatës, por për peshqit detarë çështja është më e ndërlikuar duke qenë se peshqit detarë janë ndoshta vertebratët qe janë të ndërlidhur më shumë se çdo gjë tjetër nëpërmjet deteve dhe rrymave oqeanike nëpër distanca të gjata.

Studiuesit Ramesh et al., kanë një model se si këto rryma ndërlidhëse shpërndajnë larvat e më shumë se 700 lloje peshqish.

Këta studiues bënë një analizë rrjetesh për të përcaktuar shkallën me të cilën popullatat që gjendeshin në një pjesë të botës mund të kenë ardhur nga një pjesë tjetër e botës.

Duket se popullatat botërore të peshqve përfaqësojnë një rrjet të vogël botëror në të cilin lidhjet nëpërmjet këtyre popullatave janë të ngushta dhe ku qendra të caktuara produktiviteti janë shumë të rëndësishme.

Ky ndërkomunikim dhe ndërlidhje ka implikime me shtrirje të gjerë për konservimin, menaxhimin dhe furnizimin me ushqim botërisht.

 


Përshtatur nga Revista Science 21 qershor 2019

Minjtë e prerive, hormonet dhe komunikimi ndërqelizor

Minjtë e prerisë, monogamia, hormonet dhe komunikimi ndërqelizor

Sinjalizimi ndërqelizor është një veçanti e organizmave shumëqelizorë. Edhe tek organizmat më të thjeshtë shumëqelizorë diferencimi i grupeve të ndryshme të qelizave në inde të specializuara duhet të integrohet me pjesën tjetër të organizmit si një gjë e vetme.

Përgjigjia e një qelize ndaj një molekule sinjalizuese ndodh në tre hapa të njëpasnjëshëm. Së pari, molekula sinjalizuese (peptidi) lidhet me një receptor në sipërfaqen e membranës së qelizës. Së dyti, lidhja e molekulës sinjalizuese me receptorin tejçon një mesazh brenda qelizës. Dhe së treti, qeliza ndryshon aktivitetin e vet në përgjigje ndaj sinjalit. Në një organizëm shumë qelizor këto hapa shpienë në ndryshime në mënyrën se si ai organizëm funksionon.

Minjtë e fushës apo minjtë e prerive (Microtus ochrogaster) janë brejtës të vegjël që jetojnë në klima të temperuara. Në këto zona ata gërmojnë tunele nëpër fusha. Gjatë sezonit përkatës të riprodhimit, kur një mashkull miu prerie çiiftëzohet me një femër, ndodh një fenomen interesant që na ndihmon shumë të kuptojmë komunikimin ndërqelizor tek organizmat shumëqelizorë.

minjë prerie minjë fushe

Pas çiftëzimit minjtë e prerisë kanë një lidhje jetëgjatë. Kjo sjellje induktohet prej disa peptideve/homoneve që veprojnë si sinjale ndërqelizore.

Pas çiftëzimit, që mund të zgjasi deri në një ditë të plotë, çifti i minjve të prerisë qëndron bashkë. Lidhja mes dy minjëve të prerisë është aq e fortë saqë ata qëndrojnë bashkë për githë jetën. Se përse ndodh kjo dhe cilave mekanizma biologjië i detyrohet fortësia e kësaj lidhje, do ta shpjegojmë më poshtë…

Por është interesante që këtë lidhje të përjetshme të çiftit të minjëve të prerisë/fushës ta krahasojmë me sjelljen e miut të malit (M. montanus) që është një i afërm i minjëve të fushës por që jeton nëpër kodra. Në kët specie çiftëzimi është i shpejtë dhe mëpastaj çifti ndahet. Mashkulli i miut të llojit M. montanus kërkon për partnere të tjera, ndërsa femra i braktis të vegjlit e vet jo shumë më vonë pasi lindin.

Shpjegimi për këto ndyshime dramatike në sjelljen e këtyre dy specieve të minjëve gjendet në trurat e tyre. Kur çiftëzohen minjtë e prerive, në trurin e mashkullit dhe femrës lëshohen peptide specifikë prej 9 aminoacidesh. Tek femra peptidi është oksitocika, ndërsa tek mashkulli është vazopresina. Këto peptide qarkullojnë në gjak dhe mbërrijnë në indet e ndryshme të trupit të minjëve të prerive, por lidhen vetëm me disa lloje specifikë qelizash. Në sipërfaqen e tyre këto qeliza kanë proteina që kanë funksionin e repectorëve, dhe mbi të cilat lidhen peptidet oksitocinë dhe vazopresinë, sikur lidhet çelësi me kyçin e vet.

Ndërveprimi mes peptideve dhe receptorëve shkakton një aktivizim dhe një ndryshim në formën e receptorit, i cili shtrihet përmes membranës plazmatike/qelizore të qelizës. Brenda citoplazmës ky ndryshim forme i receptorit shkakton një seri ngjarjesh që si përfundim rezultojnë në ndryshime në qelizat specifike. Mëpastaj këto qeliza nga ana e vet shkaktojnë ndryshime të tjera që janë përgjejgëse për ndryshime në sjelljen e minjëve të prerive.

Receptorët për oksitocinën dhe vazopresinën tek minjtë e prerive janë më shumë të përqëndruar në disa rajne të trurit që janë përgjegjëse për sjellje si lidhja në çift dhe kujdesja për të vegjëlit.

Tek minjtë e malit/kodrës, ka shumë më pak receptorë për këta dy peptide, dhe si pasojë do të ketë një manifestim tepër të reduktuar të sjelljeve që shfaqnin minjtë e prerive; pra minjtë e malit do të kenë një lidhje më të dobët në çift dhe do të kujdesen më pak për të vegjëlit e vet.

Është e qartë se oksitocina dhe vazopresina janë shkakëtarët, pra sinjalet që induktojnë këto lloj sjelljesh.

 

© Rinstinkt Blog