ไวรัส

ไวรัสไม่ใช่สิ่งมีชีวิต อยู่ไม่ได้ด้วยตัวเอง ไม่มีกระบวนการเผาผลาญสารอาหาร ไม่มีโรงงานผลิตพลังงานของตัวเองสำหรับกระบวนการทางชีวเคมีที่ต้องสร้างและเก็บพลังงาน ในรูป adenosine triphosphate (ATP) มันต้องอาศัยสิ่งมีชีวิตอื่น เช่น แบคทีเรีย พืช สัตว์ และมนุษย์ เป็นแหล่งพักพิง (host) และขยายจำนวน

ไวรัสมีกรดนิวคลีอิกและโปรตีน กรดนิวคลิอิกอาจจะเป็น DNA (กรดดิอ๊อกซีนิวคลิอิก) หรือ RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก) กรดนิวคลีอิกมีรหัสข้อมูลทางพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ของไวรัส รูปแบบของไวรัสที่อยู่ภายนอกเซลล์เรียกว่า virion ไวรัสแทบทุกชนิดจะมีโปรตีนที่ก่อตัวเป็นเปลือก (เรียกว่า capsid) รอบ ๆ กรดนิวคลีอิก capsid ที่ล้อมรอบไวรัสประกอบด้วยหน่วยย่อยโปรตีนที่เรียกว่า capsomeres ไวรัสบางชนิดมีโปรตีนชนิดอื่นอยู่ภายใน capsid โปรตีนเหล่านี้บางตัวทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ซึ่งมักเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกของไวรัส virion capsid มีหน้าที่ 3 ด้านคือ

(1) เพื่อปกป้องกรดนิวคลีอิกของไวรัสจากการย่อยโดยเอ็นไซม์บางชนิด (นิวคลีเอส)

(2) เพื่อสร้างตำแหน่งบนพื้นผิวที่จดจำและทำให้ virion สัมผัสกับกับตัวรับบนพื้นผิวของเซลล์เจ้าบ้าน

(3) เพื่อสร้างโปรตีนที่อยู่ในโครงสร้างพิเศษ ช่วยทำให้ virion สามารถทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ผิวเซลล์ หรือช่วยในการฉีดกรดนิวคลีอิกที่ติดเชื้อเข้าไปในภายในของเซลล์โฮสต์

ไวรอยด์ (Viroids) มีความคล้ายกับไวรัส จึงเรียกว่า “viruslike” มีกรดนิวคลีอิกเท่านั้นและไม่มีโปรตีนโครงสร้าง

ยังมีอนุภาคที่มีลักษณะคล้ายไวรัส ที่เรียกว่า พรีออน (prions ) ประกอบไปด้วยโปรตีนที่มีความซับซ้อน เรียงตัวจับกันอย่างแน่นหนากับโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกขนาดเล็กๆ พรีออนมีความต้านทานต่อการยับยั้งการทำงาน และเกี่ยวข้องกับการทำให้เกิดโรคสมองเสื่อมในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์ด้วย

ไวรัสเป็นพวกปรสิตแท้จริงเพราะพวกมันต้องอาศัยอยู่กับเซลล์โฮสต์สำหรับทำงานและค้ำจุนชีวิตของไวรัสเกือบทั้งหมด ไวรัสไม่สามารถสังเคราะห์โปรตีนได้เนื่องจากพวกมันขาดไรโบโซม (เป็น organelle สำคัญในเซลล์ ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน) สำหรับการแปลรหัส messenger RNA (mRNA) ไวรัสจะต้องใช้ไรโบโซมของเซลล์โฮสต์ที่มันเข้าไปอยู่ (ติดเชื้อ) เพื่อใช้แปลรหัส mRNA ของไวรัสให้เป็นโปรตีนของไวรัส แล้วประกอบร่างสร้างตัวของมันให้ขยายเผ่าพันธุ์ต่อไป

ไวรัสส่วนใหญ่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 20 นาโนเมตร (nm) จนถึง 250–400 นาโนเมตร และไวรัสประเภทต่าง ๆ ก็มีรูปร่างที่แตกต่างกัน เกณฑ์ที่ใช้ในการจำแนกไวรัสในแต่ละกลุ่มนั้นขึ้นอยู่กับการพิจารณาโครงสร้างสามประการคือ (1) ชนิดและขนาดของกรดนิวคลีอิก (2) รูปร่างและขนาดของ capsids และ (3) การมีไขมันที่ envelope ที่ได้มาจากเซลล์โฮสต์ที่อยู่โดยรอบนิวคลีโอแคปซิดของไวรัส

การจัดกลุ่มเรียกว่าอนุกรมวิธาน โดยจัดกลุ่มเป็นครอบครัว (family) โดยใช้คำท้าย (suffix) คือ -viridae

DNA Virus

• Family Poxviridae

เป็นไวรัสขนาดใหญ่ของ มีโครงสร้างที่ซับซ้อน ขนาด 400 × 250 นาโนเมตร มีจีโนมเป็นดีเอ็นเอแบบเส้นเกลียวคู่ (linear double-stranded DNA) ไวริออนมีโปรตีนและไขมันประมาณ 40 ชนิด และมีโครงสร้างภายในที่เรียกว่า lateral bodies แบ่งออกเป็น 2 ครอบครัวย่อยๆ คือ Chordopoxvirinae ซึ่งติดเชื้อสัตว์พวกมีกระดูกสันหลัง และพวก Entomopoxvirinae ซึ่งติดเชื้ออาร์โทรพอด

Chordopoxvirinae ประกอบด้วยกลุ่มที่เรียกว่า orthopoxviruses (vaccinia), parapoxviruses, avipoxviruses ที่พบในนกและ ไวรัสอื่นๆ ที่ติดเชื้อในแกะกระต่ายและสุกร

• Family Adenoviridae

เป็นพวก Nonenveloped virions รูปร่าง icosahedral symmetry แขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 80 นาโนเมตรและ capsids ที่บรรจุ capsomeres 252 หน่วย มี 12 จุดยอด (vertices) ซึ่งติดอยู่กับเส้นใยไกลโคโปรตีนที่มีความยาว 10-30 นาโนเมตร โดยมีปุ่มที่ปลายสาย

จีโนมเป็น DNA ที่มีเส้นคู่เป็นเส้นตรง (linear double-stranded DNA) จำแนกเป็น 2 กลุ่มย่อย: mastadenoviruses ซึ่งติดเชื้อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และ aviadenoviruses ซึ่งติดเชื้อนก

เป็นกลุ่มไวรัสที่ทำให้เกิดโรคระบบทางเดินหายใจและทางเดินอาหารชนิดเฉียบพลันที่พบบ่อยของมนุษย์และบางชนิดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเซลล์เพาะเลี้ยงและอาจทำให้เกิดมะเร็งในสัตว์

• Family Herpesviridae

เป็น Icosahedral virions ที่มี capsid เส้นผ่าศูนย์กลาง ยาวประมาณ 150-200 nm และ 162 capsomeres ล้อมรอบด้วยเปลือกหุ้มชั้นนอกที่มี glycoprotein spikes

จีโนมประกอบด้วย DNA ที่มีเกลียวสองเส้นเป็นเส้นตรง (linear double-stranded DNA) แบ่งเป็น 3 ครอบครัวย่อย:

1. Alphaherpesvirinae ประกอบด้วยไวรัสเริมมนุษย์ชนิดที่ 1 และ 2 (human herpes simplex viruses types 1 and 2) ไวรัสวัวที่ทำให้เกิด mamillitis ไวรัส SA8 และ monkey B virus, ไวรัส pseudorabies, herpesvirus ในม้า, และไวรัส varicella-zoster

2. Betaherpesvirinae ประกอบด้วยสายพันธุ์ของไวรัสจำพวก cytomegaloviruses

3. Gammaherpesvirinae ประกอบพวกเชื้อไวรัส Epstein-Barr, baboon herpesvirus, herpesvirus ในลิงชิมแปนซี , ไวรัสโรค Marek's ที่พบในไก่, herpesvirus saimiri, และ herpesvirus ateles

• Family Iridoviridae

เป็นพวก Large enveloped หรือ nonenveloped icosahedral virions ขนาดใหญ่ ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 120–350 นาโนเมตร และมี DNA แบบเส้นคู่เป็นเส้น เช่น พวก Iridovirus ซึ่งมีเชื้อไวรัส iridescent virus 6 ที่พบในสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง และ Lymphocystivirus เช่น ชนิดที่เป็นไวรัสที่ทำให้เกิดโรคต่อมน้ำเหลืองที่พบในปลา (lymphocystis disease virus 1)

• Family Asfarviridae

Icosahedral enveloped virions มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 175–215 nm ที่มี DNA แบบ double-strand เป็นเส้นตรง ตระกูลนี้ประกอบด้วย Asfivirus หนึ่งชนิด ซึ่งมีไวรัสไข้หวัดใหญ่ในหมู สายพันธุ์แอฟริกา (African swine fever virus)

• Family Hepadnaviridae

virions ทรงกลมขนาดเล็กที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 40–48 nm ประกอบด้วย circular double-stranded DNA with a single-stranded DNA region and a DNA-dependent DNA polymerase ที่ซ่อมแซม DNA Gap และเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการจำลองแบบของไวรัส นอกจากนี้ยังมีลักษณะคือการใช้ reverse transcriptase สำหรับการจำลองแบบและการผลิตโปรตีนจำนวนมากที่ละลายน้ำได้ (HBsAg) ได้แก่ไวรัสพวก Orthohepadnavirus ซึ่งประกอบด้วยไวรัสตับอักเสบบี (hepatitis B) ที่ติดเชื้อในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และ Avihepadnavirus ซึ่งประกอบด้วยไวรัสตับอักเสบบี ที่ติดเชื้อนก

• Family Papillomaviridae

Icosahedral, nonenveloped virions ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 52–55 nm มี 72 capsomeres ตัว Papillomaviruses ไม่สามารถเติบโตจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ และพวกมันมักจะทำให้เกิดหูดและ benign papillomas ในบางกรณี papillomas ก็อาจจะพัฒนาเป็นมะเร็ง

• Family Parvoviridae

Small icosahedral, nonenveloped virions ที่มี 32 capsomeres วัดเส้นผ่านศูนย์กลางได้ประมาณ 18–26 นาโนเมตร มี DNA เส้นเดี่ยว ไวรัสของตระกูลนี้แบ่งออกเป็นสองตระกูลย่อย:

1. Parvovirinae ซึ่งแพร่เชื้อของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

2. Densovirinae ซึ่งติดเชื้อแมลง

• Family Polyomaviridae

Icosahedral, nonenveloped virions มีเส้นผ่าศูนย์กลาง ขนาด 40-40 นาโนเมตร โครงสร้าง Virions เป็นแบบ covalently linked circular double-stranded DNA ได้แก่ไวรัสพวก Polyomavirus

RNA virus

• Family Picornaviridae

icosahedral virions ขนาดเล็ก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20–30 นาโนเมตร ประกอบด้วย 60 capsomeres และมีสารพันธุกรรมเป็น single-stranded, positive-sense RNA

สมาชิกกลุ่มนี้ ได้แก่ Enterovirus (polioviruses), Cardiovirus, Rhinovirus (ไวรัสหวัดทั่วไป) และ Aphthovirus (ไวรัสโรคปากและเท้า)

• Family Caliciviridae

Icosahedral, nonenveloped virions ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 35-39 nm ประกอบด้วย 32 capsomeres และ 180 โมเลกุลของ capsid โปรตีนเดี่ยว จีโนมนั้นประกอบไปด้วย RNA ที่มีความรู้สึกเป็นบวก ไวรัสต้นแบบของตระกูลนี้คือตุ่ม exanthema ของไวรัสหมู

• Family Togaviridae

virions รูปร่างทรงกลม มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 70 นาโนเมตร จีโนมคือ RNA แบบเส้นเดี่ยว (single-stranded positive-sense RNA) มี 2 ​​จำพวก:

1. Alphavirus

ประกอบด้วยไวรัสที่ส่งมาจากสัตว์ขาปล้อง (โดยเฉพาะในยุง) ได้แก่ ไวรัส Sindbis และไวรัสไข้สมองอักเสบในม้า (eastern and western equine encephalitis viruses)

2. Rubivirus

Rubivirus ประกอบด้วยไวรัสที่ไม่ใช่พวกที่พบในอาร์โทรพอด เช่นพวกเชื้อไวรัสที่เป็นสาเหตุของโรคหัดเยอรมัน

• Family Flaviviridae

ไวรัสของตระกูลนี้ได้รับการห่อหุ้ม มี envelope และมีรูปร่างเป็นทรงกลม โดยมีจีโนมที่ประกอบด้วย RNA (nonsegmented single-stranded positive-sense RNA) ไวรัสเหล่านี้จะถูกส่งโดยแมลงหรือ arachnids และทำให้เกิดโรคที่รุนแรง เช่น ไข้เหลือง (yellow fever) ไข้เลือดออก (dengue) โรคไข้สมองอักเสบจากเห็บ (tick-borne encephalitis) โรคไข้สมองอักเสบญี่ปุ่นชนิดบี (Japanese B encephalitis) และไวรัสตับอักเสบซีในมนุษย์

• Family Coronaviridae

Enveloped virions ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 120 นาโนเมตร โดยมีนิวคลีโอแคปซิดเป็นเกลียวซึ่งบรรจุ single strand of positive-sense RNA มีโครงสร้าง glycoprotein spikes ที่เชื่อมกับเปลือก envelope ในลักษณะมงกุฎ (coronal) ไวรัสในตระกูลนี้เป็นตัวแทนที่สำคัญของโรคระบบทางเดินอาหารที่พบในมนุษย์ สัตว์ปีก และวัว

รวมถึง SARS-CoV-2 ที่ทำให้เกิด COVID-19 ซึ่งกำลังระบาดอยู่ในขณะนี้

• Family Orthomyxoviridae

Enveloped virions ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 80–120 นาโนเมตร โดยมีนิวเคลียสนิวคลีโอแคปซิด ซึ่งประกอบด้วย single-stranded negative-sense RNA และ endogenous RNA polymerase ไลโปโปรตีนในเปลือกประกอบด้วย glycoproteins 2 ชนิดที่เป็นที่รู้จัก คือ hemagglutinin และ neuraminidase

ไวรัสที่รู้จักกันดีที่สุดในตระกูลนี้คือไวรัสไข้หวัดใหญ่ (influenza viruses) 3 ชนิดที่แตกต่างกัน ได้แก่ ชนิด A, B และ C

• Family Paramyxoviridae

Enveloped virions มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่แตกต่างกันตั้งแต่ 150 ถึง 200 นาโนเมตร บรรจุ single strand of negative-sense nonsegmented RNA และ endogenous RNA polymerase ที่เปลือกหุ้มมีไลโปโปรตีนประกอบด้วย glycoprotein spikes 2 ชนิด คือ hemagglutinin-neuraminidase (HN) และ fusion factor (F)

กลุ่มย่อยที่สำคัญคือ

• Paramyxovirinae ซึ่งประกอบด้วยไวรัส parainfluenza ในมนุษย์และไวรัสคางทูม รวมทั้งไวรัสโรคนิวคาสเซิลที่พบในสัตว์ปีก Morbillivirus ทำให้เกิดโรคหัดในมนุษย์ โรค Canine distemper ที่เล่นงานระบบ respiratory, gastrointestinal และ nervous systems พบในสุนัขและแมว โรค rinderpest ในวัว

• Pneumovirinae ทำให้เกิดโรคไวรัสติดเชื้อทางเดินหายใจชนิดร้ายแรง พบในเด็กทารก (serious respiratory syncytial virus disease)

• Family Rhabdoviridae

Enveloped virions มีรูปร่างคล้ายกระสุน มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 75 นาโนเมตรและยาว 180 นาโนเมตรประกอบด้วยนิวคลีโอแคปซิดที่มีอาร์เอ็นเอสายเดี่ยว (single-stranded negative-sense RNA and an endogenous RNA polymerase) ไวรัสตระกูลนี้มีการติดเชื้ออย่างแพร่หลายสำหรับพืชและสัตว์ ตั้งแต่ในแมลงถึงมนุษย์ ไวรัสพวกที่ติดเชื้อในสัตว์ ได้แก่ Vesiculovirus ที่ป็นสาเหตุของโรคตุ่มเปื่อยในวัว สุกร และม้า และ พวกLyssavirus ซึ่งรวมถึงโรคพิษสุนัขบ้า (rabies)

• Family Filoviridae

Enveloped virions มีลักษณะเป็รเส้นใยที่มีความยาว 650–1,400 นาโนเมตร ประกอบด้วยนิวคลีโอแคปซิด (single-stranded negative-sense RNA (ความยาว 19 kilobases) และ endogenous RNA polymerase) ที่เปลือกหุ้มมีไลโปโปรตีนประกอบด้วย glycoprotein ชนิดเดียว เป็นแอนติเจนชนิดเฉพาะ ประกอบด้วย 2 กลุ่ม:

• Filovirus ซึ่งมีไวรัส Marburg

• Ebolavirus ซึ่งมีไวรัสอีโบลา

ไวรัสเหล่านี้แยกได้จากลิงในแอฟริกาและเชื้อไวรัสทั้งคู่เป็นเชื้อที่อันตรายมาก บางสายพันธุ์ทำให้เกิดไข้เลือดออก (hemorrhagic fevers) รุนแรงในมนุษย์ อัตราการเสียชีวิตจากโรคเหล่านี้สูงถึง 90 เปอร์เซ็นต์

• Family Arenaviridae

Enveloped virions มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 110-130 nm ครอบครัวนี้มี Arenavirus สกุลเดียว มีสปีชีส์กระจายอยู่ทั่วไปในสัตว์และเป็นสาเหตุของโรคร้ายแรงของมนุษย์ มีพาหะนำโรคคือแมลง

• Family Bunyaviridae

Enveloped virions มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 80–120 nm โดยมีนิวคลีโอแคปซิด 3 ส่วน (helical nucleocapsid containing single-stranded RNA of negative sense and endogenous RNA polymerase) ไวรัสหลายตัวถูกจัดกลุ่มนี้: Orthobunyavirus, Phlebovirus, Nairovirus, Tospovirus และ Hantavirus ไวรัสเหล่านี้ส่วนใหญ่ถ่ายทอดจากสัตว์ขาปล้อง (arthropods) และก่อให้เกิดโรคที่ร้ายแรงของมนุษย์

• Family Retroviridae

virions ที่ห่อหุ้มด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 80–100 nm พร้อมสำเนา RNA แบบ positive-strand 1 ชุดที่เหมือนกันใน virions แบบไม่มีการป้องกันและ reverse transcriptase ซึ่งส่งเสริมการสังเคราะห์ DNA แบบเกลียวคู่จากแม่แบบ RNA ของไวรัส จุดเด่นของเทมเพลต virion RNA คือลำดับนิวคลีโอไทด์เทอร์มินัลซ้ำ (LTR) ซึ่งทำหน้าที่ในการรวม DNA ในโครโมโซมของเซลล์โฮสต์ Retroviridae ทำให้เกิดโรคมะเร็งในสัตว์หลายชนิดรวมถึงมนุษย์และอาจมาจากลำดับนิวคลีโอไทด์ของเซลล์ปกติที่เรียกว่าโปรโต - ออนโคเจนเนส ไวรัส retroviruses บางชนิดของกลุ่ม lentivirus ทำให้เกิดโรคเอดส์ในมนุษย์ลิงเฟลินและโค

• Family Reoviridae

Nonenveloped icosahedral virions ที่ล้อมรอบด้วยเปลือกโปรตีนด้านนอกและด้านใน มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 60-80 นาโนเมตร และมีอาร์เอ็นเอสองสาย (double-stranded RNA in 10 to 12 segments) ไวรัสในตระกูลนี้ติดเชื้อพืชและสัตว์หลายชนิด เป็นไวรัสที่ติดต่อในสัตว์ ได้แก่ Orthoreovirus, Orbivirus, Rotavirus ที่เป็นสาเหตุของโรคกระเพาะและลำไส้อักเสบ (gastroenteritis) ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และในมนุษย์

อ่านเนื้อหาเพิ่มเติมที่ https://www.britannica.com/science/virus