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Nehmen Viren neue genetische Sequenzen aus der Wirtszelle auf?

Nehmen Viren neue genetische Sequenzen aus der Wirtszelle auf?


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Die Virusreplikation beinhaltet keine Meiose, so dass das Virusgenom keine Diversität durch zwei Eltern gewinnt, also erhalten Viren außer durch Mutation neue genetische Sequenzen von der Wirtszelle?

Zeigen Virusgenome Hinweise darauf, dass sie Basenpaarsequenzen enthalten, die aus der Wirtszelle stammen?


Jawohl. Siehe zum Beispiel diesen Artikel, der beschreibt, wie manche Viren Teile menschlicher DNA aufnehmen können. Hier ein Zitat aus dem Artikel:

… Forscher haben gezeigt, dass eine große Gruppe von Viren, darunter Influenzaviren und andere schwere Krankheitserreger, genetische Signale von ihren Wirten stehlen, um ihr eigenes Genom zu erweitern.


Episomen

Ein Episom ist ein Teil des genetischen Materials, das unabhängig vom Hauptteil des genetischen Materials existieren kann (sogenanntes Chromosom) zu manchen Zeiten, während sie sich zu anderen Zeiten in das Chromosom integrieren können.

Beispiele für Episomen umfassen Insertionssequenzen und Transposons. Viren sind ein weiteres Beispiel für ein Episom. Viren, die ihr genetisches Material in das Wirtschromosom integrieren, ermöglichen die virale Nukleinsäure zusammen mit dem genetischen Material des Wirts zerstörungsfrei produziert werden. Als autonome Einheit (d. h. außerhalb des Chromosoms existierend) zerstört das virale Episom jedoch den Wirt Zelle da es die Replikationsapparate des Hosts befiehlt, um neue Kopien von sich selbst zu erstellen.

Ein weiteres Beispiel für ein Episom ist der F-Faktor. Der F-Faktor bestimmt, ob genetisches Material im Chromosom eines Organismus in einen anderen Organismus übertragen wird. Der F-Faktor kann in drei Zuständen existieren, die als FPLUS, Hfr und F prime bezeichnet werden.

FPLUS bezeichnet den F-Faktor, der unabhängig vom Chromosom existiert. Hfr steht für hohe Rekombinationsfrequenz und bezeichnet einen Faktor, der sich in das Wirtschromosom integriert hat. Der F-Primfaktor existiert außerhalb des Chromosoms, aber ein Teil der chromosomalen DNA ist daran gebunden.

Ein Episom unterscheidet sich von anderen chromosomunabhängigen DNA-Stücken (d. h. Plasmiden) durch ihre Größe.

Plasmide unterscheiden sich von Episomen, da sich Plasmid-DNA nicht mit chromosomaler DNA verbinden kann. Das Plasmid trägt alle Informationen, die für seine unabhängige Replikation notwendig sind. Obwohl sie für das Überleben von Bakterien nicht notwendig sind, können Plasmide für ein Bakterium von Vorteil sein. Plasmide können beispielsweise Gene tragen, die Resistenz gegen Antibiotika oder giftige Metalle, Gene, die es dem Bakterium ermöglichen, Verbindungen abzubauen, die es sonst nicht als Nahrung verwenden könnte, und sogar Gene, die es dem Bakterium ermöglichen, Tier oder Pflanze, Anlage Zelle. Solche Eigenschaften können an ein anderes Bakterium weitergegeben werden.

Transposons und Insertionssequenzen sind Episomen. Diese werden auch als mobile genetische Elemente bezeichnet. Sie können außerhalb des Chromosoms existieren. Sie sind auch so konzipiert, dass sie sich nach ihrer Bewegung von einer Zelle zur anderen in das Chromosom integrieren. Transposons können wie Plasmide anderes genetisches Material mit sich führen und so Resistenzen an die Zellen weitergeben, in die sie eindringen. Transposons der Klasse 1 enthalten beispielsweise Arzneimittelresistenzgene. Insertionssequenzen tragen kein zusätzliches genetisches Material. Sie kodieren nur für die Funktionen, die an ihrer Insertion in die chromosomale DNA beteiligt sind.

Transposons und Insertionssequenzen sind nützliche Werkzeuge, um Veränderungen in der DNA-Sequenz von Wirtszellen zu erzeugen. Diese genetischen Veränderungen, die aus der Integration und dem Austritt der beweglichen Elemente aus der DNA resultieren, werden allgemein als Mutationen bezeichnet. Die Analyse des mobilen Elements kann bestimmen, welche Wirts-DNA vorhanden ist, und die Analyse der mutierten Wirtszelle kann bestimmen, ob die zusätzliche oder fehlende DNA für das Funktionieren der Zelle wichtig ist.


Schnellere Tests

Die vollständige Coronavirus-Sequenz wird die Entwicklung schnellerer und genauerer Tests für SARS ermöglichen, wobei spezifische virale DNA-Fragmente verwendet werden, um PCR-Reaktionen zu starten. Eine frühzeitige Sequenzierung durch das Bernhard-Nocht-Institut in Hamburg hat der deutschen Firma Artus bereits geholfen, einen Test zu produzieren, der am Montag in den Handel kommt.

Die Sequenz wird auch die Synthese spezifischer viraler Proteine ​​ermöglichen. Diese könnten verwendet werden, um bei gesunden Menschen Antikörper zu induzieren, die dann zur Behandlung von SARS-Patienten verwendet werden können.

Letztendlich werden virale Proteine ​​die Grundlage eines Impfstoffs sein. Es gibt auch langfristige Hoffnungen, dass ein detailliertes Verständnis der Funktion der viralen Proteine ​​zu spezifischen antiviralen Medikamenten führen könnte.

Die Sequenz wurde am Genome Sciences Center (GSC) der British Columbia Cancer Agency in Vancouver produziert. Das Labor untersucht normalerweise genetische Veränderungen bei Krebs, aber es wurde 24 Stunden am Tag auf SARS umgestellt, nachdem ein Virus aus einem Fall in Toronto kultiviert wurde.


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Instanzen von doppeltem CGG werden natürlich unterdrückt, sagten die Forscher, aber im Labor ist das Gegenteil der Fall. Quay und Muller stellten fest, dass Experten, die sagen, dass COVID-19 aus der Natur stammt, erklären müssen, warum „das neuartige Coronavirus, wenn es mutiert oder neu kombiniert wurde, zufällig seine am wenigsten bevorzugte Kombination ausgewählt hat, das doppelte CGG“.

Quay und Muller bezeichneten das doppelte CGG-Genom aufgrund seiner ungewöhnlichen Präsenz in der Natur als die am wenigsten beliebte Kombination des Virus.

Die CGG-Genomsequenzierung könnte zufällig geschehen sein, sagten die Forscher, aber dies impliziert, dass die führende Theorie eine Laborflucht sein sollte. Die Schlussfolgerung von Quay und Muller, dass ein Laborleck die wahrscheinlichere Ursache von COVID-19 ist, stammt aus der Tatsache, dass das doppelte CGG-Genom noch nie in einem natürlich vorkommenden Coronavirus gefunden wurde und häufig in Laborumgebungen verwendet wird.


HERVs und neurologische Erkrankungen

1985 stieß Hervé Perron, damals Doktorand am Universitätsklinikum Grenoble, Frankreich, auf eine Natur Papier, das eine retrovirale Ursache von MS postulierte. Im Rahmen seiner Doktorarbeit beschloss er, in Gewebeproben von MS-Patienten nach Hinweisen auf Retroviren zu suchen. Tatsächlich fand er Fragmente viraler Proteine ​​in Kulturen, die aus Zellen in der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit der Spender gezüchtet wurden. 6 In weiteren Experimenten fanden er und andere die gleichen Viruspartikel in Makrophagen, die aus dem Blut von MS-Patienten isoliert wurden, jedoch nicht in Zellen aus Kontrollproben. Zusammen mit Jeremy Garson vom University College London, der eine Technik zum Nachweis der RNA unbekannter Retroviren entwickelt hatte, und anderen Kollegen charakterisierte Perron 1997 erstmals das Viruspartikel und zeigte, dass der virale genetische Code eng mit einer endogenen Familie von Retroviren übereinstimmte – der erste Hinweis darauf, dass das Element endogen war. 7 Perron nannte es das MS-assoziierte Retrovirus (MSRV), und es stellte sich später heraus, dass es zu einer größeren Gruppe namens HERV-W gehört.


Einstufung

Viren werden nach ihrem Nukleinsäuregehalt, ihrer Größe, der Form ihres Proteinkapsids und dem Vorhandensein einer umgebenden Lipoproteinhülle klassifiziert.

Die primäre taxonomische Einteilung erfolgt nach dem Nukleinsäuregehalt in zwei Klassen: DNA-Viren oder RNA-Viren. Die DNA-Viren werden in solche unterteilt, die entweder doppelsträngige oder einzelsträngige DNA enthalten. Die RNA-Viren werden auch in solche unterteilt, die doppelsträngige oder einzelsträngige RNA enthalten. Die weitere Unterteilung der RNA-Viren basiert darauf, ob das RNA-Genom segmentiert ist. Wenn die Viren einzelsträngige RNA als genetische Information enthalten, werden sie in Positiv-Strang-Viren unterteilt, wenn die RNA von Botensinn ist (direkt in Proteine ​​übersetzbar) oder Negativ-Strang-Viren, wenn die RNA von einer Polymerase in mRNA transkribiert werden muss .

Alle Viren, die in eine dieser Nukleinsäure-Klassifikationen fallen, werden weiter unterteilt danach, ob das Nukleokapsid (Proteinhülle und eingeschlossene Nukleinsäure) eine stäbchenförmige oder eine polygonale (meist ikosaedrische) Form annimmt. Die ikosaedrischen Viren werden auf der Grundlage der Anzahl der Kapsomere, aus denen die Kapside bestehen, weiter in Familien unterteilt. Schließlich fallen alle Viren in zwei Klassen, je nachdem, ob das Nukleokapsid von einer Lipoproteinhülle umgeben ist.

Einige Virologen halten an einer Einteilung der Viren in solche fest, die Bakterien, Pflanzen oder Tiere infizieren. Diese Klassifikationen haben eine gewisse Gültigkeit, insbesondere für die einzigartigen Bakterienviren mit Schwänzen, aber ansonsten gibt es so viele Überschneidungen, dass eine auf Wirten basierende Taxonomie nicht praktikabel erscheint. Auch eine Einteilung nach durch Viren verursachten Krankheiten ist nicht haltbar, da eng verwandte Viren häufig nicht dieselbe Krankheit verursachen. Es ist wahrscheinlich, dass die Klassifizierung von Viren auf ihre Nukleotidsequenzen und ihren Replikationsmodus basiert und nicht wie bisher auf strukturellen Komponenten.

Die grundlegende taxonomische Gruppe wird als Familie bezeichnet, bezeichnet durch das Suffix -viridae. Die größte taxonomische Uneinigkeit unter Virologen besteht darin, Viren innerhalb einer Familie in eine bestimmte Gattung aufzuteilen und sie weiter in Artnamen zu unterteilen. Im ersten Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts gab es eine Verschiebung hin zur Verwendung der binomialen Nomenklatur, bei der Viren in kursiv gedruckte Gattungen und Arten unterteilt wurden. Dieser Schritt wurde zum großen Teil vom International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) veranlasst, einer Mitgliedsgruppe der International Union of Microbiological Societies. Das ICTV überwacht den laufenden Prozess der Entwicklung und Pflege eines universellen Klassifikationsschemas für Viren. In der Virusklassifikationshierarchie erkennt das ICTV Ordnungen, Familien, Unterfamilien, Gattungen und Arten. Die Einstufung von Viren in diese Gruppen basiert auf Informationen von Studiengruppen, die sich aus Experten für bestimmte Virenarten zusammensetzen.

Im ICTV-System wird jede Virusart allgemein als eine Gruppe von Isolaten oder Viren mit unterschiedlichen Nukleinsäuresequenzen dargestellt. Somit kann eine einzelne Virusart manchmal mehr als ein Isolat enthalten. Obwohl die Isolate einer Art einzigartige genetische Sequenzen besitzen, stammen sie alle von derselben replizierenden Linie ab und teilen daher bestimmte genetische Merkmale. Darüber hinaus haben Isolate einer Art gemeinsam die Fähigkeit, in einer bestimmten ökologischen Nische zu gedeihen. Da Wissenschaftler neue Isolate und Arten identifizieren, wird erwartet, dass die Klassifizierung von Viren immer komplexer wird. Das folgende Schema zeigt Beispiele gut charakterisierter DNA- und RNA-Viren, wie sie auf der Grundlage des ICTV-Systems klassifiziert werden.


Hintergrund:

Als Forscher erstmals Wirkstoffe entdeckten, die sich wie Bakterien verhalten, aber viel kleiner waren und Krankheiten wie Tollwut und Maul- und Klauenseuche verursachten, wurde die allgemeine Ansicht verbreitet, dass Viren biologisch "quotaliv" seien. Diese Wahrnehmung änderte sich jedoch 1935, als das Tabakmosaikvirus kristallisiert und es zeigte sich, dass den Partikeln die für die Stoffwechselfunktion notwendigen Mechanismen fehlten. Nachdem festgestellt wurde, dass Viren lediglich aus DNA oder RNA bestehen, die von einer Proteinhülle umgeben ist, wurde die wissenschaftliche Ansicht, dass es sich bei ihnen um komplexere biochemische Mechanismen handelt als bei lebenden Organismen.

"Viren existieren in zwei verschiedenen Zuständen. Ohne Kontakt mit einer Wirtszelle bleibt das Virus vollständig inaktiv. Während dieser Zeit finden keine internen biologischen Aktivitäten innerhalb des Virus statt, und im Wesentlichen ist das Virus nicht mehr als ein statisches organisches Partikel. In diesem einfachen, eindeutig nicht lebenden Zustand werden Viren als 'Virionen' bezeichnet. Virionen können für längere Zeit in diesem Ruhezustand verbleiben und geduldig warten, bis sie mit dem entsprechenden Wirt in Kontakt kommen. Wenn das Virion mit dem entsprechenden Wirt in Kontakt kommt, wird es aktiv und wird dann als Virus bezeichnet. Es zeigt jetzt Eigenschaften, die von lebenden Organismen typisch sind, wie zum Beispiel die Reaktion auf seine Umgebung und die Ausrichtung seiner Bemühungen auf die Selbstreplikation. Vom Bakteriophagen-T4-Virus

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Neue Hinweise auf „Ambigram“-Viren mit seltsamen reversiblen Genen

Bei Narnaviren ist auch das „Rückkomplement“ des Genoms – der Strang komplementärer Nukleotide, der bei der Replikation verwendet wird – lesbar.

Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

Jordana Cepelewicz

1971 entdeckten Mikrobiologen, die Hefezellen untersuchten, seltsame, abtrünnige RNA-Fragmente, die sich als Viren herausstellten. Diese „Narnaviren“ (ein Portmanteau von „nackten RNA-Viren“) hatten mehrere seltsame Eigenschaften. Sie waren winzig – im Wesentlichen ein einzelnes Gen, das ein Enzym codierte, das dem Virus half, Kopien von sich selbst zu erstellen. Darüber hinaus hatten sie im Gegensatz zu anderen einzelsträngigen RNA-Viren wie Ebola und Influenza keine „Kapsidhülle“, die ihr genetisches Material umhüllte, wodurch sie exponiert blieben und sie auf ihre Wirtszellen beschränkten.

Am seltsamsten war, dass Narnaviren rückwärts gelesen werden konnten.

Normalerweise macht die Sequenz der Nukleotidbasen, aus denen ein Gen besteht – in der RNA sind dies Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil, abgekürzt A, C, G und U – nur dann Sinn, wenn proteinbildende Organellen, Ribosomen genannt, die Botschaft beginnend in einem entschlüsseln Platzieren und in eine Richtung lesen. Gelegentlich weisen Abschnitte eines Genoms überlappende Sequenzen auf, die für verschiedene Proteine ​​kodieren. Aber bei Narnaviren ist das gesamte Genom eine überlappende Sequenz: Es kann in seiner „umgekehrten komplementären“ Orientierung gelesen werden. Das heißt, die RNA ist wie ein Ambigramm, ein stilisiertes Skript, das immer noch etwas sagt, wenn es auf den Kopf gestellt wird.

„Es ist immer sehr überraschend und interessant, diese Beispiele zu finden, die die Grenzen unserer derzeitigen Vorstellung davon, wie Informationen kodiert werden, verschieben“, sagt Harris Wang, Systembiologe an der Columbia University.

Was das Genom der Narnaviren tatsächlich in die entgegengesetzte Richtung sagt und warum das Genom in beide Richtungen geht, war ein Rätsel. Nun deuten Ergebnisse von Forschern in Kalifornien auf eine unerwartete Antwort hin. Die ambigrammatische Eigenschaft von Narnaviren könnte ein cleverer Mechanismus der Selbsterhaltung sein, der das Bild der viralen Evolution erheblich erweitern und neue Ansätze für die Gentherapie nahelegen könnte.

„Ich denke, die Geschichte dieser ambigrammatischen Viren wird einiges an Bedeutung haben“, sagte Michael Wilkinson, Physiker an der Open University in England und am Chan Zuckerberg Biohub, einem biowissenschaftlichen Forschungsinstitut in der Bay Area, wo die Forschung stattfand.

Ein umfangreicher Satz überlappender Gene ist aufgrund der Art und Weise, wie RNA und DNA Informationen übermitteln, nicht die Norm. Sie buchstabieren ihre Anweisungen zur Proteinherstellung in einer Folge von „Codons“ – Wörtern mit drei Buchstaben wie CGA. Jedes Codon weist eine Zelle an, entweder eine Aminosäure (einen Baustein eines Proteins) zu synthetisieren oder die Proteinsynthese zu beenden.

Es gibt drei Möglichkeiten, einen RNA-Strang zu lesen, je nachdem, welcher Buchstabe als Anfang eines Codons interpretiert wird. Aber meist ist nur ein „offener Leserahmen“ sinnvoll. Die anderen beiden haben Stoppcodons an den falschen Stellen, was die unterbrochenen genetischen Fragmente unsinnig und unfähig macht, funktionelle Proteine ​​zu bilden.

Wie bei einer rückwärts abgespielten Schallplatte macht auch das umgekehrte Komplement des RNA-Strangs normalerweise keinen Sinn. Das reverse Komplement ist der Strang, der sich bildet, wenn die RNA repliziert – ein Prozess, bei dem sich ihre Nukleotidbasen mit komplementären Nukleotiden paaren, die in der Wirtszelle schwimmen. Jedes A findet ein U, jedes U findet ein A und Cs Paar mit Gs, so dass die Partner einen komplementären Strang bilden, eine Vorlage für zukünftige Kopien des Originals. Die drei Leserahmen auf der Matrize sind ebenfalls typischerweise unleserlich, übersät mit versehentlichen Stop-Codons.

Aber RNA-Viren sind "einige der sich am schnellsten entwickelnden, sich am vielfältigsten replizierenden Dinge in unserem Universum", sagte Joseph DeRisi, Biochemiker an der University of California, San Francisco und einer der Biohub-Forscher. Die Viren entwickeln manchmal überlappende Nukleotidsequenzen, die gleichzeitig für mehrere Proteine ​​kodieren oder eine zusätzliche regulatorische Funktion erfüllen. Obwohl die überwiegende Mehrheit der bekannten Überlappungen in die gleiche Richtung erscheint, als zwei versetzte offene Leserahmen, tritt in seltenen Fällen, insbesondere bei HIV, der überlappende Rahmen stattdessen auf dem reversen Komplement der RNA auf.

Narnaviren passen in diese zweite Kategorie, aber was sie auszeichnet, ist die monströse Länge ihrer ambigrammatischen Sequenz, die fast das gesamte Genom umfasst. „Das sprengt bisherige Beispiele komplett aus dem Wasser“, sagt der Virologe David Karlin von der Universität Oxford. Die Funktion ist so restriktiv – sie knüpft die potenzielle Entwicklung der Vorwärtssequenz an die der Rückwärtssequenz an –, dass Forscher seit den 1970er Jahren vermuteten, dass sie einen unbekannten Vorteil haben muss.

In einem Preprint, der letztes Jahr online gestellt wurde, testeten Andrew Firth, ein Virologe an der University of Cambridge, und Mitarbeiter verschiedene banale Erklärungen der ambigrammatischen Eigenschaft und schlossen sie alle aus. "Unsere Schlussfolgerung ist, dass der umgekehrte offene Leserahmen funktionell wichtig ist", sagte Firth. "Wir haben immer noch keine Ahnung warum."

Das Biohub-Team berichtete weitere Beweise für die Bedeutung des Merkmals in Wissenschaftliche Berichte im November. Als sie zunächst die genetischen Beziehungen zwischen Dutzenden von Narnavirus-Arten (von denen nicht alle ambigrammatisch sind) untersuchten, stellten sie fest, dass die überlappenden Sequenzen im Laufe ihrer Evolution gewonnen und verloren wurden. „Es ist wirklich ein Feature, das sich mindestens zweimal, vielleicht dreimal oder öfter entwickelt hat“, sagte der Biophysiker Greg Huber, Co-Autor.

Die Forscher beobachteten, dass die gegensätzlichen Leserahmen in ambigrammatischen Narnaviren immer ausgerichtet waren, wobei die Codongrenzen perfekt aufeinander abgestimmt waren. Sie erkannten, dass diese Ausrichtung es ermöglicht, dass Stoppcodons im Laufe der Evolution aus der Rückwärtssequenz verschwinden, ohne das vom Vorwärtsstrang kodierte Replikationsenzym zu zerstören. Das heißt, jedes Mal, wenn ein Codon in der Vorwärtssequenz das Rückwärtskomplement mit einem Stopp verlässt, könnte das Vorwärtscodon theoretisch durch ein „Synonym“-Codon ersetzt werden, das in dieselbe Aminosäure übersetzt wird, wodurch der Stopp auf dem Rückwärtskomplement ohne Rückwirkungen entfernt wird.

Das funktioniert nicht, wenn die Vorwärts- und Rückwärtsleserahmen versetzt sind. Für eine so lange Überschneidung „gibt es wirklich nur einen Weg, dies jemals zu tun … und die Narnaviren verwenden diese Lösung“, sagte DeRisi. "Das wiederum deutet darauf hin, dass dies kein zufälliger Boo-Boo von Seiten der Evolution ist."

Die Forscher vermuteten, dass die ambigrammatische Sequenz ein Mittel zur Optimierung der Codierungseffizienz des Virus sein könnte, wie bei anderen bekannten überlappenden Genen. Die umgekehrte Sequenz scheint kein bekanntes Protein zu kodieren, sondern könnte stattdessen das für die Replikation verantwortliche Gen regulieren oder dazu beitragen, seine Proteinproduktion effizienter zu gestalten.

Doch dann machte vor ein paar Monaten eine Gruppe von Biohub-Forschern eine überraschende Entdeckung, die „auf die Möglichkeit hindeutet, dass die Erklärung des „Warums“ etwas anders ist“, sagte Wilkinson.

Die Forscher analysierten das genetische Material, das in zerkleinerten Mückenproben gefunden wurde, von denen bekannt ist, dass sie Narnavirus-RNA enthalten. Erwartungsgemäß tauchten in den Daten viele ambigrammatische Narnavirus-Genome auf. Überraschenderweise fanden die Wissenschaftler heraus, dass Zellen, die die Narnavirus-RNA enthalten, oft auch ein zweites, kürzeres mysteriöses RNA-Fragment enthielten. Allen Widrigkeiten zum Trotz war auch dieses kürzere Fragment völlig ambigrammatisch. Weitere Arbeiten, die in einem neuen Preprint beschrieben wurden, zeigten, dass das kurze Fragment eine evolutionäre Geschichte mit dem ursprünglichen Narnavirus-Gen teilte. „Diese Ergebnisse stellen in Frage, was ein Narnavirus überhaupt ist“, sagte Huber. „Es könnte sein, dass ein Narnavirus nicht nur dieser einzelne RNA-Abschnitt ist, sondern ein etwas nebulöseres Konstrukt.“

Amy Kistler, Forscherin für Infektionskrankheiten am Biohub und eine der Co-Autoren, sagte, die mehreren Teile deuten darauf hin, dass die ambigrammatische Eigenschaft „etwas über das Virus widerspiegeln könnte – die Art und Weise, wie es sich repliziert, die Art und Weise, wie es die zelluläre Maschinerie entführt, um sich selbst zu verbreiten“. in der Zelle."

Eine führende Hypothese ist, dass das zweite RNA-Stück die Ribosomen beeinflusst, die Strukturen, die für die Übersetzung von RNA in Aminosäureketten verantwortlich sind. Der RNA-Strang könnte für ein Protein kodieren, das verhindert, dass sich Ribosomen von beiden Narnavirus-Sequenzen ablösen. Können sich die Ribosomen nicht von der RNA lösen, sammeln sie sich an, bis sie das genetische Material bedecken.

Dies würde das Narnavirus im Wesentlichen tarnen, es wie einen Teil der Wirtszelle aussehen lassen und es vor zellulären Prozessen verbergen, die es sonst abbauen könnten. Normalerweise würden sich die Ribosomen nur entlang der Vorwärtsstränge aufbauen, weil das umgekehrte Komplement – ​​die Replikationsvorlage der viralen RNA – Stoppcodons hätte und nicht wie eine translatierbare Sequenz aussehen würde, an die die Ribosomen anhängen sollten. Damit das umgekehrte Komplement des Narnavirus auch eine Ribosomenhülle entwickelt, müsste es ambigrammatisch sein.

Die Forscher gehen daher davon aus, dass die ambigrammatische Eigenschaft tatsächlich ein Schutzmechanismus ist, den die kapsidlosen Viren entwickelt haben, um sich der Abwehr der Wirtszelle zu entziehen.

Wenn das Virus tatsächlich die Maschinerie seiner Wirtszelle nutzt, um sich zu verstecken, „könnte es etwas sein, das irgendwann allgemeiner existiert“, sagte Wilkinson. „Dies könnte ein Hinweis auf eine neue Klasse von Viren sein.“ Karlin, die nicht an der Forschung beteiligt ist, stimmt zu, dass die Ergebnisse einen Einblick in einen „neuen Kontinent der Biologie“ geben könnten.

Der Tarntrick könnte, wenn er bestätigt wird, Wissenschaftlern helfen, ihr Toolkit zur Gen-Editierung zu erweitern. Zum Beispiel könnten Ribosomenhüllen verwendet werden, um die Genexpression auf neuartige Weise künstlich zu manipulieren. Die Forscher sagen, dass diese Art von ambigrammatischer Funktion unmittelbar angewendet werden könnte, um die Nutzlast bestimmter Gentherapien erheblich zu erhöhen.

Das Team führt jetzt zusätzliche Experimente durch, angeführt von Hanna Retallack, einer Doktorandin im Labor von DeRisi, in der Hoffnung, ihre Theorie zu konkretisieren und zusätzliche Hypothesen zu testen. „Ich bin vorsichtig optimistisch, dass es hier etwas grundlegend Neues gibt“, sagte Wilkinson.

Aktualisieren: 13. Februar 2020
Der Artikel wurde aktualisiert, um einen Link zum neuen Papier des Biohub-Teams hinzuzufügen, einer Analyse von genetischem (einschließlich viralem) Material, das in Mückenproben gefunden wurde.


21.2 Virusinfektionen und Wirte

Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

  • Listen Sie die Schritte der Replikation auf und erklären Sie, was bei jedem Schritt passiert
  • Beschreiben Sie die lytischen und lysogenen Zyklen der Virusreplikation
  • Erklären Sie die Übertragung von Pflanzen- und Tierviren
  • Besprechen Sie einige der Krankheiten, die durch Pflanzen- und Tierviren verursacht werden
  • Diskutieren Sie die wirtschaftlichen Auswirkungen von Pflanzen- und Tierviren

Viren sind obligate, intrazelluläre Parasiten. Ein Virus muss zuerst eine bestimmte lebende Zelle erkennen und an diese anheften, bevor es in sie eindringen kann. Nach dem Eindringen muss das eindringende Virus sein Genom kopieren und seine eigenen Proteine ​​herstellen. Schließlich müssen die Nachkommen-Virionen der Wirtszelle entkommen, damit sie andere Zellen infizieren können. Viren können nur bestimmte Wirtsarten und nur bestimmte Zellen innerhalb dieses Wirts infizieren. Bestimmte Wirtszellen, die ein Virus besetzen und zur Replikation verwenden muss, werden als permissiv bezeichnet. In den meisten Fällen liegt die molekulare Grundlage für diese Spezifität in einem bestimmten Oberflächenmolekül, das als bekannt ist viraler Rezeptor auf der Wirtszelloberfläche. Damit sich das Virus anheften kann, ist ein spezifischer viraler Rezeptor erforderlich. Darüber hinaus sind Unterschiede im Stoffwechsel und in der Immunantwort der Wirtszelle (basierend auf unterschiedlicher Genexpression) ein wahrscheinlicher Faktor bei der Bestimmung, auf welche Zellen ein Virus für die Replikation abzielen kann.

Schritte der Virusinfektion

Ein Virus muss seine Wirtszellprozesse nutzen, um sich zu replizieren. Der virale Replikationszyklus kann dramatische biochemische und strukturelle Veränderungen in der Wirtszelle hervorrufen, die Zellschäden verursachen können. Diese Veränderungen, die als zytopathische Effekte bezeichnet werden, können Zellfunktionen verändern oder sogar die Zelle zerstören. Einige infizierte Zellen, z. B. solche, die mit dem als Rhinovirus bekannten Erkältungsvirus infiziert sind, sterben durch Lyse (Aufplatzen) oder Apoptose (programmierter Zelltod oder „Zellselbstmord“), wobei alle Nachkommen-Virionen auf einmal freigesetzt werden. Die Symptome von Viruserkrankungen resultieren sowohl aus solchen durch das Virus verursachten Zellschäden als auch aus der Immunantwort auf das Virus, das versucht, das Virus zu kontrollieren und aus dem Körper zu eliminieren.

Viele tierische Viren, wie HIV (Humanes Immunschwächevirus), verlassen die infizierten Zellen des Immunsystems durch einen Prozess, der als . bekannt ist Knospung , wo Virionen die Zelle einzeln verlassen. Während des Knospungsprozesses unterliegt die Zelle keiner Lyse und wird nicht sofort abgetötet. Die Schädigung der Zellen, die das Virus infiziert, kann jedoch eine normale Funktion der Zellen unmöglich machen, auch wenn die Zellen für eine gewisse Zeit am Leben bleiben. Die meisten produktiven Virusinfektionen folgen ähnlichen Schritten im Virusreplikationszyklus: Befestigung, Penetration, Entschichtung, Replikation, Montage und Freigabe (Abbildung 21.8).

Anhang

Ein Virus bindet an eine spezifische Rezeptorstelle auf der Wirtszellmembran durch Bindungsproteine ​​im Kapsid oder über Glykoproteine, die in die Virushülle eingebettet sind. Die Spezifität dieser Interaktion bestimmt den Wirt – und die Zellen innerhalb des Wirts –, die mit einem bestimmten Virus infiziert werden können. Dies lässt sich veranschaulichen, indem man sich mehrere Schlüssel und mehrere Schlösser vorstellt, wobei jeder Schlüssel nur in ein bestimmtes Schloss passt.

Link zum Lernen

Dieses Video erklärt, wie die Grippe den Körper angreift.

Eintrag

Viren können entweder mit oder ohne das virale Kapsid in eine Wirtszelle eindringen. Die Nukleinsäure von Bakteriophagen dringt „nackt“ in die Wirtszelle ein und lässt das Kapsid außerhalb der Zelle zurück. Pflanzen- und Tierviren können eindringen Endozytose (Wie Sie sich vielleicht erinnern, umgibt und verschlingt die Zellmembran das gesamte Virus). Einige behüllte Viren dringen in die Zelle ein, wenn die Virushülle direkt mit der Zellmembran verschmilzt. Im Inneren der Zelle wird das virale Kapsid abgebaut, und dann wird die virale Nukleinsäure freigesetzt und steht für die Replikation und Transkription zur Verfügung.

Replikation und Assemblierung

Der Replikationsmechanismus hängt vom viralen Genom ab. DNA-Viren verwenden normalerweise Wirtszellproteine ​​und Enzyme, um die virale DNA zu replizieren und virale mRNA zu transkribieren, die dann verwendet wird, um die virale Proteinsynthese zu steuern. RNA-Viren verwenden normalerweise den RNA-Kern als Matrize für die Synthese von viraler genomischer RNA und mRNA. Die virale mRNA steuert die Wirtszelle, virale Enzyme und Kapsidproteine ​​zu synthetisieren und neue Virionen aufzubauen.

Natürlich gibt es Ausnahmen von diesem Muster. Stellt eine Wirtszelle die für die Virusreplikation notwendigen Enzyme nicht zur Verfügung, liefern virale Gene die Information zur direkten Synthese der fehlenden Proteine. Retroviren wie HIV (Gruppe VI des Baltimore-Klassifikationsschemas) haben ein RNA-Genom, das revers in DNA transkribiert werden muss, die dann in das Wirtszellgenom eingebaut wird. Um RNA in DNA umzuwandeln, müssen Retroviren Gene enthalten, die das virusspezifische Enzym Reverse Transkriptase kodieren, das eine RNA-Matrize in DNA transkribiert. Reverse Transkription findet nie in nicht infizierten Wirtszellen statt – das Enzym Reverse Transkriptase wird nur aus der Expression viraler Gene innerhalb der infizierten Wirtszellen abgeleitet. Die Tatsache, dass HIV einige seiner eigenen Enzyme produziert, die im Wirt nicht vorkommen, hat es Forschern ermöglicht, Medikamente zu entwickeln, die diese Enzyme hemmen, ohne den Stoffwechsel des Wirts zu beeinträchtigen.

Dieser Ansatz hat zur Entwicklung einer Vielzahl von Medikamenten zur Behandlung von HIV geführt und war bei vielen HIV-Infizierten wirksam bei der Reduzierung der Anzahl infektiöser Virionen (Kopien viraler RNA) im Blut auf nicht nachweisbare Werte.

Aussteigen

Die letzte Stufe der Virusreplikation ist die Freisetzung der neuen Virionen, die im Wirtsorganismus produziert werden, wo sie benachbarte Zellen infizieren und den Replikationszyklus wiederholen können. Wie Sie erfahren haben, werden einige Viren freigesetzt, wenn die Wirtszelle stirbt, und andere Viren können infizierte Zellen verlassen, indem sie durch die Membran knospen, ohne die Zelle direkt abzutöten.

Visuelle Verbindung

Das Influenzavirus ist in einer Virushülle verpackt, die mit der Plasmamembran verschmilzt. Auf diese Weise kann das Virus die Wirtszelle verlassen, ohne sie abzutöten. Welchen Vorteil hat das Virus, wenn es die Wirtszelle am Leben erhält?

Link zum Lernen

Sehen Sie sich ein Video über Viren, das Identifizieren von Strukturen, Übertragungswegen, Replikation und mehr an.

Verschiedene Wirte und ihre Viren

Wie Sie erfahren haben, infizieren Viren oft sehr spezifische Wirte sowie bestimmte Zellen innerhalb des Wirts. Diese Eigenschaft eines Virus macht es spezifisch für eine oder wenige Arten von Leben auf der Erde. Andererseits gibt es auf der Erde so viele verschiedene Arten von Viren, dass fast jeder lebende Organismus seinen eigenen Satz von Viren hat Viren versuchen, seine Zellen zu infizieren. Sogar Prokaryoten, die kleinste und einfachste Zelle, können von bestimmten Virenarten angegriffen werden. Im folgenden Abschnitt werden wir uns einige der Merkmale der Virusinfektion prokaryontischer Zellen ansehen. Wie wir erfahren haben, werden Viren, die Bakterien infizieren, als . bezeichnet Bakteriophagen (Abbildung 21.9). Archaea haben ihre eigenen ähnlichen Viren.

Bakteriophagen

Die meisten Bakteriophagen sind dsDNA-Viren, die Wirtsenzyme für die DNA-Replikation und RNA-Transkription verwenden. Phagenpartikel müssen an spezifische Oberflächenrezeptoren binden und das Genom aktiv in die Wirtszelle einfügen. (Die komplexen Schwanzstrukturen vieler Bakteriophagen sind aktiv daran beteiligt, das virale Genom durch die prokaryontische Zellwand zu bringen.) Wenn eine Infektion einer Zelle durch einen Bakteriophagen zur Produktion neuer Virionen führt, spricht man von einer Infektion produktiv . Werden die Virionen durch Zerplatzen der Zelle freigesetzt, repliziert das Virus mittels eines lytischer Zyklus (Abbildung 21.10). Ein Beispiel für einen lytischen Bakteriophagen ist T4, der Escherichia coli im menschlichen Darmtrakt gefunden. Manchmal kann ein Virus jedoch in der Zelle verbleiben, ohne freigesetzt zu werden. Wenn beispielsweise ein gemäßigter Bakteriophage eine Bakterienzelle infiziert, repliziert er sich mittels eines lysogener Zyklus (Abbildung 21.10), und das virale Genom wird in das Genom der Wirtszelle eingebaut. Wenn die Phagen-DNA in das Genom der Wirtszelle eingebaut wird, wird sie als Prophagen bezeichnet. Ein Beispiel für einen lysogenen Bakteriophagen ist das λ (Lambda)-Virus, das auch die E. coli Bakterium. Viren, die Pflanzen- oder Tierzellen infizieren, können manchmal Infektionen erleiden, bei denen sie für längere Zeit keine Virionen produzieren. Ein Beispiel ist das Tier Herpesviren, einschließlich Herpes-simplex-Viren, der Ursache von oralem und genitalem Herpes beim Menschen. In einem als Latenz bezeichneten Prozess können diese Viren über lange Zeiträume im Nervengewebe existieren, ohne neue Virionen zu produzieren, nur um periodisch die Latenz zu verlassen und Läsionen in der Haut zu verursachen, in der sich das Virus repliziert. Obwohl es Ähnlichkeiten zwischen Lysogenie und Latenz gibt, ist der Begriff lysogener Zyklus normalerweise der Beschreibung von Bakteriophagen vorbehalten. Die Latenz wird im nächsten Abschnitt genauer beschrieben.

Visuelle Verbindung

Welche der folgenden Aussagen ist falsch?

  1. Im lytischen Zyklus werden neue Phagen produziert und in die Umwelt freigesetzt.
  2. Im lysogenen Zyklus wird Phagen-DNA in das Wirtsgenom eingebaut.
  3. Ein Umweltstressor kann dazu führen, dass der Phagen den lysogenen Zyklus einleitet.
  4. Die Zelllyse findet nur im lytischen Zyklus statt.

Pflanzenviren

Die meisten Pflanzenviren, wie das Tabakmosaikvirus, haben einzelsträngige (+) RNA-Genome. Allerdings gibt es auch in den meisten anderen Viruskategorien Pflanzenviren. Im Gegensatz zu Bakteriophagen haben Pflanzenviren keine aktiven Mechanismen, um das virale Genom durch die schützende Zellwand zu transportieren. Damit ein Pflanzenvirus in eine neue Wirtspflanze eindringen kann, muss eine Art mechanischer Beschädigung auftreten. Dieser Schaden wird oft durch Wetter, Insekten, Tiere, Feuer oder menschliche Aktivitäten wie Landwirtschaft oder Landschaftsbau verursacht. Die Bewegung von Zelle zu Zelle innerhalb einer Pflanze kann durch virale Modifikation von Plasmodesmen (zytoplasmatische Fäden, die von einer Pflanzenzelle zur nächsten gehen) erleichtert werden. Außerdem können Pflanzennachkommen Viruserkrankungen von Elternpflanzen erben. Pflanzenviren können durch eine Vielzahl von Vektoren, durch Kontakt mit dem Saft einer infizierten Pflanze, durch lebende Organismen wie Insekten und Nematoden sowie durch Pollen übertragen werden. Die Übertragung eines Virus von einer Pflanze auf eine andere wird als horizontale Übertragung bezeichnet, während die Vererbung eines Virus von einem Elternteil als vertikale Übertragung bezeichnet wird.

Die Symptome viraler Erkrankungen variieren je nach Virus und Wirt (Tab. 21.4). Ein häufiges Symptom ist Hyperplasie , die abnormale Vermehrung von Zellen, die das Auftreten von Pflanzentumoren verursacht, die als Gallen bekannt sind. Andere Viren induzieren Hypoplasie , oder vermindertes Zellwachstum in den Blättern von Pflanzen, wodurch dünne, gelbe Bereiche erscheinen. Still other viruses affect the plant by directly killing plant cells, a process known as cell necrosis . Other symptoms of plant viruses include malformed leaves black streaks on the stems of the plants altered growth of stems, leaves, or fruits and ring spots, which are circular or linear areas of discoloration found in a leaf.

Symptom Appears as
Hyperplasia Galls (tumors)
Hypoplasia Thinned, yellow splotches on leaves
Cell necrosis Dead, blackened stems, leaves, or fruit
Abnormal growth patterns Malformed stems, leaves, or fruit
Verfärbung Yellow, red, or black lines, or rings in stems, leaves, or fruit

Plant viruses can seriously disrupt crop growth and development, significantly affecting our food supply. They are responsible for poor crop quality and quantity globally, and can bring about huge economic losses annually. Others viruses may damage plants used in landscaping. Some viruses that infect agricultural food plants include the name of the plant they infect, such as tomato spotted wilt virus, bean common mosaic virus, and cucumber mosaic virus. In plants used for landscaping, two of the most common viruses are peony ring spot and rose mosaic virus. There are far too many plant viruses to discuss each in detail, but symptoms of bean common mosaic virus result in lowered bean production and stunted, unproductive plants. In the ornamental rose, the rose mosaic disease causes wavy yellow lines and colored splotches on the leaves of the plant.

Animal Viruses

Animal viruses, unlike the viruses of plants and bacteria, do not have to penetrate a cell wall to gain access to the host cell. The virus may even induce the host cell to cooperate in the infection process. Non-enveloped or “naked” animal viruses may enter cells in two different ways. As a protein in the viral capsid binds to its receptor on the host cell, the virus may be taken inside the cell via a vesicle during the normal cell process of rezeptorvermittelte Endozytose. An alternative method of cell penetration used by non-enveloped viruses is for capsid proteins to undergo shape changes after binding to the receptor, creating channels in the host cell membrane. The viral genome is then “injected” into the host cell through these channels in a manner analogous to that used by many bacteriophages.

Enveloped viruses also have two ways of entering cells after binding to their receptors: receptor-mediated endocytosis, or fusion . Many enveloped viruses enter the cell by receptor-mediated endocytosis in a fashion similar to that seen in some non-enveloped viruses. On the other hand, fusion only occurs with enveloped virions. These viruses, which include HIV among others, use special fusion proteins in their envelopes to cause the envelope to fuse with the plasma membrane of the cell, thus releasing the genome and capsid of the virus into the cell cytoplasm.

After making their proteins and copying their genomes, animal viruses complete the assembly of new virions and exit the cell. As we have already discussed using the example the influenza virus, enveloped animal viruses may bud from the cell membrane as they assemble themselves, taking a piece of the cell’s plasma membrane in the process. On the other hand, non-enveloped viral progeny, such as rhinoviruses, accumulate in infected cells until there is a signal for lysis or apoptosis, and all virions are released together.

As you will learn in the next module, animal viruses are associated with a variety of human diseases. Some of them follow the classic pattern of acute disease , where symptoms get increasingly worse for a short period followed by the elimination of the virus from the body by the immune system and eventual recovery from the infection. Examples of acute viral diseases are the common cold and influenza. Other viruses cause long-term chronic infections , such as the virus causing hepatitis C, whereas others, like herpes simplex virus, only cause intermittent symptoms. Still other viruses, such as human herpesviruses 6 and 7, which in some cases can cause the minor childhood disease roseola, often successfully cause productive infections without causing any symptoms at all in the host, and thus we say these patients have an asymptomatic infection .

In hepatitis C infections, the virus grows and reproduces in liver cells, causing low levels of liver damage. The damage is so low that infected individuals are often unaware that they are infected, and many infections are detected only by routine blood work on patients with risk factors such as intravenous drug use. On the other hand, since many of the symptoms of viral diseases are caused by immune responses, a lack of symptoms is an indication of a weak immune response to the virus. This allows the virus to escape elimination by the immune system and persist in individuals for years, all the while producing low levels of progeny virions in what is known as a chronic viral disease. Chronic infection of the liver by this virus leads to a much greater chance of developing liver cancer, sometimes as much as 30 years after the initial infection.

As already discussed, herpes simplex virus can remain in a state of latency in nervous tissue for months, even years. As the virus “hides” in the tissue and makes few if any viral proteins, there is nothing for the immune response to act against, and immunity to the virus slowly declines. Under certain conditions, including various types of physical and psychological stress, the latent herpes simplex virus may be reactivated and undergo a lytic replication cycle in the skin, causing the lesions associated with the disease. Once virions are produced in the skin and viral proteins are synthesized, the immune response is again stimulated and resolves the skin lesions in a few days or weeks by destroying viruses in the skin. As a result of this type of replicative cycle, appearances of cold sores and genital herpes outbreaks only occur intermittently, even though the viruses remain in the nervous tissue for life. Latent infections are common with other herpesviruses as well, including the varicella-zoster virus that causes chickenpox. After having a chickenpox infection in childhood, the varicella-zoster virus can remain latent for many years and reactivate in adults to cause the painful condition known as “shingles” (Figure 21.11).

Some animal-infecting viruses, including the hepatitis C virus discussed above, are known as oncogenic viruses : They have the ability to cause cancer. These viruses interfere with the normal regulation of the host cell cycle either by introducing genes that stimulate unregulated cell growth (oncogenes) or by interfering with the expression of genes that inhibit cell growth. Oncogenic viruses can be either DNA or RNA viruses. Cancers known to be associated with viral infections include cervical cancer, caused by human papillomavirus (HPV) (Figure 21.12), liver cancer caused by hepatitis B virus, T-cell leukemia, and several types of lymphoma.


Extrinsic factors fuel the spread of zoonotic viruses, but only after replication in humans has commenced

Once an animal virus has achieved measurable titers in its first human host, it is possible that a second human will become infected through contact with the first. Ultimately, this virus might go on to infect only a small handful of people or millions of people at the other extreme. Once epidemics have begun, the spread of viral pathogens through populations is an elongated and complex process, with many factors at play. At this point, the virus population will experience selection for variants with increased capacity to spread through the human population. As Don Ganem put it, “What evolution is operating on is not disease, disease is incidental. It operates on spread” [113]. How well a virus spreads in a new population (quantified by the reproductive number, R0) depends on two important factors: 1) how well the virus is adapted for transmission in the new host species and 2) the external (epidemiological and ecological) factors that facilitate spread in the new host. For instance, a less pathogenic influenza virus variant that causes lower levels of inflammation and cytopathic effects in the respiratory tract may not be transmitted well. This is because inflammation and cytopathology contribute to increased airway congestion, resulting in coughing fits, sneezing, and increased nasal secretions, which serve as major routes for influenza virus transmission. However, factors external to the virus are also integral to transmission. If a poorly spreading virus, like the influenza variant just mentioned, emerged in a densely populated megacity, then it might be capable of continued spread and further refinement in humans. On the other hand, if an influenza virus variant arises with characteristics that make it excellent at spreading in humans, but this event occurs in a remote part of the world with low population density, then the virus may falter very quickly.

Unique human situations and behaviors are often factors in defining the scale of epidemics. The strong human desire to care for sick family members has promoted the spread of Ebola virus whenever it strikes, and it has been heartbreakingly stated that “one of the tragedies of Ebola is that it spreads through love” [114]. The 1918 influenza virus emerged during World War I and spread well between soldiers living at high density on military bases (Fig 3). These examples show how parameters extrinsic to the virus itself are critical to the spread of zoonotic viruses in humans [115]. If we do begin to identify the relatively rare animal viruses with thin genetic barriers to replication in human cells, then we may be able to use global data on key epidemiological and ecological parameters to understand where conditions exist that will promote rapid spread once animal virus replication in an initial human host has occurred [116,117].

This photo shows soldiers at Camp Funston in Fort Riley, Kansas, in late November of 1918. This camp is where some of the very first cases of the 1918 flu were reported, earlier in the year of 1918, and then again just around the time that this photo was taken [118]. Based on this, some of the soldiers shown are very likely infected with the 1918 influenza virus at the time the photo was taken. The soldiers are watching a Thanksgiving football game, and it is interesting to speculate that this dense human crowd may have set the 1918 flu, a respiratory virus, onto its disastrous course. Photo reproduced with permission from the National World War I Museum and Memorial, Kansas City, Missouri, U.S.A.

In summary, dangerous animal viruses are those that require few mutations in order to begin replicating themselves in human cells. These viruses are dangerous because the required combination of mutations might randomly arise in the natural reservoir. To identify these dangerous viruses, we must identify the human proteins (restriction factors, receptors, other cellular proteins) that are currently protecting us from each class of animal virus with high zoonotic potential and determine whether those are few or many. Dangerous viruses will be separated from us by only one or a few host blocks. Identifying human blocks to animal virus replication will require significant work, including the integration of viral surveillance with virologic experimentation in the lab. These efforts are worth it, not only because disease emergence is an important public health topic, but because zoonosis provides a unique example of evolution in action that teaches us about biology more generally.