Virus attackerar celler

Det här är det sista skedet i en storslagen strid i ett av de längsta krigen i männskilghetens historia. Det är en strid som pågår inuti var och en av oss, varje dag och miljontals gånger om. De splittrade resterna av en männslig cell som har krossats av en urgammal fiende. Förödelsen är resultatet av ett enda virus som nu släpper lös en armé av kloner. En armé vars mål är att infektera andra celler för att sprida sjukdomen genom hela kroppen och längre bort ändå, till andra människor. Idag utforskar vetenskapsmän den här världen som bör vara osynlig, mer detaljerat än vad man trott var möjligt, blottläggs striden på liv och död för en männsklig cell.

Men våra celler angrips hela tiden och cellen kommer snart att ställas mot en uråldrig fiende. Deras sammandrabbning börjar med en händelse som är så vardaglig att man sällan ens märker den. En främmande armé inhaleras genom ur en nysning och tar sig fram genom kroppen.

Bild: Vid en nysning slungas vattendroppar som innehåller miljontals bakterier och virus ut.

(https://www.risknet.foi.se/smitta/Fakta/Utspridning.htm)

En miljon inkräktare som är fast beslutna att förgöra. Det här är en av våra vanligaste fiender, adenoviruset, med en utformning som är mästerlig. Varje virus har ett enda mål. Att bryta igenom cellens försvar och nå cellkärnan. Väl inne kan vart och ett av virusen ta kontroll över cellen och reproduceras i tiotusentals kopior. Det kan resultera i allt från en vanlig förkylning till lunginflammation eller döden. Men våra kroppar är förberedda. När virusen närmar sig cellen möts de av ett moln av försvarare, antikroppar som är Y-formade proteiner som identifierar främmande inkräktare och patrullerar utrymmena mellan våra celler på jakt efter virus.

Bild: Adenoviruset är en mästare på att förgöra med ett enda mål att bryta igenom cellens försvar.

(https://www.oikonomia.info/?p=28464)

De känner igen inkräktarna och låser fast sig vid virusens bepansring och så kopplas virusen ihop och blir till mumsbitar för de vita blodkroppar som lever på sådana här främmande inkräktare. Antikroppar och vita blodkroppar bildar vårt immunförsvars frontlinje. Trots kroppens tidiga immunberedskap lyckas hundratusentals virus ta sig fram till vår cell. Men vid ytan stöter de på nästa hinder. Det är cellmembranet, cellens yttre hölje. Ytan på varje cell är en levande försvarsmur översållad med säkerhetsvakter till proteiner som övervakar molekyler på väg in och ut ur cellen.

Små molekyler som vatten och syre sipprar lätt genom cellmembranet medan större molekyler som socker tillåts komma in i cellen genom särskilda pumpar. Men de största leveranserna behöver en speciell nyckel för att släppas in i cellen. Deras proteinnycklar känns igen av de väktare som patrullerar cellens yta. Det här sofistikerade systemet är utformat för att hålla skadliga molekyler utanför cellen. Men efter miljarders år evolution har adenoviruset utvecklat en egen nyckel. Den är inetsad i endarna av de utstikande fibrerna. Antikroppar håller tag om en del av fibrerna och stoppar många av de förfalskade nycklarna, men inte alla. En efter en blir vakterna på cellens yta lurade och virus armén smyger obemärkt in i cellen. I den urgamla striden om cellen går andra ronden till viruset.

Bild: Adenoviruset är en mästerbedragare. De utnyttjar cellen för sina dödsbringande mål.

(https://www.oikonomia.info/?p=28464)

Under ytan förbereder sig sällen  att ta emot de livsfarliga inkräktarna, speciella proteiner luras att tro att viruset är ett viktigt näringsämne och sluter sig samman för att bilda en klotrund form kring den. De nyper till sig en bit av cellmembranet och slår in viruset i det. Till sist nyper ett annat protein loss membranbiten och viruset skickas nu vidare mot cellens inre. Inte ont anande har cellen själv tagit ett stort steg mot sin egen undergång. Varje medlem i den inkräktande virusarmén bär med sig rätt vapen för att slutligen förgöra cellen. Den skoningslösa maskinen saknar rörliga delar men har ändå allt för att fullgöra uppdraget.

Det finns inbyggt i dess skal och det DNA den bär med sig inuti. Viruset är ett evolutionens mästerverk med dödliga krafter. Men cellen har kvar ett imponerande utbud av förvsvarsmekanismer för att hålla mördarmaskinerna stången. Varje leverans som cellen tar emot skickas till en sorteringsmaskin som heter endosom. Endosomer granskar inkommande leveranser och avgör vart i cellen de ska komma. Första steget i processen är att bryta ned leveranserna. Virusarmén kommer snart tuggas sönder. Sorteringsstationernas väggar är utrustade med särskilda proteinpumpar.

Pumparna drar in vissa atomer som förvandlar endosomens inre till ett syrabad. Syran bryter ner större näringsämnen till mindre molekyler som är lättare för cellen att flytta runt och använda.

Bild: DNA-virus reproduceras.

(https://www.oikonomia.info/?p=28464)

När syran äter sig igenom virusets yttre skal börjar viruset att gå sönder, det skulle kunna betyda undergång för adenoviruset men i själva verket är syran en del av dess flyktplan. Virusets fibrer är de första delarna som lossnar, men då frigörs ett särkilt protein som dolts inuti viruset. Det siktar in sig på sorteringsstationens väggar, sliter sönder dess ytterhölje och befriar viruset. Men alla virus flyr inte undan, många har kvar antikroppar fästa på ytan. Antikropparnas främsta uppgift var att varna immunförsvaret om inkräktare, men nu håller dess fasta grepp ihop virusskalet och fibrerna kan inte lossna så att flyktproteinerna hålls kvar inuti viruset.

Oräkneliga virus tuggas sönder innan de kan komma undan, men tillräckligt många släpps fria. Nu står inget mellan virusen och cellens kärna, deras slutgiltiga mål. Men fast de bara är 5 mikrometer från målet skulle de flesta lika gärna kunna vara tusenmil därifrån. För 90 % av armén är invasionen över och virusen guppar hjälplöst omkring strax innanför cellmembranet. Mitt i cellens ständiga livliga aktivitet har de tröga inkräktarna ingen möjlighet att röra sig själva, de har heller inget sätt att utnyttja den energi som skapas av cellens egna kraftverk. Viruset har utvecklats till maximal effektivitet, men dess enkla utformning gör att det är beroende av det komplexa livets maskineri för att kunna fungera. Strax under ytan väntar ett stort antal motorproteiner, de molekylära transportörerna på näringsämnen som har bearbetats av endosomerna.

Bild: Virusinfektion.

(https://lazyscientist.org/codeus_news/viral-infection-might-just-be-a-phase-transition/)

Under miljarder år av kapprustning har viruset utvecklat exakt rätt mekanism för att fästa sig vid cellens motorproteiner. Nu kan de använda energin från mitokondrierna. Viruset är på väg genom att ha kapat cellens eget transportsystem och är på väg mot cellkärnan och dess slutgiltiga mål, DNA-maskineriet som det behöver för att ta kontroll över cellen. De mikroskopiska motordrivna benen är ett naturens underverk. Om man bromsar in dom till en trettiondel av deras normala hastighet är rörelsen lätt att se, men i verklighastighet, över hundra steg per sekund, flyter allt ihop.

Men hastighet är inte allt, celler är tätt packade och på dess interna motorvägar finns hinder överallt. Motorproteinerna kan bara röra sig i en riktning. Forskare har fastslagit att vid påträffandet ett hinder låser viruset fast sig i ytterligare ett motorprotein och det här motorproteinet är konstruerat att röra sig i motsatta riktningen. Tillsammans kan de två motorproteinen ta sig runt nästan vilken hinder som helst och återigen är det inkräktaren som drar det längsta strået. Viruset är på väg igen och det leder en armé med hundratals enheter. Det har nu gått nästan en timme sedan adenoviruset först angrep cellen och cellkärnan är nu bara en timme bort.

Tills nyligen trodde forskare att när väl den virala armén var på frammarsch genom cellen kunde inget stoppa den. Nu har de upptäckt att cellen har ett eget internt immunförsvar. Utposterade längs cellens motorvägsnät finns speciella proteiner som spanar efter allt som bär på antikroppar från cellmembranet.

Bild: Virus kan haka sig fast i motorproteiner och på så sätt komma runt hinder på väg mot cellkärnan.

(https://bio230fall2010.wordpress.com/2013/12/09/understanding-mrna-transport-pathways-to-help-avoid-disease/)

När försvarsproteinet fäst sig i en antikropp utlöser det en kedjereaktion och lockar till sig speciella etikettproteiner och tillsammans märker de ut viruset som ska förintas. Sen är det bara en tidsfråga innan återvinnarna anländer  och sliter viruset i bitar. Någonstans inne i din kropp pågår den här striden just i detta ögonblick. Genom att samarbeta kan försvarsproteinerna och återvinnarna förinta en virus armé inom loppet av några timmar. Men det krävs bara ett enda virus för att ta kontroll över en hel cell och då kan infektionen spridas genom hela kroppen.

Ett virus som inte har några antikroppar fästa på sig har lyckats undgå cellens försvar och nu står inget mellan viruset och dess mål. I hjärtat av varje cell finns cellkärnan, det är en helt unik värld. Nu är viruset bara några tusendels millimeter från cellkärnan, men för att uppnå sitt slutgiltiga mål måste det lyckas ta sig in. Ytan består av samma slags molekyler som cellmembranet, men den här ingången har helt andra väktare. Över ytan söker proteinarmar efter molekyler att dra in genom kärnporerna, cellkärnans portar. Genom de här portarna transporteras miljarder kemiska meddelanden och instruktioner mellan DNA:et och cellen, men bara om de känns igen av proteinarmarna.

Men ännu en gång har det virala skalet skaffat ett förfalskat passerkort. Armarna fäster runt viruset men det är för stort för att föras in i cellkärnan. I tron att de har stött på ett hinder försöker motorproteinerna dra viruset åt andra hållet. Resultatet av det här är att viruset slits itu.

Bild: Virus som saknar antikroppar lyckas undkomma försvarsproteinerna som inte har något att fästa sig i.

(https://urskola.se/Produkter/177546-Utflykter-till-livets-karna)

Men vad som ser ut att vara en katastrof för viruset är i själva verket ett genidrag. Den DNA-sträng som viruset bär med sig förs in genom poren och in till cellens kontrollrum. Adenoviruset har visat sig vara en mästerbedragare, det utnyttjar cellens processer för att uppnå sina egna dödsbringande mål och det har ytterligare ett ess i ärmen. Cellens DNA-maskiner kan nämligen inte se skillnad på sitt eget DNA och DNA från viruset. Urskiljningslöst börjar maskineriet omvandla virusets dödliga kod till tusentals instruktioner som cellen agerar efter. Dom bildar ett recept för cellens undergång.

Bit för bit bygger ribosomerna alla delar som behövs för att skapa en fiende armé. Men armén sätts inte ihop här ute. Råmaterialet för den nya armén förs tillbaka in i cellkärnan för att här sättas samman. Med uppdragets mål inom räckhåll växlar viruset fokus till cellens eget DNA. Viruset stoppar alla processer som det inte själv behöver och nu har viruset tagit fullständig kontroll. Men än har cellen en liten strimma hopp. Innan all normal aktivitet stoppas hinner den precis skicka ett nödmeddelande till yttervärlden. Den här nödsändningen innehåller fragment från virus armén och smälter samman med cellmembranet, där fiendefragmenten trycks ut på ytan.

De blir som en sorts flaggor som varnar om kuppen som ägt rum. Om patrullerande vita blodkroppar får syn på varningssignalen kommer de att förinta cellen med hela fiende armén inuti. Om inte kommer infektionen att sprida sig  från en cell till nästa och nästa igen efter det.

Bild: Inom genterapi användes adenovirusets förmåga att lura cellen att omvandla virusets dödliga kod.

(https://lifeboat.com/ex/transhumanist.technologies)

Efter bara en dags ockupation har viruset full kontroll över cellen, vanliga underhållsrutiner har upphört och cellen börjar brytas ned. All aktivitet i cellen fokuserar på att bygga upp en ny viral armé inuti cellkärnan. Den nya armén monterar ihop sig själv och på virusens yta finns redan bindningsställen för  cellens motordrivna ben. Fibrer trycks på plats och utrustar varje virus med rätt nycklar för att ta sig in i andra celler. Men skalen är ofarliga utan instruktioner och den sista komponenten laddas därför in. Identiska kopior av virusets livsfarliga DNA. Långa DNA-strängar transporteras in i varje virus med hjälp av kraftfulla motorer.

Allt detta är resultatet av att ett enda virus lyckades ta sig igenom cellens försvar. Det har gått två dagar sedan viruset tog sig in i kroppen. Cellkärnan som förr var styrcentrum för cellen är nu hem åt en armé av tiotusentals virus. Men innan virus armén kan inleda sitt segertåg måste den överbygga två barriärer. Armén är instängd innanför det slitstarka kärnmembranet och sitter alltså fast inuti cellens kärna och utanför det väntar själva cellmembranet. Proteinfabrikerna utanför cellkärnan har fått instruktioner om att bygga virala sabbotörer. De första släpps in i den sönderfallande cellen och tar sikte på cytoskelettet. Effekterna är förödande, utan sina stödpelare börjar cellen rasa samman och nu tar viruset sikte på kärnmembranet.

Bild: Genomskärning av virus med DNA som förpackas i en modell av en DNA-förpackningsmotor.

(https://www.tompainesghost.com/2011_03_01_archive.html)

Ett andra protein friges, dess namn betyder dödsproteinet och gräver sig in i membranet och försvagar det. Cellkärnan kan inte längre hålla tillbaka den framträngande armén. Bortom cellkärnan är cellen nu en ödemark. Att det här var ett aktivt harmoniskt samhälle för 48 timmar sedan är omöjligt att se. Cellerna har nu ingen chans att stoppa armén av virus som flödar ut i den omgivande vävnaden. Den angriper cellerna runt om och sprider infektionen runt hela kroppen. Striden om den här cellen är över, men kriget har bara börjat. Medan viruset har stridit inuti cellen har antikropparna mobiliserats och är tillbaka rustade med nya receptorer, skräddarsydda för att fånga den flyende armén.

Trots deras överlägsna antal kan dom inte stoppa alla virus men som tur är, är de inte ensamma. Cellens sista nödrop till sin omgivning var inte förgäves, enorma vita blodkroppar samlas runt den fallna cellen för att svälja de flyende massorna. De börjar också lära sig hur den här inkräktaren ska hanteras. De vita blodkropparna tar inga risker utan slukar även närliggande celler som kan ha blivit infekterade. Samtidigt gör friska celler i omgivningen den största uppoffringen av alla, de förintar sig själva för att stoppa virusets spridning. Det är först i det här skedet som vi blir medvetna om kampen som pågår inom oss.

Ökat blodflöde transporterar fler vita blodkroppar till stridsfältet, vilket får slemhinnan i näsan att bli inflammerad och det vi uppfattar som en täppt näsa är i själva verket det första tecknet på ett virusangrepp.

Bild: En viruspartikel har bildats inne i en cell och släpps ut i kroppen.

(https://www.svt.se/nyheter/vetenskap/hiv-blir-mojlig-att-bota)

Alla delar av kroppens immunförsvar sammarbetar och lyckas stoppa virusets spridning. Det är ännu en strid i ett oändligt krig. Kriget är över för tillfället. Även om många celler har fallit, finns det många fler friska celler som kan ersätta dom. Denna eviga kapprustning har varit en drivkraft i evolutionen och stärkt båda sidor. Vi skulle inte vara de vi är idag om det inte varit för striderna med vår gamla ärkefiende. Striden rasar vidare, varje minut, varje dag, inom alla oss 7 miljarder människor på jorden. Även om vi sällan är medvetna om det kämpar vi mot varandra, utvecklar varandra och förbättrar varandra.

Bild: En virus spridning stoppas med hjälp av hela kroppens immunförsvar.

(https://illvet.se/manniskan/kroppen/hur-fungerar-immunforsvaret)

Film: drive.google.com/file/d/0B2VSNOWBAXckZXFRYWpOMmxLaUU/view?usp=sharing