INFECTIOUS DISEASE

ENGLISH

VIROLOJİ - BÖLÜM YİRMİBEŞ
KORONA VIRUSLAR, SOĞUK ALGINLIĞI VE SARS

Dr Richard Hunt
Professor
Department of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina School of Medicine

Çeviren
Prof. Dr. Selçuk Kaya
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Tıp Fakültesi
 

Şekil 1 Koronaviruslar mikroskop altında bakıldığında bir halo veya taç benzeri (corona) görünüme sahip virusların bir grubu
CDC/Dr. Fred Murphy (top) CDC/Dr. Erskine Palmer (bottom)

  Şekil 3
Koronavirus yapısı.
Adapted from Lai and Homes. In Fields' Virology. Lippencott

S (spike=diken) protein (150k)

S proteini 3 bölgesi olan bir transmembran proteindir: büyük eksternal bölge, transmembran sekansı, küçük internal bölge. Dış bölgesi (N-terminal) globuler formda katlanır ve EM’da diken yapıları gözlenebilir. Bu bölge virüse antijenik özelliklerini kazandırır ve hücre yüzey reseptörlerine bağlanabilmesi için reseptör oluşturur. Dış bölgenin iç kısmı sarmal yapıda olup, yedili tekrarlar içerir. Lipit çift tabakada proteinleri sabitlemek için yağ asiti molekülü bulunmaktadır. Dış bölgenin iç kısmı sap benzeri bir yapıda olup trimer yapı oluşturmak için diğer S proteinleriyle ilişki içindedir. Bazı Coronavirüslerde dış bölge bölünmüş haldedir fakat bu iki parçalı glikoprotein yapı iyonik bağlar sayesinde birbirleriyle etkileşim içindedir (HIV gp120 ve gp41’de olduğu gibi). S proteinin iç kısmı konak hücreye bağlanma aşamasında, membran füzyonundan sorumludur. İlginç olarak, S protein immünoglobulinlerin Fc-gama reseptörlerine benzer bir bölgeye sahiptir; virüse bu proteinlerle kaplanma ve immün yanıttan kaçma şansı verir (herpes virüs de benzer stratejiye sahiptir). S protein konak hücre yüzeyinde sialik asite bağlanabilir; böylece virüs hemaglütinasyon yeteneğine sahip olmuş olur. S proteinine karşı antikorlar nötralizan özelliktedir.

HE proteini (65kD)

Sadece bazı Coronavirüsler hemaglütinin-esteraz proteinine sahiptir. Virüs yüzeyinde S protein dikenlerinden daha kısa dikensi yapıları vardır. Dimer yapıdadır ve replikasyon için elzem değildir. Bu protein ayrıca sialik asite bağlanabilir. Hemaglütinin-esteraz proteininin esteraz aktivitesi sialik asiti şeker zincirinden ayırabilir, böylece replike olduktan sonra hücreden çıkmaya yardımcı olur. Hemaglütinin-esteraz proteinine karşı oluşmuş antikorlar da virüsü nötralize edebilir.

M (membran) proteini

Diğer bir membrana bağlı glikoprotein olan M (membran) proteini, internal protein olup sadece küçük bir eksternal N-terminal domain içerir. M proteini viral membranı üç kez geçmektedir. Bu protein, nükleokapsitin golgi cisimciği gibi internal membranlara bağlanmasını kolaylaştırır ve diğer glikoproteinler gibi plazma membranında bulunmaz.

E (zarf) proteini (9-12kD)

Bu küçük protein de viral membranda bulunur. Bu protein enfekte hücrelerde nükleus çevresinde ve hücre yüzeyinde bulunur.

N (nukleokapsid) protein (60kD)

Nükleokapsit proteini lider sekans ve viral membranın iç yüzündeki M proteini aracılığıyla genomik RNA’ya bağlanır. N proteini fosforillenmiştir.
Diğer RNA virüslerinin aksine Coronavirüs bünyesinde RNA polimeraz enzimini içermez; bunun yerine enfeksiyon oluştuktan sonra pozitif polariteli genomik RNA mRNA olarak kullanılarak bu enzim oluşturulur. Pol geninin genomun 5’ ucunda bulunması sayesinde bu mümkün olmaktadır.
 

Daha önce belirtildiği üzere S proteini majör bağlantı proteini olup, sialik asite bağlanır. HE proteini de sialik asite bağlanır. Sialik asit tüm hücre yüzeylerinde bulunur ve Coronavirüsler belli dokulara tropizm gösterirler; bu yüzden bağlanma daha komplike mekanizmalarla olmaktadır. Dahası bazı Coronavirüsler tüm sialik asitlere bağlanmaz. S protein başka daha spesifik reseptörlere bağlanabilir. Fare hepatit virüsünün reseptörü immünoglbulin süperailesinin üyesi olup, bu proteine karşı antikor virüs bağlanmasını engellemektedir. İnsan respiratuar Coronavirüsleri de dahil olmak üzere diğer Coronavirüsler reseptör olarak membrana bağlı bir metalloproteinazı (aminopeptidaz N) kullanırlar.

 

Sitoplazmada viral replikasyon için viral membran ile hücre membranının füzyonu öncelikli olup, asidik endozom veya plazma membranında gerçekleşebilir.

 

Sadece pozitif polariteli genomik RNA üzerinde bulunan, genomun 3’ ucuna yakın bölgesinde 61 nükleotidlik sekans bölgesi bulunmaktadır. Bu bölge nükleokapsiti oluşturmak üzere N protein ile ilişki içindedir. Nükleokapsit ileintrasellüler membranın (endoplazmik retikulum, golgi cisimciği ve bu ikisi arasındaki bölge, muhtemelen cis-Golgi ağı) sitoplazmik yüzünde bulunan M proteini bağlantı halindedir. M proteini plazma membranınınn sitoplazmik yüzünde değildir. Bunun oluşabilmesi için N proteininin RNA ile iletişim halinde olması gerekmektedir. Dahası, E proteini tomurcuklanma işlemi için membran eğimini değiştiren nükleokapsitin tomurcuklanması için gerekmektedir. M proteinine bağlı E proteinidir bu. E proteini olgun virüste düşük miktarda bulunur, böylelikle toplanmanın başlayabilmesi için yapı proteini işlevi görür. Ayrıca S ve HE proteini tomurcuklanan bölgede lipit çift katmanı içinde M proteini ile bağlantı halindedir. Virüs golgi cisimciğinden geçerken S-M ve HE-M potein kompleksleri birleşir ve şeker zincirleri oluşturulur. Virüs morfolojik olarak golgi cisimciğinde olgunlaşır ve sitoplazmada sonradan membranla kaynaşacak olan membrana bağlı veziküllerde birikir (Şekil 4).
 

Coronavirüsler tek zincirli oldukça büyük bir genoma sahiptir, aslında tüm RNA virüsleri arasında en büyük genoma sahip olanıdır. Genom pozitif polaritelidir (yani mRNA ile aynı) ve segmentsizdir (ortomiksoviruslar). Genomik RNA poliadenilli ve başlıklı olup 27-32 kB büyüklüğündedir. Bu büyük genom yapısında RNA polimerazın proof reading aktivitesi yoktur ve bu durum Coronavirüslerde yüksek mutasyon düzeyine neden olur. SARS virüs dahil birçok Coronavirüs sekanslandı. Gen ürünleri daima aynıdır. 5’ ucunda polimeraz (pol) bulunur ve bunu tüm Coronavirüslerde bulunan dört yapısal protein izler:

• Spike protein (S), bu şekilde adlandırılmasının nedeni olarak virüs yüzeyinden çıkıntı yapması gösterilebilir.
• Envelop protein (E)
• Membran protein (M), konak hücrenin intrasellüler membranıyla bütünleşir.
• Nükleokapsid protein (N)

Bazı coronavirüsler hemaglütinin-esteraz (HE) adı verilen, pol ve S genleri arasında bulunan ve paramiksoviruslardan kazanılmış olan bir gen taşır. Ayrıca birçok coronavirüste open reading frames (ORF) denen çok iyi korunmamış alanlar vardır. Bu genler fonksiyonları tam olarak bilinemeyen proteinler kodlar. Genomik RNA’daki protein kodlayan genlere ek olarak tüm coronavirüsler her bi genin 5’ ucunda intergenik sekanslar olarak adlandırılan 7 baz sekansı içerir. Eğer intergenik sekans mutasyona uğrarsa sub-genomik mRNA bu alandan başlamak üzere kodlanmaz.
 

Enfekte hücrede genomik RNA’nın kaderi, viral partiküle katılmaktır. Bu moleküller büyük ihtimalle, mRNA’nın aksine sürekli sentez edilmektedir, mRNA sentezinde kullanılmak üzere lider sekansın parça parça üretildiğine dair kanıtlar mevcuttur (aşağı bakınız).

Messenger RNA

Tüm coronavirüsler yaygın 3’ ucu içerirken, 5’ sonlanmasından mahrumdur (gen 1 proteinini (polimeraz) kodlayan mRNA hariç) (Şekil 5). Genomik RNA gibi sub-genomik mRNA’lar da başlıklı ve poliadenillidir. Sadece tek bir protein her bir subgenomik mRNA tarafından kodlanır, bu protein 5’ ORF bölgesinde kodlanır. Hatta en küçüğü hariç tüm bu moleküller birden fazla sekansa sahiptir. Her mRNA 5’ ucunda 70 baz uzunluğunda yaygın lider sekansa sahiptir. Genomik RNA da 5’ ucunda bu bölgeye sahiptir fakat intergenik sekansları, lider zincir ile benzerdir.

Genomik RNA sitoplazmaya girdiğinde tamamlayıcı negatif zincir sentezlenir. Ardından tekrar genomik pozitif zincire ve subgenomik mRNA ya dönüştürülür. Hücrede ayrıca subgenomik negatif zincir RNA bulunur fakat bunlar daima çift zincir halinde bulunurlar. Subgenomik mRNA ların lider sekanslardan nasıl yapıldığı tam olarak bilinememekle birlikte bu konuda birkaç olasılık söz konusudur. Örneğin, negatif zincirin lider sakansı 70 bazlık pozitif zincire kopyalanıyor olabilir. Lider sekans ardından genomik zincire ayrışır ve kalıp üzerindeki intergenik sekanslardan birini tanıyabilir. Bu genomik RNA’nın sonuna kadar ilk pozitif zincir sentezi olabilir. mRNA sentezindeki bu kesikli modeli destekleyen gözlem şudur; eğer bir intergenik sekans dış müdahale ile genoma yerleştirilirse, bu noktadan itibaren lider sekansı içeren yeni bir mRNA başlamış olur.
 

Polimeraz (replikaz)

Genomun 5’ ucundaki ilk gen replikaz veya RNA polimerazı kodlayan gendir. 20 Kb’lık uzunluğuyla genomun yarısından daha fazlasını kaplamaktadır. Sekanslama gösterdi ki bu gen aslında iki protein kodlayan bir alandır, birbiri üzerine binebilir ve farklı ORF’lardadır. Fakat bu iki sekans, ribozom ikinci sekans bölgesine geldiğinde ribozomal kayma ile poliprotein adındaki tek bir proteini kodlamaktadır. Bu dev poliprotein yapıldığında, ilk formunun bir parçası olan proteazlar tarafından parçalanır. Bu proteinlerden biri olan RNA polimeraz salınmış olur.

Mutasyon ve rekombinasyon

Coronavirüsler viral replikaz/polimeraz aracılığıyla kodlanan geniş bir RNA genomuna sahiptir. RNA polimeraz proof reading aktivitesine sahip olmadığı için 10bin nükleotidde bir hata payına sahiptir. Ortalama bir coronavirüsün 30kB’lık bir büyüklükte olduğu düşünülürse, progeny virüste oldukça fazla sayıda mutasyon olacaktır. Coronavirüslerde ayrıca birçok delesyon mutasyonu gerçekleşir. Segmentsiz RNA virüslerinde tipik olmamakla birlikte coronavirüslerde oldukça fazla bir şekilde rekombinasyon olmaktadır. Bu durum RNA replikasyonunun kesikli bir şekilde yapılması ve önce lider sekansın yapılması ardından polimerazın bir başka zincire atlamasındandır. Bu yüksek rekombinasyon sıklığı virüsün hızlı evrimleşmesine ve yeni suşların oluşmasına neden olur.
 

Patogenez

Coronavirüsler birçok hayvanda respiratuar ve enterik hastalıklara neden olur. İnsanlarda virüsün majör replike olduğu alan respiratuar epitel hücreleridir ve soğuk algınlığının üçte biri coronavirüsler tarafından oluşturulur. Rhinovirüsün sebep olduğu soğuk algınlığıyla benzer semptomlara neden olur (burun akıntısı, boğaz ağrısı, öksürük, başağrısı, ateş, üşüme vb.) ve inkübasyon süresi yaklaşık 3 gündür. Viral yayılım birçoklarında immün sistem tarafından sınırlandırılır fakat immünitesi kısa sürelidir.

Zarflı rhinovirüslerin aksine coronavirüsler daha kararsız yapıdadır. Hapşırma gibi aerosol oluşturan nasal sekresyonlar aracılığıyla yayılır. Virus bağırsak epitel hücrelerini enfekte ederek diyareye neden olur. Bu durum yenidoğanlarda görülebilir; fakat birçok hayvan yavrusu için daha sıktır ve fatal olabilir. Coronavirüs enfeksiyonları genellikle lokalize kalsa da yayılabilir. İnsanlarda, orta kulak iltihabına, immünsuprese hastalarda pnömoniye ve myokardite sebep olabilir fakat hayvanlarda sistemik enfeksiyon çok daha ciddi seyreder (örn; kedi enfeksiyöz periodontiti).

İlginç olarak laboratuvar koşullarında nöral hücreleri enfekte edebilen coronavirüsler rodentlerde multiple sklerozise benzer hastalık oluşturabilir, böylelikle insanlarda da hastalık yapabildiğine dair kanıt teşkil etmektedir. Rodentlerde demyelinizasyon ile karakterize multiple sklerozisin, S protein ile ilişkili olup bu proteine karşı oluşmuş immün yanıtın, moleküler benzerlik neticesinde myeline karşı oluştuğu öne sürülmüştür. Hastaların beyninde virüs izole edilmiş olmasına rağmen, multiple skleroz ile olan ilişkisi henüz kanıtlanamamıştır.
 

Epidemioloji

Birçok kişide anti-coronavirüs antikoru bulunmasına rağmen, reenfeksiyon sıktır. Bu durum popülasyonda virüsün birçok serotipinin olduğunu göstermektedir. İnsanları infekte eden bu viruslar için hayvan rezervuarı gösterilememiştir.

Diğer birçok respiratuar enfeksiyonda olduğu gibi coronavirüs kaynaklı soğuk algınlığı da sıkı temas nedeniyle kış aylarında daha yoğundur. Birkaç yılda bir virüs tipine bağlı olarak büyük salgınlar meydana gelir.

Tanı

Birçok coronavirüs enfeksiyonu tespit edilemez ve kendi kendini sınırlar. Tanı immünoelektron mikroskopisi ve serolojiyle konur. Coronavirüs enfeksiyonu için rutin kullanımda anti-viral ajan bulunmamaktadır fakat semptomları hafifletmek için anti-viral terapi uygulanabilir.
 

Şekil 7
Patolojik cytoarchitectural değişiklikler, göze çarpmayan viral inklüzyonlar ile çok çekirdekli dev hücreler kadar diffüz alveoler hasarın göstergesidir.
CDC/Dr. Sherif Zaki
 

Şekil 8
Şiddetli akut solunum yolu sendromlu (SARS) endeks hastanın akciğer grafileri. a, semptomların 5. günü; b gün 10; c, gün 13; d gün 15.
Li-Yang Hsu, Cheng-Chuan Lee, Justin A. Green, Brenda Ang, Nicholas I. Paton, Lawrence Lee, Jorge S. Villacian, Poh-Lian Lim, Arul Earnest, and Yee-Sin Leo - Tan Tock Seng Hospital, Tan Tock Seng, Singapore. Emerging and Infectious Diseases
 

2002’lerin sonlarına doğru güney Çin’de Guangdong blögesinde yeni bir sendrom ortaya çıktı. Akut şiddetli respiratuar senndrom (SARS) olarak adlandırıldı. Şu anda Asya, Kuzey Amerika ve Avrupa’dan (Şekil 6A) rapor edilen hastalık başağrısı, genel kırgınlık ve ağrının eşlik ettiği 38C üzeri ateş ile karakterizedir. Aslında respiratuar semptomlarbaşlangıçta orta düzeyde iken birkaç gün veya bir hafta içinde hasta kuru öksürük ve solunum sıkıntısı (dispne) ile gelebilir. Vakaların %3-30’unda solunum sıkıntısı ölüme neden olmaktadır. Laboratuar olarak lenfosit sayısında düşme ve karaciğer hasarını gösteren aminotransferaz aktivitesinde artış görülür.

İlk SARS salgını 2003 yılının nisan ayında başladı ve haziran ayında etkisi azalmaya başladı. Bu süre içinde dünya çapında 8000 vaka ve 775 ölüm meydana geldi. Dahası milyarlarca dolar ekonomik kayba neden oldu.

Virüs Vero E6 maymun hücre kültüründe geliştirildi ve bu yeni coronavirüs (SARS-coV) hastalıkla ilişkili bulundu. 29727 bazlık ve 11 ORF’e sahip bir genomdur. Sekans yapısı, bu virüsü yeni bir coronavirüs grubu üyesi yapmaya yetecek kadar farklıdır. Genom yapısı diğer coronavirüslerle oldukça benzerdir (5’ replikaz, spike (S), zarf(E), membran (M), nükleokapsit (N)-3’ ve her iki terminalde bulunan kısa kodlanmayan bölgeler ). Replikaz geni genomun 5’ ucundan üçte ikisini kaplar ve diğer coronavirüsler gibi iki ORF bölgesi üstüstedir. Ayrıca Pol poliproteininden bir proteaz kodlar. Diğer coronavirüslerde bulunmayan 9 ORF bölgesi vardır ve SARS virüsüne özel bazı proteinler sentezliyor olabilir. Antikor testleri kullanılarak SARS-coronavirüs, dünya genelinde SARS hastalığıyla ilişkili bulunmuştur.

Tanı

Hastalık Kontrol Merkezi göğüs X-ray, pulse-oksimetri, kan kültürü, balgam kültürü ve Gram boyaması ve özellikle RSV, İnfluenza A ve B olmak üzere viral respiratuar patojenler açısından test edilmesini önermektedir. Legionella ve pnömokokal üriner antijen testleri için örnekler alınmalı. SARS olduğundan şüphelenilen kişiler izole edilmeli ve karantina altına alınmalıdır.

Tedavi

Semptomatik tedaviden başka SARS için görüş birliğine varılmış bir tedavi protokolü yoktur. Yeni ilaçlar geliştirilmeye çalışılmakta ve proteaz fonksiyonunu baskılayan ilaçlar üzerinde yoğun çalışmalar mevcuttur. SARS virüsü veya diğer insan coronavirüslerine karşı aşı yoktur. Bazı coronavirüs suşlarına karşı veteriner aşı programlarında orta derecede başarı sağlanmıştır. Canlı viral aşı için, virüsün antijenik shifte uğraması ve tahmin edilemeyen etkiler majör problemi oluşturmaktadır.
 

YENİ BİR KORONAVIRUS – ORTA ASYA RESPIRATUAR SENDROM KORONAVIRUS

2012’de Ortadoğu’da özellikle Suudi Arabistan’da yeni bir coronavirüs kaynaklı hastalık ortaya çıkmıştır. Başlangıçta tüm hastalar ya Ortadoğu’da yaşayan ya da o bölgeyi ziyaret eden hatta sonradan Avrupa’ya göç etmiş kişilerde görülüyordu. İlk enfeksiyon dalgasından sonra virüs, insandan insana yakın temas ile yayılmaya başladı. Hastalar fatalite oranının %50’nin üzerinde olduğu pnömoni ve böbrek yetmezliğine girmeye başladı. Fakat bu yüksek fatalite düzeyi daha az virülen vakaların tanısını önlüyor olabilir. Bu virüs önceleri Yeni Corona Virüs diye adlandırılmış, daha sonra Ortadoğu Respiratuar Sendrom Coronavirüs (MERS-CoV) diye adlandırılmış ve SARS coronavirüsten ayrıştırılmıştır. İnterferonα2b ve ribavirin ile tadavi ediliyor.
Tekrardan bu yeni coronavirüsün kaynağı yarasalar ve özellikle pipistrelle yarasalarıdır ve filogenetik analiz araştırmalarına göre insanlara 2011 yılında geçmiştir.
 

  Mikrobiyoloji ve İmmünoloji On-line, Viroloji Bölümüne Dönünüz

This page last changed on Wednesday, November 23, 2016
Page maintained by Richard Hunt

Please report any problems to Richard Hunt