INFECTIOUS DISEASE

ENGLISH

VİROLOJİ- BÖLÜM BİR

TEMEL VİROLOJİ: TANIMLAMA, SINIFLANDIRMA, MORFOLOJİ VE KİMYASI

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

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

FRANÇAIS

SHQIP

GLOSSARY

ÖĞRETİM HEDEFLERİ
Viruslara giriş, doğası, yapısı ve sınıflandırması
 

 Şekil 1
Bakteri ve viruslerinin rölatif boyutarı Adapted from Koneman et al. Color Atlas and Textbook of Microbiology 5th Ed. 1997 Virus images
© Dr Linda Stannard, University of Cape Town. Used with permission
 

  DNA viruslerinin rölatif boyutarı
Images © 1995 Dr Linda Stannard, University of Cape Town and © 1994 Veterinary Sciences Division, Queen's University Belfast

 

Virüsler nükleik asit tarafından kodlanan proteinler ile ilişkili olan nükleik asid (DNA yada RNA)’dan oluşur. Virüs çift tabakalı bir lipid membranada ( veya zarfa) sahip olabilir fakat bu membran genellikle konak hücre membranından tomurcuklanarak edinilir. Eğer memran mevcutsa konak hücre üzerindeki reseptörler için ligand olarak hareket eden bir veya daha fazla viral protein içermelidir.

Birçok virüs az sayıda yapısal protein (olgun virüs partikülleri (virion)) ve bazen viral genomun replikasyonuna katılan bir enzim kodlar. Diğer virüsler olgun virüste tamamlanmayan fakat viral replikasyonun bazı yollarına katılan çok daha fazla protein kodlayabilir. Herpes virüs daha komplike olan virüslerden biridir ve 90 genoma sahiptir. Bir çok virüs hiç ya da çok az sayıda enzim oluşturmasından dolayı daha fazla virüs parçası üretmek için konak hücre enzimlerine bağlıdır. Bu yüzden virüs yapısı ve replikasyon temel olarak hücresel organizmalarınkinden farklıdır. Viral çoğalma ( aynı hücre enzimi kullandıklarından dolayı) ile birlikte hücrenin büyümesini engelleyeceğinden dolayı büyüme siklüsün bazı yönlerinden konak hücreye olan viral bağımlılık ilaların gelişimini zorlaştırmaktadır. Viral metabolizma çalışılmasının temel sebebi selektif olarak virüslerin çoğalmasını engelleyen ilaçları bulmak olduğu için replikasyon siklüsünde kendi proteinlerini kulladıkları zamanı bilmemiz gerekir daha sonra spesifik olarak viral proteinleri (özellikle viral enzimleri ) engelliyen ilaçları geliştirmeyi deneyebiliriz. Virüslere kıyasla daha büyük olan bakteriler kendi metabolik işlemlerini yürütebilir ve kendi enzimlerini kodlayabilir. Benzer reaksiyonları katalizleseler dahi bakteriyel enzimler ökaryotik homologlarından farklıdır. Ve böylece spesifik antibiyotikleri tarafınfan hedeflenebilir. Bazı bakteriler ( mycoplasma , riketsiya ve klamidya gibi ) virüsler gibi ökaryotik sitoplasmaya girebilir ve parazit olabilir. Bununla beraber küçük intrasellüler bakteriler replikasyon için gerekli enzimlerin hepsini sağlıyabilir. Böylece parazitik yaşam şekli olan bakterilerin kontrol mekanizmaları virüslerden daha kolay bir şekilde gelişmektedir.
 

  Negatif iplikli RNA viruslerinin rölatif boyutarı
Images © 1995 Dr Linda Stannard, University of Cape Town and © 1994 Veterinary Sciences Division, Queen's University Belfast
 

Şekil 2. DNA ve RNA viruslerinin rölatif boyutarı

Virüsler bütün majör gruplarını enfekte eder: omurgalılar, omurgasızlar, bitkiler, mantarlar, bakteriler fakat bazı virüsler diğerlerinden daha geniş bir konak aralığına sahiptir. Ancak Prokaryotik/ ökaryotik çevreleri aşamaz.

Konak aralığını etkileyen faktörler:

• Virüs konak hücreye girebiliyor mu? Yani hücre yüzeyinde bulunan reseptöre bağlanmak için uygun protein parçasına sahip mi ? örneğin; HIV genellikle yüzeyindeki CD4 antijenine sahip hücrelerle sınırlıdır.( T4 hücre gibi)

• Virüs hücreye girebilse bile,virüsün replikasyonu için uygun hücresel mekanizma mevcut mu? Örneğin; bazı DNA virüsler, viral DNA sentezi için yeterince yüksek deoksiribonükleotid seviyisine sahip bölünebilen hücrelerde replike olabilir

• Virüs replike olabilse bile, hücreden dışarı çıkabilirmi ve enfeksiyonu yayabilir mi ?

VİRUSLARIN YAPISI

Virüslerin çapı pavovirüs gibi 20 nanometreden , filovirüs olması durumunda yüzlerce nanometrelere kadar değişir (Şekil 1, 2).

Bütün virüsler nükleik asid genomu (RNA veye DNA) ve koruyucu bir protein kılıf ( kapsid denilen) içerir. ikozahedral, helikal yada kompleks simetri yapısında olabilen Koruyucu protein kılıfı le beraber nükleik aisd genomuna nükleokapsid denir. Virüsler zarfa sahip olabilir veya olmayabilir. Zarflı virüsler zarflarını konak hücre membranından tomurcuklanarak elde ederler. Bazı durumlarda, virüs plazma membranından tomurcuklanır fakat zarf genelde nükleus veya gölgi aygıtı gibi internal hücre membranından kaynaklanır. Bazı vürüsler konak hücre konak hücrenin plazma membranının özel bölümlerinden tomurcuklanır; Örneğin, ebola virüsü sfingomiyelin, kolestrol ve glikoproteince zengin lipid yığını ile ilişkilidir. Pox virüs, diğer virüslerin tomurcuklanırken kullandığı mekanizmadan farklı bi mekanizma ile konak hücre membranından paketlenmesiyle nadir olan bir virüstür.

Zarflı virüsler hücreyi öldürmesine gerek kalmayan bir işlemle dışarıya tomurcuklanabildiklerinden dolayı ayrılmak için konak hücrelerini öldürmelerine gerek yoktur, bu yüzden kalıcı enfeksiyona sebep olabilir.

Zarflı virüs bozulmadığı sürece kolayca bulaşabilir ( konak hücre reseptörinin viral zarfı tanıdığı protein parçasından dolayı). Bu, alkol ve deterjan gibi zarfı hasara uğratan ajanların bulaşıcılığı azaltması anlamına gelir.
 

WEB KAYNAKLARI

Platonic Solids
University of Utah

Triangulation Numbers
J-Y Sgro

VIDEO
Virus yapısı
Düzlem yapısı ve Virus Simetrileri

VIRION NUKLEOKAPSİD YAPISI

Ikozahedral simetri

Bir ikozahedron 20 yüzeyli (şekil 3A )ve 5:3:2 rotasyonel simetriye sahip (şekil 3B) platonik üç boyutlu yapıdır. Simetrinin köşeler boyunca dolaşabilen 6 tane 5 katlı ekseni, her yüzey boyunca dolaşan 10 tane 3 katlı ekseni ve kenarlar boyunca dolaşan 15 tane 2 katlı ekseni vardır (şekil 3B). 20 köşesi veya açısı ile köşelerin etrafında 5 katlı simetrisi vardır. Kapsid kılıf viral proteinin tekrarlıyan alt birimlerinden yapılır (virüsle ilişkili tek bir alt birim veya birkaç farklı birim olabilir.).ikozaheronun bütün yüzeyleri özdeştir.
 

VIDEO
Matematisel viroloji: virusların yapı ve birleşmesine yeni bir yaklaşım
 

Nükleik asid, kapsid kılıfın içerisinden paketlenir ve kapsid tarafından dış ortamdan korunur(şekil 3D).

Proteinler yapısal birimlerle birliktedir (bu elektron mikroskobunda gördüğümüz şeydir veya bir kapsid ayırmaya başladığımız zamandır). Yapısal birimler kapsome olarak bilinir. Kapsomerler bir veya birkaç çeşit polipeptid zincir içerebilir. 12 köşedeki kapsomerler 5 kat simetriye sahipdir ve penton veya pentamer olarak bilinen komşu 5 kapsomerle etkileşim halindedidir.(şekil 3E). Daha büyük virüsler daha fazla kapsomer içerir. Fazla kapsomerler ikosahedron yüzeyde düzenli bir sıra ile sıralanır. Bu kapsomerle 6 komşuya sahip ve hekzon veya hekzamer olarak adlandırılır (şekil 3F).

İkosahedronun büyüklüğü boyutuna ve kapsomer sayısına bağlıdır; her zaman 12 penton olcak (her bir köşede) fakat hekzoların sayısı boyutu ile artıcak.( şekil 3F). İkosahedral simetrinin güzel bir örneği olağan 12 pentomere ilave 240 hekzon içeren adenovirüstür.(şekil 3G ve I). Düz yüzeyde hegzonal sıralamanın simetrik düzeni birçok durumda ortaya çıkar; örneğin, bir kutudaki test tüplerinin paketlenmesindeki gibi (şekil 3J). Zarflı ikosahedral virüs olan herpes virüsün alt birimin paketlenmesinde de görülür. Şekil 3K da herpes simplex’in eksternal membranı nükleokapsidi ortaya çıkarmak için uzaklaştırılır. İkosahedronlar düz yüzeyli olmasına (şekil 3A daki gibi) rağman viral ikosahedronlar genellikle şekil 3K daki gibi yuvarlaktır. Küçük yuvarlak ikosahedronun güzel bir örneği futbol topudur ( şekil 3L). Daha geniş bir ikosahedron geodezik bir kubbe şeklindedir (şekil 3M)
 

Şekil 3
Viral kapsid ikozahedral simetri
 

  A Ikozahedron: 20 üçaçılı yüzey

  B 5:3:2 rotasyonal simetri

  C Köşelerdeki 5 kat simetri

D Kapsid içinde paketlenmiş nükleik asid
© J-Y Sgro, Used with permission. From Virus World
 

E 12 köşedeki kapsomer 5 kat simetriye sahiptir ve 5 komşu kapsomer ile etkileşimdedir ve penton olarak bilinir. (veya pentamer)

F-i
Daha büyük virüsler daha fazla kapsomer içerir, fazla kapsomerler ikosahedronların yüzeyinde düzenli bir sıra ile dizilirler, bunlar sıklıkla 6 komşulu ve hekzon olarak adlandırılır
 

F-ii
Herpes nükleokapsid ikosahedronun köşelerindeki pentonlar gösteriliyor.
Zhou et al. Baylor College of Medicine Reference: Z. H. Zhou, B.V.V Prasad, J. Jakana, F.R. Rixon, W. Chiu Baylor College of Medicine, Journal of Molecular Biology
 

  G Adenovirus simetri

  H Bir ikozahedral kapsidin bileşenleri

   I Nagatif boyamada gözüken insan Adenovirusu
© 1995 Dr Linda Stannard, University of Cape Town. Used with permission

  J Altıgen dizide düzgün dairesel nesnelerin paketlenmesi

  K Herpes simplex virüs kapsidinin soğuk elektron mikroskobundan 3 boyutlu bilgisayar rekonstrüksiyonu.
Rotating image
National Institutes of Health

  L Futbol topunun ikosahedral simetrisi. Not, top penton altbirimi(siyah) ve hekzon altbirimi(beyaz) ile ilişkilidir

  M Geodesik kubbe


 

Şekil 4
Helikal simetri
 

Helikal simetri

Protein alt birimileri birbirleriyle ve şerit gibi sarmal bir şekil almak için nükleik asildle etkileşim halindedir. Helikal simetrili virüs ile ilgili en iyi çalışma zarfsız bitki virüsü olan tütün mozaik virüsüdür.(şekil 4A-E) Bu virüs dik çubuk şeklinde olduğu için virüsün doğal düzgün yapısı elektron mikroskopisinde negatif boyamada oldukça nettir. Zarflı Helikal simetrili virüslerde ( örneğin influenza virüs, rabies virüs) kapsid daha esnektir (ve daha uzun ) ve negatif boyamada daha çok telefon kablosu gibi görünür.(şekil 4H,I).
 

  A Helikal kapsid yapısı gösterilen Tütün mozaik virüs yapısı

  B TMV çubuğun yakından çekilmiş görüntüsü.
Image from the International Committee on Taxonomy of Viruses database

  C Tütün mozaik virüsün çubuk şeklinin yakından çekilmiş görüntüsü
© 1994 Rothamsted Experimental Station

D Tütün mozaik virüs (TEM x207,480)
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc. Used with permission

  E Tütün mozaik virüs (TEM x376,200)
© Dennis Kunkel Microscopy, Inc. Used with permission

 F Rabies virus
Wadsworth Center, NY Dept of Health

  G Influenza Virus
© 1995 Dr Linda Stannard, University of Cape Town. Used with permission

  H Transmisyon elektron mikroskopu: A/New Jersey/76 (Hsw1N1) swine flu virus
CDC/ Dr. E. Palmer; R.E. Bates

  I İnfluenza virion ultrasonunun Temsili grafik tasarımı. Virionun dış protein kılıfının kesilip atılmasıyla açığa çıkan nükleokapsid
CDC/ Doug Jordan

Kompleks simetri

Bunlar düzenli yapılardır fakat simetrinin doğal yapısı tamamen anlaşılmış değildir. Örneğin poxvirüs içerir (Şekil 5)
 

  A Poxvirüsde bulunan kompleks simetri
Based on Fenner and White Medical Virology 4th Ed. 1994

  B Pox virüsün negatif boyamayla görünümü
© Stewart McNulty, 1994 Veterinary Sciences Division, Queen's University Belfast Used with permission

  C Molluscum contagiosum virus- a Molluscipoxvirus
© 1995 Dr Linda Stannard, University of Cape Town. Used with permission

DOĞADAKİ VİRÜSLERİN 5 TEMEL YAPISI

• Salt ikosahedral: örneğin; poliovirus, adenovirus, hepatitis A virus
• Salt helikal örneği; tütün mozaik virüs. Şu ana kadar bu yapıda bilinen insan virüsü görülmedi
• Zarflı ikosahedral örneğin; herpes virus, sarı humma virusü, rubella virus
• Zarflı helikal örneğin; rabies virus, influenza virus, parainfluenza virus, kabakulak, kızamık
• Kompleks örneğin; poxvirüs

(Şekil 6)
 

DOĞAL OLMAYAN AJANLAR

Doğal olmayan virüsler veya atipik virüsler olarak bilinen doğal olmayan ajanlar da vardır. Şimdiye kadar çalışılan esas türler virion ve prionlardır.

UYDULAR

Uydular replikasyon için bir yardımcı virus gerektiren uzunluğu 300 ile 2000 nükleotid arasında bir DNA ya da RNA molekülleridir. Bu nedenle, parazitize virüslerdir. azı uydular kapsid proteini kodu için ve uydu ve yardımcı virüs ile enfekte olan hücrelerde iki farklı virüs tip partikülünün serbest bırakır, kendi kapsidi ile ilişkili uydu nükleik asitten oluşan ve bir diğer yardımcı virusa karşılık gelen. Diğer uydu kendi kapsid proteini için kodlama yapmaz ancak yardımcı virüs kapsid proteinini kullanır. Bu durumda, uydu RNA ya da DNA taşıyan virionlar yardımcı virüs taşıyanlarla aynı ya da çok benzerdir.

ViROiDLER

Viroidler sadece RNA içerir. Bunlar küçük ( 400 nükleotiden daha az), tek şeritli, siküler RNAs dır. Bu RNAs paketlenmez herhangi bir protein kodlamaz ve şimdiye kadar bitki hastalıkları ile ilişkilendirilmiştir. Ancak küçük ajanların kısmen bazı hastalıklar ile bağlantısının mümkün olabileceğine dair birkaç fikir var.

Hepatit delta virus

Şuan viroide benzeyen sadece insanda hastalık yaptığı bilinen ajan hepatit delta virüsüdür (HDV).Bazı yönlerden HDV ( hepatit delta ajan olarak da adlandırılan) klasik virüsle viroid arsında bir yerde olduğu düşünülüyor. HDV kısmen viroidden daha büyük olmasına rağmen çoğu virüse kıyasla çok küçük bir RNA genomuna (1700 nükleotid civarında) sahiptir. Ancak HDV nin nükleik asid sekansı ve yapısının özellikleri bazı viroidlere benzer. HDV nin protein (hepatit delta virüsünün çeşitli formları) kodlaması viroidden farklıdır. Viroide benzemez, paketlenir. Ancak kendi proteinini kodlamadığından dolayı esas virüslerden farklıdır. RNA hepatit delta antijeni ile çevrilidir ve HDV, HBsAg yüzey proteinini içeren HBV zarfının kullanarak hepatit B (HBV) den bağımsız parazit olarak bulunur.

PRİONLAR

Prionlar sadece protein içerir( kısmen tartışmalı olmasına rağmen). Prionlar küçükdür, protein parçasıdır ve nükleik asid içerip içermediğine dair tartışmalar vardır, fakat nükleik asid varsada çok azdır ve henüz elbetteki protein kodlamak için yeterli değildir. İnsanlarda prionların sebep olduğu hastalıklar Kuru, Creutzfeldt-Jakob hastalığı ve Gerstmann-Straussler sendromu. Prion birde Kuzularda scrapie’ye neden olur.

VİRÜSLER CANLI MI DEĞİL Mİ ?

Bu canlılığın tanımına bağlıdır. Biz olası tartışmalardan kaçınmak için virüslerin canlı olup olmadığı ile ilgilenmektense bazı yönlerden biyolojik aktivitelerini kaybedip kaybetmedikleri ile ilgileniriz. Bu yüzden İnfeksiyöz parçaların sayısından yada canlı parçaların sayısındansa plak oluşturan parçaların sayısı hakkında konuşuruz.
 

  RNA virus aileleri

Şekil 7
Modified from Volk et al., Essentials of Medical Microbiology. 4th Ed
 

VİRÜSLERİN SINIFLANDIRILMASI

Virüslerin sınıflandırılmasında uluslar arası kabul edilen sistem yapısına ve virüs parçalarının (virion) (şekil 7) düzenine dayanır. Bazı durumlarda replikasyon şeklide sınıflandırmada önemlidir. Virüsler bu temellere dayanarak çeşitli ailelere ayrılır.

VİRÜSLERİN ULUSLAR ARASI SINIFLANDIRILMASI

Sınıflandırmada kullanılan öncelikli karakterler

Virüsler genomları ve yapısıyla ilişkili sınıflandırılır.
 

Sekonder karakterler

Replikasyon stratejisi
Bazen yukarıdaki kriteler ile tek bir grup gibi görünen virüslerin temel olarak farklı replikasyon stratejisine sahip alt grup içeren bir grubu bulunur. Bu durumda grup replikasyon şekline göre bölünür.
 

 

Baltimore Sınıflandırması

 

BAZI VİRÜSLERİN SINIFLANDIRILMASI

I = IKOZAHEDRAL SİMETRİ, H = HELIKAL SİMETRİ, C = KOMPLEKS SİMETRİ
 

YUKARIDAKİ DNA VİRÜSLER ARTAN GENOM BOYUTLARINA GÖRE LİSTELENDİ

 

  Mikrobiyoloji ve İmmünoloji On-line, Viroloji Bölümüne Dönünüz

This page last changed on Sunday, October 30, 2016
Page maintained by Richard Hunt