Virüsler Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

Virüsler Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Virüslere Giriş Virüsler genellikle ökaryotlardan ve prokaryotlardan çok daha küçük moleküllerdir. Genellikle enfeksiyon yeteneği olan çok küçük bir gen paketi ve protein kılıf içeren partiküllerdir Dünya çapında görülmüş ve görülen Epidemik ve Pandemiklerin etkeni olabilirler. Örneğin HIV virüsü (Şekil 19.1). Epidemik; bir hastalık etkeninin bir bölgede bulaşması ve yayılmasına denir. Pandemik; Epidemiklerin birden fazla bölgede, yani Dünyanın faklı bölgelerinde görülmesi anlamına gelir

Virüsler Genetik Kod ve Protein Kılıftan oluşur Virüslerle ilgili çalışmalar, virüslerin keşfi ile yani 19yy da başlar. 1883 te Adolf Mayer tütün mozaik hastalığında, bitkiden bitkiye geçen bir etkenin varlığını bildirmiştir. Bunun küçük bir mikrop olduğunu ortaya atmıştır. Bu hipotez Dimitri Ivanowsky tarafından bakteri uzaklaştıran filtre kullanılarak denenmiş varlığı kanıtlanmıştır. Etkenin bakterilerden de küçük bir yapı olduğu ortaya atılmıştır (Şekil 19.2). Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Martinus Beijerinck bu hastalık yapıcı etkeni tütün bitkisinden izole edip, petri plakalarda büyütmüştür. 1935 te Wandell Stanley Tütün Mosaik Virüsü (TMV) adı ile bilinen hastalık etkenini izole etti ve bunun kristal partiküller yapısında olduğunu gösterdi. TMV ve diğer virüsler ancak elektron mikroskobu ile görülebilen etkenlerdir.

Viruslerin Yapısı En küçük virüsler 20nm çapında yada ribozomdan daha küçük yapıdadırlar. Bilinen en büyük virüs ise Stanley tarafından keşfedilmiş olan birkaçyüz nanometre boyunda bir virüstür. Yapılan çalışmalar virüs yapısında hastalık yapıcı etkenin viral genom olduğunu göstermiştir. Bunun dışında bir protein kılıf bazı durumlarda da bu yapıyı kaplayan bir zar yapısı bulunur.

Viral Genom Virüslerde yer alan genetik materyalin genellikle çift sarmallı DNA yapısında olduğu düşünülür. Yapılan çalışmalar, genetik materyalin virüslerde farklı şekillerde bulunabileceğini ve bunların; çift sarmal DNA, tek sarmal DNA, tek sarmal RNA ve çift sarmal RNA yapısında olabildiğini göstermiştir. En küçük virüslerin içinde sadece 3 gen olduğu, daha büyük virüslerde ise yüzlerce binlerce gen olabileceği gösterilmiştir. Bu bakterilerde 200 ile binlerce sayıda gen taşımasına benzerlik gösterir.

Virüslerde Kapsid ve Kılıf (Envelope) Yapısı Virüslerde protein bir kabuk yer alır buna kapsid (capsid) adı verilir. Bu kapsid yapısı kapsomer denilen protein alt birimlerinden oluşur. Bu protein alt birimlerin sayısı ve büyüklükleri, özetle çeşitliliği virüs tipine bağlı olarak değişir. TMV gibi bu proteinler küçük kısa çubuklar şeklinde görülse de bu yapı helikal bir dizilişe sahip olduğu için bu tip virüslere Helikal Virüsler (Helical Viruses) adı verilir (Şekil 19.3a).

Adenovirüsler (Adenoviruses) genellikle hayvanlarda solunum sistemi enfeksiyonlarında görülen bir virüstür. 252 tane birbirinin aynı protein molekülünden oluşan, 20 tane üçgen yüz içeren, ikosahedron benzeri, polyhedral bir baş yapısı vardır. İkosahedral (icosahedral viruses) yapılı virüsler, bunlar ikosahedral yapıda bir morfoloji sergilerler (Şekil 19.3b). Bazı virüslerin yapıları onların enfeksiyon yapmalarına da yardımcı olur. Örneğin zarlı kapsid-kılıf yapısı ile çevrili influenza virüsü buna örnek verilebilir (Şekil 19.3 c). Bu viral kılıf yapısı viral kökenli protein ve glikoprotein yapısı içermektedir. Buna ek olarak bazı virüsler birkaç tane viral enzim taşıyabilirler. Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Çoğu kompleks kapsid yapısına sahip virüsler bakterileri enfekte eden ve bakteriyofaj (bacteriophages) adı verilen virüslerdir. Bu tip virüslere en çok Escherichia coli bakterisi ile yapılan çalışmalarda rastlanmış ve rakam verilerek adlandırılmışlardır. Buna göre tip I (Type 1, T1) ve tip 2 (T2) sonrasında birkaç tip daha belirlenmiştir. Bunlardan T2, T4 ve T6 nın birbirlerine çok yakın yapıda oldukları belirlenmiş ve bu nedenle birbirlerinden farklılaştıkları düşünülmüştür. Baş yapıları elongat-ikosahedral şekildedir. DNA içerirler, bu baş kısmına bağlı bir protein kuyruk boyun kısmı ve yine protein iplikçikleri şekilinde yapısı vardır ve bu sayede bakteriye daha kolay tutunur (Şekil 19.3d).

Virüslerin Konakçı İçinde Çoğaltılması Virüsler konakçının enzimlerini, ribozomlarını ve küçük diğer moleküllerini kullanarak kendilerini konakçı içerisinde üretirler. Her bir virüsün bir konakçı çeşitliliği vardır. Fajlar (bakteri enfekte eden virüsler) kendilerini iki alternatif yolla replike ederler-çoğaltırlar. Bunlara Litik döngü ve Lizogenik döngü adı verilir (Şekil 19.5-19.6).

Virüslerin hücre içinde çoğalmasında virüsler önce enfekte edecekleri hücreye tutunurlar. Sonra viral genetik materyali hücre içine gönderirler. Virüsler bir hücreye replike olduktan (uyumlandıktan) sonra, hücrede görülmeden kendilerini üretmeye başlarlar. Bazı durumlarda yalnız genetik materyalini değil protein kılıfını da hazırlar ve paketlenir (Şekil 19.4).

Bunlara Litik döngü de virüs hücreye enfekte olur ve yukarıdaki şekildeki gibi hücre içine gireren genetik materyali yeni virüsler oluşturmak için harekete geçer. Böylece hücre içinde gerekli materyallerini çoğaltırlar buna virulent faj (virulent phage) adı verilir. Enfekte hücreyi patlatarak yeni hücreleri enfekte etmek için hücreler arası alana ve/veya dolaşıma karışırlar (Şekil 19.5) Lizogenik döngü de ise virüs genetik materyali konakçı hücre DNA sına entegre olur (Şekil 19.6). Böylece uzun bir süre hücre içinde hücrenin faklı döllerinede geçerek yaşabilirler. Bazı durumlarda lizogenik durumdan, litik döngüye geçip konakçı hücreyi patlatırlar.

Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Çoğu hayvan virüsleri kılıflı yapıdadır (Tablo 19.1,Şekil 19.7, 19.8). Retrovirüsler (HIV gibi) ise reverse transkriptaz (reverse transcriptase) kullanarak genomik RNA larını DNA ya çevirirler ve konakçı genomuna entegre olurlar ve böylece provirus (provirus) yapısı oluştururlar.

Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Virüsler, Viroidler ve Prionlar Hayvanlar ve Bitkiler için Korkutucu Patojenler Viral hastalıkların semptomları doğrudan hücrelerde ve bağışıklık sisteminde aksaklıklar görülmesi ile olmayabilir. Benzer şekilde kullanılan aşılarda savunma sistemi ile eşzamanlı olarak spesifik bir virüs etkenine karşı çalışmayabilir. Bir epidemik veya pandemik şeklinde görülebilir. Böyle salgınlarda viral hastalıklara karşı geniş önlemler alınmaya çalışılabilir. Örneğin 2009 da görülen H1N1 grip virüsü kökenli salgın domuzlarda ve insanlarda görülen, kuş kökenli bir virüs ün neden olduğu öldürücü bir pandemikti ve Dünya çapında önlemler alınmaya çalışıldı (Şekil 19.9). Hala H5N1 kuş gribi virüsü öldürücü potansiyel bir pandemik etkenidir.

Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Virüslerin bitkilerde hücre duvarlarına horizontal geçiş (Horizontal transmission) ile verdiği zarar veya ata soydan gelen vertical geçişten (vertical transmission) kaynaklanan zarar çok önemli kayıplara yol açmaktadır. Sadece çıplak RNA molekülü yapısında olan, protein kılıf içermeyen Viroid (viroids) yapılarıda bitkileri ve onların gelişmelerini zarar uğratarak büyük hasarlar vermektedir. Prionlar ise son derece yavaş hareket eden bulaşıcı ve günümüzdeki imkanlarla neredeyse yok edilemeyen bir diğer önemli bulaşıcı etkendir (Şekil 19.10).

Kaynaklar Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Unit 3, Part:19, p: 392-407 Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111. Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER