0 VİROLOJİ I 2014-2015 Ders Notları Özet Viruslar Virusların Çoğaltılması Virus Mutasyonları Viral Hastalıklar Viral Hastalık Epidemiyolojisi Mert Görücü mertgorucu@gmail.com
0 Bölüm 1 VİRUSLARIN DEĞİŞİK AMAÇLARLA KULLANIMI A.Virusların Vektör Olarak Kullanımı Rekombinant DNA teknolojisi belli enzimlerler kesilen DNA bölgelerinin başka türlerin DNA sına monte edilebilmesine olanak tanır. Bölyece maniple edilen virus taşıdığı ekstra genleri enfekte ettiği hücrelere veya canlı organizmalara nakletmekte ve kendi çoğalması sırasında bu genleride çoğaltarak kodladığı proteinlerin sentezine olanak tanımaktadır. Bu durum hem İN VİVO (Vücut İçi) hem İN VİTRO (Vücut dışı) ortamlarda önemli amaçlar sağlar. Bu amaçla en çok kullanılan viruslardan birisi Vaccinia Virus Ankara suşudur ( Poxviridae Ailesi, Orthopoxvirus Genusu) B.Virusların Biyolojik Müchadele Aracı Olarak Kullanımı Aşırı çoğalan bazı hayvanların ıslahında viruslar kullanılmış bazılarında başarı sağlanırken bazılarında başarı görülememiştir. C.Virusların Gen Transferi ve Gen Terapisinde Vektör Olarak Kullanımı Örneğin; Gen terapisi hücrelere yeni bir fonksiyon kazandırabilmek veya genotipik/fenotipik bir anomaliyi düzeltebilmek amacıyla dışarıdan bir nükleik asit dizisinin aktarılmasını ifade eder. Genetik modifikasyon olarakta tanımlanabilecek bu olay daha çok insanlarda somatik hücrelerin özelliklede kanser hücrelerinin modifikasyonu üzerinde yoğunlaşmıştır. Kistik fibrosis Hemofili A ve Hemofili B Hastalıkları fonksiyonel bir gen ürününün bir eksikliği veya yokluğunda ortaya çıkmaktadır. Viral ve Non-Viral yöntemler kullanılabilir. D.Bakterilerin Tiplendirilmesinde Virusların ( FAJ) kullanımı Salmonella gibi bazı bakterileirn cins bazında sınıflandırılmasında değişik fajlara duyarlılık spektrumu dikkate alınmaktadır. E.Moleküler Biyolojide Kullanılan Enzimlerin Eldesi Moleküler biyoloji çalışmalarında ihtiyaç duyulan bazı enzimler viruslarda orijin almaktadır. Öğrneğin Polimeraz Zincir Reaksyionu (PCR) teknolojisinde önemli yeri olan Reverz Transkriptaz enzimi Retroviruslardan orijin alır. Aynı şekilde fajlardanda RNA polimeraz enzimi elde edilebilmektedir. F.Kanser Tedavisinde Virusların Kullanımı Herpes Simplex Virus ve Vaccinia Virus gibi bazı viruslar genetik değişime uğratılarak kanser tedavisine yönelik araştırmalarda kullanılmaktadır. Buradaki amaç değişime uğratılmış virusun sadece kanserli hücreyi yıkımlamasıdır. Bu konuda umut verici çalışmalar bulunmakla beraber bunlardan biride Seneca Valley virusudur. G.Virusların Diğer Olumlu Katkıları Virusların olumlu katkılarına fakrlı bir örnek olarak insanlardaki GB tip C virusu ile HIV virusunun ortak enfeksiyonundaki tablo gösterilebilir. GB tip C Virusu insanlarda herhangi bir klinik bozukluğa neden olmadığı kabul edilen ve hepatit viruslarıyla birlikte anılan bir viral ajandır. VİRUSLARIN KÖKENİ 1. DNA Virusları 2. RNA virusları 3. RNA Genomuna Sahip Olan Fakat Çoğalmada DNA formunuda kullanan ( Reverz Transkripsiyon Yapan)
1 BÖLÜM 2 VİRUSLARIN YAPISI VE GENEL ÖZELLİKLERİ 1.Virusların Yapısı ve Büyüklüğü 2.Virusların Morfolojik Yapısı 3.Virusların Kimyasal Yapısı 4.Virusların Fiziksel ve Kimyasal Etkilere Duyarlılığı 1.VİRUSLARIN YAPISI VE BÜYÜKLÜĞÜ Viruslar ; Bakteri mantar, mikoplasma, riketsiya ve klamidyalarla birlikte enfeksiyoz mikroorganizmalar arasında yer almasına karşın yapıları, biyolojik özellikleri çoğalma stratejileri bakımından farklılık gösterirler. Viruslar en basit şekilde ZORUNLU HÜCRE İÇİ PARAZİTLERİ olarak tanımlanabilir. Ancak riketsiyalar ve klamidyalarında da sadece hücre içi ortamlarda çoğalmaları virus için daha özel bir tanım yapılmasına gerek duyulmasına sebep olmuşlardır. Virusların en önemli özellikleri genetik materyal olarak ya DNA yada RNA bulundurmalardır. Ayrıca enerji üretimi ve protein sentezi için gerekli organellere sahip olmamalarıdır. Çoğalmak için canlı ve virus türüne duyarlı bir hücreye ihtiyaç duyarlar. Bu özelliklere dayanarak; Özgün bir çoğalma stratejisine sahip olan, enerji üretimi ve makromolekül sentezi için gerekli organelleri bulunmayan, tek tip nükleik asit taşıyan, temel olarak nükleik asit ve bunu çevreleyen protein kılıftan oluşan enfeksiyöz etkenler. Olarak tanımlanabilir VİRUS Hayvan virusları arasında bilinen en küçük boyuta sahip virus Circovirus En büyük virus partikülü ise; Pox Viruslar Da bulunmaktadır. Viruslarla Bakteriler Arasındaki Başlıca Farklar. 1.Üreme Ortamı Viruslar sadece hücre içi ortamda üreyebilir. 2.Yapı ve Çoğalma Şekli 3.Nükleik Asit: Bakteriler ise hem canlı hem cansız ortamlarda üreme yeteneğine sahiptir. Bakterilerde görülen hücre yapısı viruslarda bulunmamaktadır. Bakterilerin yapısında bulunan flagelle, kapsül, hücre duvarı gibi oluşumlar virus morfolojisinde yer almaz. Ayrıca viruslar hücre içi organellerdende yoksundur. Bakteriler ikiye bölünerek çoğalırken, Viruslardaki çoğalma stratejisi temel olarak nükleik asit replikasyonuna dayanır. Bakterilerde her iki nükleik asit tipide mevcuttur. Viruslarda ise ya RNA ya DNA bulunmaktadır. Yani viral RNA genetik materyal taşıyıcı olarak görev yapabilmektedir.
2 4.Filtrelerden Geçebilme Boyutları itibariyle virusların büyük çoğunluğu bakterilerin geçemediği özel filtrelerden geçebilmektedir. Kor bölgesinde viral nükleik asit, bazı viral enzimler, nükleik asit ile ilişkili proteinler ve iyonlar bulunur. 5.Boyut ve Mİkroskopi Bakteriler ışık mikroskobunda görüelbilirken çiçek virusu dışındaki viruslar sadece elektron mikroskopta görüntülenebilir. 6.Antibiyotiklere Duyarlılık Antibiyotikler bakterileri öldürerek veya üremesini yavaşlatıp durdurarak etkilerler. Virusların çoğalması genel olarak antibiyotiklerden etkilenemz. Antibiyotikler dışında virusların çoğalmasına karşı bazı antiviral ajanlar geliştirilmektedir. Bu ajanların etki mekanizması antibakteriyellerden farklıldır. Helikal simetri kapsidlerden sadece RNA viruslarda var. Çıplak viruslar zarflılardan daha dayanıklıdır. 7.İnterferona Duyarlılık Virion İnterferon viruslarla enfekte olmuş hücreler tarafından salgılanan protein yapısında bir biyolojik üründür. İnterferon kullanılarak virusların in vivo veya in vitro ortamlarda çoğalmaları durdurulabilir. Fakat bakteriler için aynı durum söz konusu değildir. Viruslarda temel yapı oalrak N.A ve bunu çevreleyen bir protein kılıf (Kapsid) bulunur. Bu temel yapı nükleokapsid olarak tanımlanır. Merkezde bulunan genetik materyal DNA veya RNA karakterindeki tek tip nükleik asitten ibarettir. Kapsid alt yapı üniteleri olan Kapsomer lerden, kapsomerler ise polipeptid yapıdaki bir veya birkaç protomerden oluşur. Bazı virus ailelerinde nükleokapsidi çevreleyen lipoprotein yapısında bir zarf (PEPLOZ) bulunur. Bu şekilde oluşan enfeksiyöz güce sahip olgun virus partikülüne VİRİON denir. Dolayısıyla zarfsız viruslarda virion sadce nükleokapidden oluşurken zarflı viruslarda nükleo kapsid ile birlikte zarfda virion yapısında yer almaktadır. Kapsid içinde kalan bölyege kor bölgesi denir. 2.VİRUSLARIN MORFOLOJİK YAPISI Hayvan virusları morfolojik olarak ; 1. Kübik 2. Helikal 3. Kompleks Yapı Simetrisi Bunlara ilave olarak bakteri ve diğer mikroorganizmaları enfekte eden viruslarda görülen farklı morfolojilerde vardır. Bakteriyofajlarda helikal ve kübik simetri ile birlikte kapsid içermeyen elips benzeri morfoloji ve kübik simetriye benzeyen ancak ilave bazı yapıları içeren kombine simetride gözlenir.
3 1.Kübik (İkosahedral) Simetri Kübik simetriye sahip viruslaırn kapsidi geometrik olarak eşit bölünüş çok kenarlı formdadır. İkosahedron 12 köşe 30 kenar ve 20 yüzü olan geometrik yapıya verilen addır. Genelde küresel (Sferik) bir görünüm sergilerler. Hayvan ve insanlarda enfeksiyon oluşturan viruslar arasında poxviruslar dışındaki tüm DNA virusları kübik simetrilidir. 2.Helikal Simetri En basit yapı simetrisi olan helikal simetride virion silindirik bir göürünüme sahiptir. Kapsomerler bir eksen etrafında dönecek şeilde nükleikasitin üzerine ardı ardına dizilerek kapsidi oluşturur. Böylece merkezde dükleik asit, etrafında ise kapsidin bulunduğu iki ucu açık boru şeklinde bir nükleo kapsid şekillenir. Helikal simetrili viruslarda virion veya birkaç nükleokapsidin viral zarf ile çevrelenmesiyle oluşur. Helikal simetrili viruslardan segmentli genoma sahip olan orthomyxoviruslar, bunya viruslar ve arenaviruslarda HER SEGMENTİ AYRI BİR NÜKLEO KAPSİD olarak bulunur. 3.Komplex Simetri Poxviruslar yukarıda açıklanan yapı simetrilerine uymaz. Pox virus vironları morfolojik olarak tuğla benzeri ve mekik benzeri olmak üzere farklı 2 görünüme sahiptir. Kapsidi oluşturan kapsomerler birbirleriyle açı oluşturarak düzensiz şekilde dizilmiştir. Kapsid kalın bir zarf tabakasıyla çevrilidir. Ancak poxvirus popülasyonlarındaki bazı virionların zarfsız olduğuda görülebilmektedir. 4.Kombine simetri Kombine simetri bakteriyofajlarda gözlenen yapı simetrilerinden birisidir. T şeklinde bir morfoloji gösterir. Nükleik asit kübik simetrik yapıdaki baş bölgesinde yer alır. Protein yapıda olan kuyruk taban bölgesine bağlıdır ve kasılabilir özelliğe sahiptir. Böylece nükleik asidin bakteri hücresine aktarılmasını sağlar. Taban bölgesinin altında taban çıkıntıları ve kenarlarıdnan uzanan 6 adet kuyruk iplikçiği bulunur. Tütün Mozaik Virusu Anlaşılacağı üzere kübik simetrili viruslarda nükleik asit içermeyen boş kapsidlere rastlanması mümkün iken helikal simetride bu olasılık yoktur. Helikal simetrili hayvan ve insan viruslarının tamamamı RNA genomuna sahiptir ve zarflıdır. Helikal simetri için en uygun örnek tütün mozaik virusudur. 3.VİRUSLARIN KİMYASAL YAPISI Viral Nükleik Asit Nükleik asit viruslardaki özgün genetik şifrenin taşıyıcısıdır. Viron yapısında bulunan nükleik asidin virion büyüklüğüne oranı virus türlerine göre değişkenlik gösterir.
4 Viral Proteinler Proteinler virus yapılanmasında oldukça önemlidir. Viral proteinler yapısal ve yapısal olmayan proteinler olarak ikiye ayrılır. Yapısal olmayanlar bir kısmı virion yapısında yer alırken bir kısmı viral nükleik asit replikasyonu süreceinde sentezlenir. Bu proteinler virus çoğalma basamaklarını düzenlemekle görevlidir. Nükleik asit replikasyon süreceinde sentezlenen enzimler ise replikaz, transkriptaz, proteaz, helikaz ve ligazları içerir. Viral genomlar yapı olarakda farklı özelliklere sahiptirler Birçok virus grubunda genom bir bütün olarak tek parça (Monopartit) halindedir. DNA karakterinde nükleik asit taşıyan virusların tamamı tek parçalı genoma sahiptir. RNA virusları arasında ise segmentli genoma sahip olan 6 virus ailesi bulunmaktadır. Viral genomu oluşturan nükleik asitler tek iplikçikli (SS) çift iplikçikli (DS) olaiblirler. 1. Reoviruslar 2. Birnaviruslar 3. Picobirnaviruslar Hariç tüm RNA virusları tek iplikçiklidir. Viral Zarf Kübik simetrili virusların önemli bir bölümünde nükleokapsid çıplaktır. Viral zarf helikal simetrili hayvan viruslarının tamamında kübik simetrili olanların ise bazılarında bulunur. Kompleks simetriye sahip olan pox viruslardada zarf bulunmaktadır. Hücrelerdeki gibi lipid bilayer yapısına sahip zarf virusun çoğaldığı konakçı hücreden köken alır. Türe göre orijin aldığı yer değişebilir. Zarf üzerinde bulunan çıkıntılar glikopoteinlerdir ve hücreyi delme görevini üstlenirler. Glikoproteinler immun yanıt oluşturmada önemli immun sistem bu kısma savaş açar. Morfololji olarak büyük yapıda olan viruslarda zarf ile nükleokapsidin bağlantısını sağlyan özel proteinlere ihtiyaç duyulur. Maktriks proteinin bu görevi üstlenir. Matriks proteini glikoproteinlerde olduğu gibi lipid bilayer tabakaya gömülü değildir. Matriks ve tegüment proteininin çoğalma evresindede görev aldığı bilinmektedir. Viral Enzimler Virusların yapsıında çok fazla enzim bulunmaz. 1.RNA Polimeraz 2.DNA polimeraz 3.Reverse Transkriptaz ( RNA dan DNA) 4.VİRUSLARIN FİZİKSEL VE KİMYASAL ETKİLERE DUYARLILIĞI Sıcaklık ph Radyasyon Virusların değişen sıcaklık derecelerine duyarlılıkları oldukça farklıdır. Zarflı viruslar yükselen sıcaklık değerlerine zarfsızlara göre daha dayanıksızdır. Aynı şekilde kübik simetrili virusların yükselen sıcaklıklara helikal simetrili viruslardan daha dayanıklı olduğu bilinmektedir. Genel olarak virusların enfektivitesi 50 o C nin üzerindeki sıcaklık değerlerinde birkaç dakika içinde kaybolur. Bir çok zarflı virus oda sıcaklığına birkaç saat içerisinde inaktif hale geçer. Virus suspansiyonları dondurularak yada suyu uçurularak (LİYOFİLİZASYON) ile uzun süre muhafaza edilebilir. Viruslar ideal oalrak fizyolojik ph da bulundurulmalıdır. Bir çok virus türü ph 5.0 9.0 arasında enfektivitesini koruru. Enterik virusların bir bölümü asidik değerlerden etkilenmez. UV ışın, X ışınları vb radyasyon kaynakları virusları inaktive eder Bu ışınlar direkt oalrak viral nükleik asit üzerine etkir.
5 Fotodinamik İnaktivasyon Nötral Red, Proflavin ve Toluidine mavisi gibi vital boyalar virion içerisnde değişen düzeylerde penetre olabilmektedir. Takiben viral nükleik aside bağlanan bu boyalar virusun gün ışığıyla inaktivasyon oranını artırabilirler. Tuz Çözeltisi İle Stabilizasyon Tuz çözeltileri virçok virusun yükselen sıcaklık değerlerine dayanıklılığını artırır. Yağ eriticilerine duyarlılık Zarfın yapısında yüksek oranda lipd bulunması nedeniyle zarflı virusların enfektivitesi eter ve klorofomdan etkilenir. Aynı etki deterjan türevleri içinde geçerlidir. Pox virusların etere duyarlılığı ise değişkenlik gösteririr. Formaldehit BÖLÜM 3 Formaldehitr viral nükleik asidi etkileyerek virusun enfektivitesini ortadan kaldırır. Tek iplikçikli viral nükleik asitlerin formaldehite duyarlılığı çift iplikçıkli olanlara göre daha fazladır. Diğer kimyasal Maddeler ve Antibakteriyel Ajanlar Virusların enfektivitesi antibiyotikler ve sulfonamidlerden etkilenmez. Genelolarak quarterner amonyum bileşikleri ve fenol türevi bileşiklerin virusları düşük dizeyde etkilediği kabul edilir. En etkili virus inaktivatörlerinden biride çamaşır suyudur. VİRUSLARIN SINIFLANDIRILMASI Konakçı Türüne Göre Sınıflandırma 1. İnsan Virusları 2. Hayvan Virusları 3. Bitki Viruısları Patojenite Ve Tropismus Yönünden 1. Pnömotrop 2. Hepatotrop 3. Lenfotrop Virusların adlandırılmasında ise daha çok virusun neden olduğu hastalık tabloları öne çıkar. Virus Sınıflandırmasında Kullanılan Başlıca özellikler aşağıda verilmiştir. 1)Viral Genom Özellikleri a.nükleik Asit Tipi b.tek veya Çift iplikçikli oluşu c.nükleik Asit Formu d.nükleik Asit Polaritesi e.segment Sayısı f.nükliek baz dizilimi g.nükleik Asit Replikasyon Stratejisi 2)Viriona ait morfolojik Özellikler a.kapsid Simetrisi b.virion ve nükleokapsid büyüklüğü c.zarf ve peplomer varlığı d.kübik simetrili viruslarda kapsomer sayısı 3)Fiziksel Ve Kimyasal Etkilere Duyarlılık 4)Antijenik ve serolojik özellikler 5)Biyolojik özellikler 6)Konakçı Spektrumu 7)Bulaşma şekli, patolojik ve klinik değişikilikler Virus sınıflandırılmasında taksonomik birim olarak aile ve genus esas alınır. Bazı virus aileleirnde alt aile basamağdıa bulunmaktadır. Virus adlandırılmasında dizin aile alt aile ve genus isimleri italik veya altı çizili olarak yazılırken tür isimleri normal karakterle yazılır. Ancak bir aile ve genusta yer alan virus türlerine atıf yapılmak istendiğinde üdz yazım kullanılır. Aşağıda taksonomik hiyerarşiye örnek olarak sığır vebası virusunun sınıflandırılma düzeni veirlmiştir.
6 Dizin:Mononegavirales Aile:Paramyxoviridae Alt Aile: Paramyxovirinae Genus:Morbiliviurs Tür:rinderpest virus Taksonomik birim olarak türden daha aşağı basamaklarda bulunmaktadır. Serotip Biyotip Genotip Topotip Bu basamaklar resmi sınıflandırmada dikkate alınmaz fakat lab. virus koleksiyonlarının oluşturulması, aşı üretimi veya teşhis kitlerinin üretimi gibi konularda yararlanılır. Bu alt basamaklara en iyi örnek olarak suş kavramı gösterilebilir. Bir virus türünün değişik bölge veya ülkelerden izole edilen tiplerine SUŞ adı verilir. Bir virus türünün farklı seroljik özellikler sergileyen tipleri serotip oalrak adlandırılır. Her serotip içerisinde alttiplerde bulunabilir. Bir virusun değişik biyolojik özellikler sergileyen tiplerine verilen addır. Örneğin Bovine Viral Diarrea virus suşları sitopatojen veya sitopatojen olmayan NCP biyotipe sahiptir. Bu ayrım birusun hücre kültüründe çoğalma özelliklerine göre yapılmaktadır. Sitopatojen olan viruslar enfekte ettiği hücrede morfolojik değişim ve parçalanmaya neden olurken ncp yapıda olanlar morfolojik bir değişim oluşturmazlar. Bir virus türünde tespit edilebilien gneomik farklılıklara dayanılarak oluşturulan bir sistematiktir. Bir virus türüne ait izolatların genotip ayrımı yapılırken nükleik asit baz dizilimi benzerlikleri / farklılıkları esas alınmaktadır. Bir virus türünün genetik değişimiler sonucu oluşan ve genellikle belli bir coğrafi bölgeye özgün olan filogenetik hattına topotip denir. Aynı bölgede bir virus türünün birden fazla topotipi bulunabilir. SUBVİRAL AJANLAR Yapısal özellikleri viruslara enzeyen veya patogenez itibariyle viral enfeksiyonları andıran ancak virus tanımını tam olarak karşılayamayan submikroskobik enfeksiyöz ajanlar subviral ajan olarak adlandırılır. Bunlar; 1. Viroidler 2. Virusoidler 3. Prionlar VİROİDLER Kapsidsiz Enfeksiyöz çıplak RNA dan ibaret ajanlardır. Çok kısa baz zinciri vardır. Herhangi bir protein kodlayamaz Çoğalmak için konak hücre enzimlerini ve transkripsiyon mekanizmasını kullanmak zorundadır. VİRUSOİDLER VE UYDU VİRUSLAR Bu ajanların temel özelliği çoğalabilmek ve enfeksiyon oluşturabilmek için mutlak suretle yardımcı bir viruse ihtiyaç duymalarıdır. Virusoidler viroidlerde olduğu gibi çıplak RNA ya sahiptirler. Ancak tek başlarına çoğalamazlar. Uydu viruslar ise kapside sahiptir ve kapsid proteinlerinin tamamı veya önemli bir bölümünü kendi genomlarında kodlarlar. PRİONLAR Sağlıklı insan ve memelilerde bulunan proteinlerdir. İnsan ve bazı hayvanlarda Nakledilebilir Süngerimsi Beyin hastalığına neden olan protein yapıdaki enfeksiyöz ajanlardır. PrP c ile gösterilen normal prion proteini birçok canlı türünde özellikle sinir doku ve lenforetiküler dokuda bolca bulunur. Enfeksiyöz niteliktei prion proteini PrP sc fizikokimyasal etkilere karşı oldukça dirençlidir.
7 VİRİNO TEORİSİ Bu teori BSE etiyolojisinde bir nükleik asitin bulunduğunu savunur. Bu teoriye göre herhangi bir protein kodlama yeteneğinde olmayan ve çok kısa olan bu nükleik asit konakçı organizmada protein sentezini düzenler. Böylece etkenin yapısındaki nükleik asidin koruyucu katmanları konakçıya ait proteinlerden oluşur bu sayede TSE ajanlarına karşı immun yanıt oluşmaz. VİRUS TEORİSİ Bu teoriye göre etken lenfoid dokularda çoğaldıktan sonra beyine geçer ve burada çok yüksek titrede üreyerek bir sinir hücresi proteininin patolojik amiloid fibriller şeklinde agregasyonuna neden olur. ÖNEMLİ VİRUS AİLELERİNİN GENEL ÖZELLİKLERİ RNA VİRUSLARI 1-REOVİRİDAE Çift iplikçikli (DS) segmentli ve linear yapıdadır. İçerisinde bulunan genuslardaki nükleik asit segment sayıları değişiklik gösteririr. Fekal ve oral yolla nakledilir. Sitoplazmada çoğalır. Çevre şartlarına dayanıklı Üyesi olan rota virus buzağılarda öldürücü etkiye sahitptir. 10, 11, 12 segmentli olarak bulunurlar. 2-BİRNAVİRİDAE Doğal konakları kanatlı ve balıklardır. Viral genom çift iplikçikli RNA yapısında Virus çoğalması reoviridae de olduğu gibi sitoplazmada gerçekleşir. ph, ısı, yağ eriticilere karşı dirençlidir. 3-PİCOBİRNAVİRİDAE 2 segmentli olan dsrna yapsıında ve kısadır. Memelileri enfekte eder. 4-Picornaviridae En küçük yapılı viruslar arasındadır. Viral genom tek iplikçikli SS Pozitif anlamda ve linear yapıda bir RNA dan oluşmaktadır. Viral RNA 5 ucunda kovalent olarak bağlanmış bir VPg taşır. Sitoplazmada çoğalır insan ve hayvanlarda enfeksiyon oluşturur. 5-DİCİSTOVİRİDAE ve IFLAVİRİDAE Di Sistronik RNA genmou taşırlar. Picornaviruslardan farkı budur. Bu ailedeki virusların tamamı böceklerde enfeksiyon yaparlar. Bal arısı viruslarını taşımaları bakımındanda önemlidirler. 6-CALİCİVRİDAE Viral genom tek iplikçikli pozitif anlamlı ve linear RNA karakterindedir. İnsan ve hayvanlarda enfeksiyon oluştururlar Asidik ph değerlerinden kolaylıkla etkilenmezler. Isı deterjan ve bazlı dezenfektanlara karşı kısmen dirençlidir. 7-ASTROVİRİDAE Viral genom tek iplikçikli pozitif anlamlı linear RNA karakterindedir. Bu virus ailesinde insan ve değişik hayvan türlerinin ishal etkenleri arasında yer almaktadır. Çevre şartlarına oldukça dayanaklıdır. 8-FLAVİVİRİDAE: Viral genom pozitif anlamlı tek iplikçikli linear RNA yapısındadır. Çıplak RNA enfeksiyöz özelliğe sahiptir. Flavavirus genusundaki virusların önemli bir bölümü sokucu sinekler ve keneler aracılığıyla bulaşır. Bu genusta zoonotik karaktere sahip bir çok virus bulunmaktadır.
8 Bu genustaki bazı viruslar biyolojik silah olarak kullanılabilir. Biyogüvenlik 3 4 seviyesinde lablarda çalışılmalıdır. Pestvirus genusundaki viruslar hayvanlarda enfeksiyon oluşturur. Bordear Disease adı verilen hastalığa neden olur. 9-TOGOVİRİDAE Vİral genom tek iplikçikli Pozitif ve linear yapıdadır. Artropod vektörler aracılığıyla nakledilen Alphaviruslar bir çok zoonotik hastalığın etkenidir. Çevre şartlarına ve dezenfektanlara çok dayanıklıdır. 10-RETROVİRİDAE Tek iplikçikli pozitif anlamlı linear yapıda viral genomları vardır. Bu ailede 7 genus vardır. Virion içerisinde yer alan RNA bağımlı DNA polimeraz (Reverz Transkriptaz) enzimi retrovirus RNA sının dsdnaya dönüşmesine ve hücre DNA sına yerleşmesini sağlar. Bazı retrovirus genom bölgeleri vertebralı canlıların hücresel genomlarında saptanabilmekte ve nesilden nesile aktarılabilmektedir. (ENDOJEN RETROVİRUSLAR) Birçok retrovirus türü immun yetmezlik ve tümoral oluşumlardan sorumlu iken spumavirus genusundaki virusların patojenik olmadığı kabul edilmektedir. Retroviruslar diğer viruslara kıyasla UV, X ışınlarına daha dayanıklı ancak ısıya ve yağ eriticilere karşı dayanıksızdırlar. 11-ARTERİVİRİDAE Arterivirus özellikle makrofajları enfekte eder Bu ailede tek genus olan arteivirus genusununda insanları enfekte eden viruslar bulunmaktadır. Coronaviruslarda olduğu gibi replikasyon sürecinde viral RNA kopyasından 6 adet subgenomik mrna sentezlenir. 12-Coronaviridae Bu ailede iki alt aile vardır Tek iplikçikli pozitif anlamlı ve linear RNA karakterindedir. Bilinen en büyük RNA genomudur. Rekombinasyon türü genetik değişimlere çok sık rastlanır.bu sayede özellikle virusların geni konakçılara adaptasyonu kolaylaştırmaktır. Torovirinae ailesinde sığır at ve domuzların enteritis etkenleri yer alır ( SIĞIR İSHALİ) Coronavirinae ise insanda enfeksiyon oluşturur. 13-FİLOVİRİDAE Pleomorfik karaktere sahip uzun ve ipliksi negatif anlamlı görünüme sahip viruslardır. Bu grupta yer alan hemorajik fever etkenlerden dolayı her ikiside zoonozdur. (Ebole ve Marburg Virusları) BSL 4 de çalışılmalıdır biyolojik silah olarak kullanılma riski vardır. 14-RHABDOVİRİDAE Kuduz virusu burada yer alır. Çevre şartlarına ve alkali ph değerlerine son derece dayanıklı iken ısı ve UV den etkilenirler deterjan nitelikli dezenfektanlar in aktive edebilir. 3 gün hastalığına neden olur. 15-Paramyxoviridae (myxa = Mukus) Büyük bir viriona sahiptir. Plemorik özellik gösterirler. Nezle virusu Zarf üzerinde hemaglütinin (H) ve füzyon (F) glikoproteinleri taşırlar. Hemaglutinin virusun konak hücreye adsopsiyonunda ve koruyucu immun yanıt oluşmasında rol oynar. Füzyon proteini ise virus partiküllerinin hücreden hücreye nakledilmesinde virus penetrasyonunda ve immun yanıt oluşumunda önemlidir. Morbilliviruslar, intranüklear inklüzyon cisimciği oluşturur. Bazı morbilloviruslarla birlikte parainfluenza viruslarıda hemadsorbsiyon özelliğine sahiptir.
9 16-Bornaviridae Bu viruslarda çoğalma ÇEKİRDEKTE olur. Bu ailede tek genus bulunur. Borna hastalığı atlarda çok görülür. Şizofreni Çılgın kediler şizofreni sonucu. 17-Orthomyxoviridae Grip virusları Gerçek virus ailesidir. Pleomorfik yapıdadır. İpliksi formalrına sık rastlanır. 5 Genus bulunur. 1. İnfluenza Virus A İnsan ve hayvan 2. İnfluenza Virus B Sadece insan 3. İnfluenza Virus C İnsan ve domuz 4. İsavirus 5. Thogoto Virus RNA virusu olmalarına karşın hücre çekirdeğinde çoğalırlar. Bulaşması genelde damlacık enfeksiyonu ile olur. 18-Bunyaviridae Kenelerle bulaşır. Kırım kongo kanamalı ateşş buradadır. Bu ailede zoonoz nitelikli ve biyolojik silah olarak kullanma potansiyeline sahip birçok hastalık etkeni bulunmaktadır. 19-Arenaviridae Viral RNA ambisense nitelikte (Hem + Hem -) Çevre şartlarına oldukça duyarlı Bu ailede yer alan tek genussta insan ve hayvanları ilgilendiren viruslar hemorajik fever etkenleri ve lymphonolitic Choriomeningitis virusu bulunmaktadır. 1-Parvoviridae DNA VİRUSLARI Viral genom tek iplikçikli linear DNA yapısında ve bilinen en küçük viral genomlardan birisi. Parvoviruslar konak hücrenin çekirdeğinde çoğalır ve DNA replikasyon mekanizmasına bağımlılık gösteriri. En çok bağırsak epitel hücrelerinde ürerler kriptleri dejenere ederler. 2-ADENOVİRİDAE Pepton iplikçikleri adenoviruslara tipik bir morfoloji kazandıran bu iplikçikler virus partikülünün konak hücreye tutunmasını sağlar. Viral genom çift iplikçikli DNA karakterindedir. Virus çoğalması konak hücrenin çekirdeğinde gerçekleşir. Bazı türleri immunospresyon ve tümör oluşumuyla ilişkilendirilmiştir. 3-Herpesviridae (herpes sessiz ilerleyen) Abortlara sebep olabilir. Çift iplikçikli DNA yapıda Konak hücre çekirdeğinde çoğalır. Sinir hücreleri ve gangliyonlarda bulunur. Yaşam boyu süren persiste enfeksiyonlar geliştirir. 4-Asfarviridae ve İrodoviridae 5-Poxviridae Çiçek virusu DNA virusu olmalarına rağmen pox virus çoğalması sitoplazmada gerçekleşir. Virus factories yada viroplazma olarak adlandırılan bölgelerde gerçekleşir. Çoğalma sırasında intrasitoplazmik inklüzyon cisimcikleri ve morfolojik değişimlere neden olur. Pox viridae ailesinde 2 alt aile var ve ENTEMOPOXVİRİNAE böcek viruslarını kapsar, insan ve hayvan poxvirusları ise Chrodapoxvirinae alt ailesinde toplanmıştır. 6-Circiviridae : Viral genom tek iplikçikli DNA karakterinde ve sirküler yapıya sahiptir. Virus çoğalması konak hücre çekirdeğinde değişir. 7-Papillomaviridae Siğil viruslarıdır ( BEN) Viral DNA enfekte hücrelerde hücre DNA sına entegre olarak veya epizomal formda yerleşerek persiste enfeksiyon oluşturur.
10 Bu ailedeki viruslar genellikle iyi huylu tümorlere neden olurken bazıları kötü huylu tümör oluşturabilir. Deri ve mukozaların epitel katmanına yerleşir. 8-Polymoviridae Sadece insanlarda var olan çocuk felci virusudur. 9-Hepadnaviridae BÖLÜM 4 Reverz transkriptaz enzimine sahiptirler. Viral genom sirküler nitelikte kısmi çift iplikçikli DNA yapısındadır. VİRUSLARIN ÇOĞALMASI 1-Tek Hücrede Virus Çoğalma Siklusu Her virus her hücre türünde çoğalmaz. Virus çoğalması temel olarak nükleik asit replikasyonu esasına dayanır. Takiben sentez edilen yapısal proteinler yeni nükleik asidi çevreleyen kapsidi oluşturur. Değişik virus ailelerinde özgün bir çoğalma stratejisi bulunmasına karşın bütün viruslaırn çoğalma sürecinde başlıca 3 hedef vardır ; 1. Gerekliyse mrna sentezi 2. Viral Protein sentezi 3. Yeni nesil virionlarda yer alacak viral nükleik asidin sentezi Genel olarak RNA viruslarının çoğalması hücre sitoplazmasında DNA viruslarınınki ise hücre çekirdeğinde gerçekleşmektedir. İstisnalar; RNA viruslarından Orthomyxovirus ve Retroviruslar hücre çekirdeğinde çoğalır. DNA viruslarından Poxvirus, Asfivivirus ve İridovirus hücre sitoplazmasında çoğalır. Bir hücrede Virus Çoğalma Siklusu 5 Evrede Gerçekleşir. 1. Tutunma (ADSORBSİYON) 2. Penetrasyon 3. Eklips Trans /kripsiyon - lasyon 4. Olgun Virus Partikülü Oluşumu 5. Dışarı Dökülme 1-TUTUNMA (Adsorbsiyon) Virusun duyarlı hücre duvarına tutunduğu aşamadır. Bu bağlanmada adsorbsiyondan sorumlu protein ve konak hücre yüzeyinde yer alan bu proteine spesifik reseptörler rol alır. Bu nedenle virus partikülleri ancak özgün reseptörleri taşıyan hücrelere adsorbe olur. Bazı virusların kullandıkları reseptör yapıları bir çok dokuda bulunabilir. Bu tip viruslar Multitropik Karaktere sahiptir ve birçok doku veya organde enfeksiyon başlatabilir. Bir çok virus tek bir reseptöre bağlanabilrken herpesviruslar birden fazla hücre yüzeyine tutunabilirler. Adsorbsiyon basamağıyla ilgili olarak üzerindeki en çok çalışılan viruslar İNFLUENZA VİRUSLAR ve HIVdır. İnfluenza viruslarında adsorbsiyondan sorumlu protein olan hemaglütinin glikoproteini konak hücre yüzey glikoproteinlerinden birinde bulunan siyalik asit kalıntısını reseptör olarak kullanır. HIV ise reseptör olarak CD4 moleküllerini kullanır. Adsorbsiyon basamağı yeri dönüşümü mümkün olan reversible bir aşamadır. Ortam ısısı ph iyon konsantrasyonu gibi faktörler tutunmada etkilidir. Adsorbsiyonda rol alacak viral proteinler hemde bunların bağlanacağı reseptör negatif elektrik yüklüdür.bu durumda adsorbsiyon gerçekleşmez başta Mg olmak üzere ortamda bulunan + yükler dengelemeyi sağlar. Deterjan ve bazı enzimler adsorbsiyonu olumsuz yönde etkiler. HIV CD4 Yardımcı T Lenfosit Akt. İnfluenza Siyalik asit reseptörü extrasellüler protein yapısı 2-PENETRASYON ( İçeri Girme) Bu aşamada virus partikülleri henüz enfeksiyon oluşturma yeteneklerini kaybetmiş değillerdir. Bu aşama ısı ve enerji bağımlı bir aşamadır. Bazı viruslarda ph penetrasyon için kritik bir öneme sahiptir. (Orthomyxovirus)
11 Penetrasyon Başlıca 3 Aşamada Gerçekleşir ; A.Füzyon Virion yapısındaki zarfın hücre membranı ile kaynaşması yoluyla viral genomun hücre içine aktarıldığı penetrasyon mekanizmasıdır. Füzyon zarflı virusların birçoğu tarafından kullanılır. B.Pinositoz Bu mekanizmada hücre yüzeyine tutunan virus partikülü hücre membranının invagine olmasıyla oluşan bir vakuol içerisinde sitoplazmaya alınır. C.Translokasyon Kübik simetrili ve küçük yapılı viruslar tarafından kullanılan bu mekanizmada virion hücre membranının prolarından direkt olarak geçer ve sitoplazmaya ulaşır. Zarfsız ve Küçük Viruslar Örtücü katmandan Ayrılma 3 şekilde gerçekleşir. 1-Plazma Membranında Arınma Virion yapısında zarf bulunan bir çok virus türünde füzyonla penetrasyon gerçekleşirken nükleokapsid zarftan arındarak sitoplazmaya girer. 2-Endozomdan Arınma Virus endozom içerisinde alındıktan sonra proton pompası yardımıyla vakuol içi h+ iyon konsantrasyonu artar. ph 5.0 civarına indiğinde virus adsorbsiyonunda görev alan hemaglütinin glikoproteini yapısal değişikliğe uğrayarak viral zarf ve endozom membranının birleşmesini ve nükleokapsidlerin sitoplazmada serbest kalmasını sağlar. 3-Çekirdek Zarında Arınma: Pinositoz ile hücreye giren bazı viruslar endozom içine alınır. Buradaki kapsid proteinlerinden ayrılan nkleokapsid sitoplazmaya transfer edilir. Nükleik asit,çekirdek zarına yanaşan kapsidten nüklear porlar aracılığıyla çekirdeğe iletilir. 3-EKLİPS (SENTEZ AŞAMASI) Vİrus partikülleri enfeksiyözitelerini bu aşamada kaybeder. Yeni nesil enfeksiyöz viruslar oluşana kadar süren LATENT DÖNEM başlamıştır. Eklips aşaması virus çoğalmasının en yoğun ve en karmaşık aşamasıdır. Transkripsiyon ve Translasyon aşaması buradadır. Transkripsiyon Translasyon DNA ve RNA yapısındaki nükleik asit iplikçiğinden yeni bir nükleik asit ipliği sentezlenmesi aşamasıdır. Yeni oluşan iplikçiğe transkript denir. Protein sentezinin yapıldığı aşamadır. Sentezlenen mrnadaki şifreye uygun olarak kodlanan amino asitler ardarda dizilir ve polipeptid zinciri oluşturulur. Eklipste gerçekleşen olaylar viral genom türüne göre farklılıklar içerir. Genel olarak bakıldığında DNA virusları ve negatif anlamlı RNA virusları öncelikle mrna sentezi yaparlar. Bunlar erken dönem mrnalarıdır ve erken dönem proteinlerinin sentezinden sorumludur. Bu proteinler yapısal olmayan proteinlerdir. Erken Dönem Proteinlerinin 3 Önemli görevi vardır. Konak hücre nükleik asit ve proteinlerinin sentezini durdurmak 1. Konak hücre nükleik asit ve proteinlerinin sentezini durdurmak 2. Viral proteinlerin sentezini yönetmek 3. Viral nükleik asit sentezini yönetmek Daha sonra sentezlenen geç dönem mrnalar ise son proteinlerin sentezini yönetir ve gelellikle virion yapısına katılan yapısal proteinlerdir. Pozitif anlamlı RNA genomuna sahip viruslarda ise süreç biraz farklıdır.
12 Bu virusların genomu mrna gibi görev yapar ve direkt olarak ribozomlara bağlanıp ilk proteinlerin sentezini başlatır. Hücre çekirdeğinde çoğalan DNA virusları m RNA sentezini başlatabilmek için bazı hücresel enzimlere ihtiyaç duyarlar. Bunlardan en çok bilineni hücresel RNA Polimeraz II enzimidir. 4- Olgun Virus Partikülü Oluşumu Bu aşamada kapsid proteinleri son halini alır ve kapsid oluşur. Takiben nükleokapsid şekillenir. 5-Dışarı Dökülme 2 Yolla gerçekleşir. 1- Konak hücrenin dejenerasyonu ve virus partiküllerinin toplu halde saçılımı: Zarfsız virusların büyük çoğunluğu sitoplazmada birikir ve hücre lizisi ile etrafa saçılır. 2- Tomurcuklanma Yoluyla Saçılma; Zarflı virusların çoğunluğu hücresel membranlardan tomurcuklanmayla saçılır. İstisna; Bazı poxvirus türlerinde saçılım hem lizis hem de tomurcuklanmayla olur. Viral Nükleik Asit Replikasyon Stratejisi 1-Sitoplazmada Çoğalan dsdna virusları; Poxviridae, Asfarviridae ve iridoviridae Bu viruslar çoğalabilmek için kendi yapılarında taşıdıkları DNA bağımlı RNA polimeraz enzimi kullanırlar. Tek geni kapsayan (Monosistronik) mrna lar sentez ederek protein sentezini yaparlar. 2-Çekirdekde çoğalan dsdna virusları Herpesviruslar, Adenoviruslar ve Papillomaviruslar Bu virus ailelerinde viral DNA hücre çekirdeğinde hücresel DNA bağımlı RNA polimeraz II enzimi tarafından transkribe edilir. Öncelikle fazla proteini kodlayan ( Polisistronik) ancak genom uzunluğunda olmayan mono sistronik mrna lar şekillenerek protein sentezi yapılır. 3-Çekirdekde Çoğalan ssdna Virusları Parviviruslar, Circoviruslar Bu viruslar öncelikle hücresel DNA polimeraz enzimi kullanarak dsdna sentezlerler. dsdna yine hücreye ait olan DNA bağımlı RNA polimeraz II enzimiyle RNA transkripti çıkarır ve buradan monosistronik mrnalar elde edeilerek protein sentezi yapılır. 4-Reverz Transkriptaz Enzimi Taşıyan Viruslar 1-Hepadnaviruslar Kısmı çift iplikçiğe sahip olan bu virus genomu öncelikle virionda bulunan DNA polimeraz enizimini kullanarak kısa olan iplikçiği tamamlar ve dsdna formuna geçer. Virionda bulunan reverz transkriptaz enzimiyle komplementer DNA iplikçiği sentezlenir. Bu DNA iplikçiği kalıp olarak kullanılarak dsdna oluşturulur. Buradan sırasıyla mrna ve protein sentezi gerçekleşir. 2-Retroviruslar + Anlamlı RNA yapısında olmasına rağmen direk olarak protein sentezini başlatamaz. 5- Segmentli dsrna Virusları Reovirus,Birnavirus, Picobirnavirus Sitoplazmada çoüalan bu viruslaırn her segmenti ayrı çoğalır. Her bir segmente ait anlamlı RNA iplikçiği virionda bulunan transkriptaz enzimini kullanarak + iplikçiği transkribe eder. Bu iplikçik mrna oluşumu ve protein sentezinde kullanılır. 6-Segmentli Anlamlı ss RNA Virusları Orthomyxoviridae, Bunyavirus, Arenavirus Bu viruslarda her bir gneom segmenti vironda bulunan transkriptaz enzimini kullanarak ayrı ayrı kranskribe olur. Ve + anlamlı RNA kopyasını çıkarır. Bu RNA kopyası hem mrnaya tönüştürülerek translasyona katılır hemd esentezlenecek yeni nesil anlamlı iplikçikler için kalıp görevi yapar.
13 7- (-) anlamlı ssrna virusları Paramyxovirus, Rhabdovirus, Bornavirus Rna bağımlı RNA polimeraza sahiptir. Bu enzim hem transkriptaz hemde replikaz fonksiyonu gösterir. Transkriptaz enzim aktivitesi ile viral genomdan + anlamlı tek bir RNA transkripti çıkarır. Bu kranskript kalıp olarak kullanılıp yeni nesil virionlara girecek anlamlı RNAlar sentez ettirir. 8- + Anlamlı ssrna virusları Picornavirus, Calicivirus, Astrovirus, Togavirus, Flavirus Bu ailede yer alan virusların genomik RNAları direkt olarak mrna gibi görev yapar. Picornavirus ve Flavivirus genomik RNAları polisistronik olup uzun polipeptid zinciri sentezler. TRANSKRİPSİYON SONRASI İŞLEMLER ; Viral mrna Sentezi 1-5 CApping: mrnaları ekzonükleazların parçalayıcı etkilerinden korur. Bu işlem oluşacak mrnanın hücreye ait ribozomun 40S alt ünitesine stabil olarak bağlanabilmesine olanak sağlayacaktır. Polipeptid zincirinin sentezi ancak bu aşamadan sonra başlar. 2-Poliadenilasyon: RNA transkriptinin 3 ucuna Poli A kuyruğu eklenir. Bunun görevi oluşacak mrnanın stabilizasyonunu sağlayarak sitoplazma içinde parçalanmasını önlemektirr. Ayrıca mrnanın çekirdekten sitoplazmaya taşınmasındada görevli 3-Metilasyon: Poli-A kuyruğu eklenen RNA transkriptinde adenilat kalıntılarının %1 i ne metil grubu eklenir. 4-Birleşme (Splicing) Son aşamada ise RNA transkriptinde bulunan intronların uzaklaştırılması ve exonların bir araya gelerek ardı ardına dizilmesini ifade eden birleşme işlemi gerçekleşir. Viral Proteinlerin Sentezi ( TRANSLASYON) 1. Konak Hücre sitoplazmasında oluşturulan veya çekirdekte oluşturularak sitoplazmaya aktarılan mrna lar konak hücre ribozomuna bağlanarak translasyon sürecini başlatır. 2. Ribozomun 40S ünitesine bağlanması mrnanın 5 cap bölgesi aracılığıyla olur. 3. 40S bölgesi mrna üzerinde başlangıç kodonunu (AUG,Metiyonin) i bulana kadar ilerler. 4. Bu noktada 60S ribozomal alt üniteye bağlanarak 80Slik ribozomu oluşturur ve translasyonu başlatır. 5. trna lar sitoplazmadan aminoasitleri bağlayarak ribozom mrna kompleksine taşır. 6. Sıradki kodonun şifresine uygun olan aminoasit polipeptit dizinine katılır ve trna serbest kalır. 7. Ribozom mrna üzerinde bir kodon ilerler ve sıradaki yeni kodona özel aminoasit getirilir. 8. Bu şekilde sentezlenme gerçekleşir. 9. Tek bir proteini kodlayan monosistronik mrna larda tek bir başlangıç ve bitiş noktası bulunur. 10. Genom boyunda sentezlenen ve birden çok protein kodlayan mrnalarda ise 2 farklı tablo söz konusu. 11. Bu tip mrnaların bir bölümü tek bir başlangıç ve bitiş işlemiyle birden fazla protein içeren uzun bir poliprotein oluşturur. 12. Bu protein sonra postranslasyonel enzimatik ayrılmayla ayrılarak bireysel proteinleri oluşturur. 13. Bazı polisistronik mrnalar ise internal bitiş ve başlangıç noktalarına sahiptir.
14 TRANSLASYON SONRASI İŞLEMLER Sentezlenen viral proteinler bazı işlemlere tabii tutulur. 1. Proteolitik Ayrılma 2. Glikolizasyon 3. Fosforilasyon 4. Miristilasyon 5. Asilasyon Proteolitik Ayrılma; Birden fazla proteini uzun polipeptid zincirinde birleştiren polisistronik mrnalar daha sonra bazi kesici enzimlerle belli yerlerden zinciri keserek diğer proteinleri oluşturur. Glikolizasyon Viral protein leirn sentez sürecinde bir vezikül içinde endoplazmik retikulumdan geçişi sırasında KH gruplarının eklenmesidir. Fosforilasyon Fosfoproteinler oluşturmak amaçlanmıştır. Büyük bölümü viral genom transkripsiyonunda görevli iken bir kısmıda yapısal protein olarak viriona katılır. Moleküler Chaperon ( Refakatçi Proteinler) Sentezlenen viral proteinler hücre içindeki ilgili bölgelere nakledilir. Bu nakil sırasında viral proteinlere eşlik eden hücresel proteinlerde vardır. Aynı zamanda nakil işlemini de düzenleyen proteinlere Moleküler Chaperon adı verilir. Virus Çoğalmasının Durdurulması VİRUS ÇOĞALMASININ DURDURULMASI Antiviral Ajanlar Virus gelişimine etkiyen ajanlardır. Antiviral ajanların etkidikleri virus türleri ve etkinlik düzeyleride sınırlıdır. Bunun başlıca nedeni virusların karmaşık çoğalma stratejilerine sahip olmaları ve hücre çoğalmasının zorunlu olarak hücre içinde gerçekleşmesidir. İyi Bir Anti Vİral Ajanın Özellikleri 1. Biyo Yaralanımı iyi olmalı ve enfeksiyon bölgesine etkin şekilde ulaşmalı 2. Serum konsantrasyonunda uzun süre korunmalı 3. Enfekte hücreye kolayca alınabilmeli 4. Hücresel yapıların sentezini engellemeden spesifik olarak virus çoğalma siklusuna etki etmeli. 5. Etki spektrumu geniş olmalı ve istenmeyen etkileri az olmalıdır. Hücre düzeyinde çoğalmanın durdurulması birkaç evrede gerçekleşebilmektedir. Ör; 1. Bunlardan ilki virusun hücreye tutunma ve penetrasyon aşamasıdır. 2. Bu aşamada virusların çoğalması spesifik antikorlar, bazı deterjanlar ve sülfatlı polisakkaritler tarafından durdurulabilir. 3. Virusların hücre içine alınıp zarftan arınmasını takiben viral proteinlerin veya sülfatlı polisakkaritler tarafından durdurulabilir. 1) Virusların hücre içine alınıp zarftan arınmasını takiben viral proteinlerin veya yeni nesil nükleik asitin sentezine de müdahale edebilir. 2) Antiviral ajanların büyük çoğunluğu nükleosid baz analoglarından oluşmaktadır. Asiklovir Guanin analoğu Vidarabin Adenin Analoğu Zidovidin Timin analoğu 3) Bu ajanlar kimyasal yapı oalrak analog olduğu bazlara çok benzer ve nükleik asit transkripsiyonu sırasında analıg olduğu bazın yerine geçerek nükleik asit sentezinde aksamalara yol açar. İnterferonlar ve İnterferens Fenomeni İnterferens Bir hücreyi enfekte eden virusun söz konusu hücrenin aynı veya farklı türde ikinci bir virusla tekrar enfekte olmasının kısmen veya tamamen engellenmesi olarak tanımlanır.
15 İnterferon Temel olarak Virusla enfekte olan hücreler tarafından salgılanan biyolojik bir üründür. i. Alfa İnterferon ii. Beta İnterferon iii. Gamma İnterferon Olarak ayrılır. Alfa ve Beta lar antiviral etkiye sahiptir. Gamma İnterferon İmmun sistem düzenlenmesinde görevli Alfa İnterferon lökosit ve diğer vücut hücrelerinden Beta İnterferon Fibroblast ve epitel hücrelerden (Solunum sistemi özellikle) Gamma İnterferonlar T lenfositler ve NK hücrelerden salgılanır. Alfa ve Beta interferonlar virus enfeksiyonlarını takiben gerek in vivo gerekse hücre kültüründe sentezlenebilir. İnterferon salınımı aktif veya inaktif viruslarla birlikte çıplak viral RNAlar endotoksin ve bazı kimyasal ajanlar tarafındanda uyarılabilir. İnterferonların antiviral etkinlikle birlikte anti tümör etkileride bulunmaktadır. Bir virus türüne karşı salgılanan interferon genellikle diğer viruslara karşıda antiviral etki gösterir. Fakat bir canlı türünde üretilen interferon başka canlı türünde etkin değildir. Hücrenin virusla enfeksiyonunu takiben interferon salgılanması kısa sürede başlar. Virus enfeksiyonunu takip eden birkaç saat içinde interferon üretimi tespit edilir. Alfa ve Beta İnterferonların Önemli Özellikleri Isı ve proteiolitik enzimlere duyarlıdır.(pepsin, TRİPSİN) Sind Sist Etkisi yok. Geniş antiviral özelliğe sahip Aktif bağılıklıkla ilgili değil. Sebep ortadan kalkınca salgısı durur. Hücre kültürleride interferon salgılar Canlı türüne spesifite gösterir. Virus spesifik değildir. Etki Mekanizması İnterferonlar enfekte veya uyarılan hücrelerden salgılandıktan sonra henüz enfekte olmamış hücrelerin yüzeyinde bulunan interferon reseptörlerine bağlanarak spesifik etkinliğini başlatır. Tip I yani Alfa ve Beta interferonlar aynı reseptörü kullanırlar Tip II yani Gamma İnterferon ise farklı reseptör kullanır. İnterferon hücre yüzey reseptörüne bağlandıktan sonra hücrede birçok gen aktif hale geçer ve değişik proteinleri sentez ettirir. Bu proteinler vasıtasıyla virus çoğalmasının durdurulması temel olarak 3 mekanizma ile gerçekleşir ---------------------------(1) --------------------------------- İnterferon etkinliğinde sentezi artan en önemli protein 2 α kinaz enzimidir. Bu enzim viral mrnaların fosforlasyonunu sağalr. Böylece mrnaların translasyona başlaması engellenmüş olur. -------------------------(2) --------------------------------- İnterferon Tarafondan sentezi artırılan bir diğer protein olan 2 5 oligo A ise RNA parçalayıcı etkiye sahip olan RNAaz enzimini aktive eder. Bu enzim virusa ait genomik RNA ortamdaki mrnalar ve ribozomal RNAları yıkımlar. Sonuç olarak viral protein sentezi de durdurulmuş olur. ----------------------------(3) ---------------------------------- İnterferon α ve β insanlarda Mx genini aktive eder ve sentezlenen protein viral RNA transkripsiyonunu durdurur. Sonuç olarak interferon etkinliğindeki temel basamaklar viral RNA sentezinin durdurulması, viral RNAların yıkımlanması ve viral mrnalardan protein sentezinin engellenmesi olarak özetlenebilir. ----------------------------------------------------------------------
16 BÖLÜM 5 VİRUSLARDA GÖRÜLEN GENETİK DEĞİŞİMLER A) Mutasyon Genetik şifrenin değişimiyle sonuçlanan böylece sentez edilecek protein yapsı veya işlevini değiştiren veya bu işlevi ortadan kaldıran nükleik asit baz dizisindeki kalıcı değişikliklere mutasyon denir. RNA viruslarında beklenen mutasyon DNA viruslarına göre 1 milyon kat daha fazladır. Çünkü DNada bulunan DNA Polimeraz enzimi bir tür kontrol ve doğrulama mekanizmasına sahiptir. RNA virus populasyonunun homojen olmadığı ve bir virus türünün genetik olarak farklılıklar taşıyan virionlarda oluştuğu kabul edilir. Bu tür heterojen virus türlerine quasispecies (Varsayılan Tür) adı verilir. Doğal olarak bir virusun doğadan izole edilen formunu ifade eden vahşi tip virus kavramı RNA virusları için son derece sınırlı bir ifadedir. MUTASYON ÇEŞİTLERİ Spontan Mutasyon Dışarıdan bir etki olmaksızın meydana gelen mutasyon İndükte Mutasyon Mutajen kullanılarak deneysel şartlarda oluşturulan mutasyondur. Nokta Mutasyon Dizinde bir veya birkaç baz çiftinin değişimi ile sınırlı kalan mutasyonlardır. Bu tür mutasyonalr moleküler ağırlıkta değişim oluşturmaz ve çoğunlukla kodlanan protein yapısı ve fonksiyonunu etkilemez. Ancak nokta mutasyonların bazı viruslar için oldukça önemli sonuçlar doğurabildiği gösterilmiştir. Örneğin; enfekte edebilmesini sağlamış ve köpeklerde parvovirus 2 ortaya çıkmıştır. Kalıp Değiştimre (FRAMESHİFT) Mutasyonalar Nükleik asit üzerinde geniş alanlar etkilenir. Dolayısıyla bu mutasyonlar önemli sonuçlar doğurur. Genellikle virusun enfeksiyon yeteneğini kaybetmesi veya antijenik yapısının farklılaşması ile sonuçlanır. Kalıp değiştirme mutasyonlarda nükleik asit dizininden bir bazın çıkması delesyon veya fazladan girmesi ise inzersiyon söz konusudur. Bazı Önemli Mutajenler ve Etki Mekanizmaları KİMYASAL MUTAJEN FİZİKSEL MUTAJENLER 1. Baz Analogları 1. Isı ve PH Deprinasyon yapar. 2. Nükleotid Bazları 2.İyonize Işın Değiştiren Ajanlar α ve γ ışınları delesyon ve inzersiyona 1. Alkilleyici ve Asitleyici Ajanlar 2. İnterkolasyon yapan Ajanlar 1. Baz Analogları neden olur. 3.Non İyonize Işın UV ışınları Replikasyon sürecinde etkilenmez Analoğu olduğu bazın yerine geçip nükleik asit transkripsiyonunda yanlış eşleşmeler ve nokta mutasyonlar oluşturur. 2. Nükleik Bazları Değiştiren Ajanlar Bunlar; 1. Nitröz Asiti 2. Hidroksilaminlerdir Deaminasyon yoluyla bazlarda yapısal değişikliklere yol açar. Örneğin Nitröz Asidi ; 1. Sitozini Urasile 2. Adenini Hipoksantin e çevirir. Kedilerin panlökopeni virusunun FPV DNA sında meydana gelen bir nokta mutasyonu virusun köpekleri
17 3.Alkilleyici Ajanlar Nükleotid bazlarının N molekülüne 1 alkil grubu eklerler. Genellikle virus enfektivitesinin kaybıyla sonuçlanır. 4.Asilleyici Ajanlar Nükleik asidin amino ve karboksil grubunu etkiler. 5.İnterkalasyon Yapan Ajanlar Ör: Etidyum Bromide Replikasyon sürecinde tek iplik formundaki DNA bazları arasına girer. Mutasyon Mekanizmaları 1-Baz Değişimler 2-İnzersiyon ve Delesyon 3-Dimerizasyon; Dimerizasyon nükleik asit dizininde bulunan bazlar arasında bağların oluşması ile karakterizedir. Bu tür değişimler özellikle UV ışığına maruz kalındığında pirimidin bazları arasında kovalent bağların oluşumuyla şekillenir. Genellikle timidin dimerleri şeklinde ortaya çıkar. 4-Baz Şeker ve Fosfat molekülleri arasındaki bağların kopması MUTASYON SONUÇLARI Varyant Mutant Spontan veya indükte mutasyonlar sonucunda viruslar arasında farklı biyolojik özellikler sergileyen varyantlar ortaya çıkar. Fenotipik değişimlerle birlikte bunlara neden olan genetik değişimlerin de bilindiği durumları ifade eder. Nokta Mutasyonlarda 3 Sonuç Ortaya Çıkabilir 1. Yanlış Anlamlı (Missense) Mutasyon Sentezlenen polipeptid zincirinde tek bir amino asit değişir. Bu değişim proteinin fonksiyonunu etkilemez. 2.Belirsiz (Silent ) Mutasyon Nükleik asidin tek bir kodonunda değişiklik olur. Sentezlenen polipeptid zincirinde aminoasit değişimi dahi oluşmaz. 3.Anlamsız (Non-Sense) Mutasyon Nokta mutasyonla değişen kodon stop kodonuna dönüşür ve bu noktada polipeptid sentezini durdurur. Attenüasyon Spontan mutasyonlar sonucunda bir virusun patojenitesini kaybetmesi ancak çoğalma ve immunojenik özellikleirni koruması olarak adlandırılır. Viral aşı hazırlanmasında kullanılır. VİRAL MUTANT TİPLERİ 8 Tip 1-Kondisyonel ( Şarta Bağlı) Letal Mutantlar Bu mutantlar belli şartlarda çoğalır. Isıya duyarlı mutantlar 31 o de aktif 37-40 o Tempature sensitive Soğuğa adapte mutantlar Farklı bir konakçı sistemde ve düşük ısı değerlerinde üretilmesiyle elde edilir. Konak Bağımlı Mutantlar Supresor trnaya sahip özel konakçı sistemlerde çoğalır. 2-Isı Mutantları 3-Plak Morfolojisi Mutantları inaktif
18 4-Nodül Tipi Mutantlar Çiçek viruslarının ETY nin koryoallontoik membranda oluşturduğu mutasyonlara bağlı olarak değişebilir. 5 Antiviral Ajanlara Dirençli Mutantlar 1- Herpesvirus 2- Retrovirus 6- Enzim Kusurlu Mutantlar Viruslar için hayati önemi olmayan bazı enzimleri (Timidin Kinaz) kodlayan genlerde mutasyon oluştuğunda virus enfektivitesini koruyabilir fakat enzim kusurlu mutant oluşur örneğin Herpesvirus 7-Defektif İnterfere Edici Mutantlar Dedektif interfere edici mutantlar kendi başlarına çoğalamayan sadece orijin aldığı wild tip virusun varlığında çoğalabilen fakat bu wild tip virusun çoğalmasını engelleyen mutantlardır. B.REKOMBİNASYON Farklı iki virusun aynı konağı enfekte etmesi durumunda bu virusların nükleik asit dizinleri arasında karşılıklı değişimler olabilir. Yeni sentezlenecek nükleik aside yansıyan bu genetik değişimler REKOMBİNASYON olarak tanımlanır. Rekombinasyonlar genel olarak aynı genusta yer alan akraba viruslar arasında gerçekleşirken nadir durumlarda farklı ailelerdeki viruslar arasında gerçekleşir. Rekombinasyonlar çift iplikçikli RNA genomuna sahip viruslarda daha yüksektir. 3 Tip Rekombinasyon Vardır; 1.İntramoleküler Rekombinasyon Birbirinden farklı ancak yakın ilişkiye sahip iki virusun nükleik asitleri arasında baz dizinlerinin karşlıklı değişimini ifade eder. dsdnalarda daha sık görülür. 2.Reasorment Segmentli genoma sahip RNA viruslarının ikili enfeksiyonlarında viruslar arasındaki segment değişimine REASSORMENT denir. Reassorment türü değişkilikler de yakın ilişkili virus türleri arasında meydana gelir. Bu yeni tipe Reasortant adı verilir. Farklı influenzavirus türleri arasında şekillenen reassortment sonucunda antijenik shift adı verilen geniş çaplı değişimler meydana gelir. 3.Reaktivasyon Mutasyon vb nedenlerde inkaktif halde olan virusların ikili enfeksiyonlarında şekillenen rekombinasyonla aktif bir virus ortaya çıkmasıdır. Aynı virus türüne ait iki veya daha fazla inaktif virus arasında oluşan rekombinasyonla aktif virionun ortaya çıkması MULTİPLİCİTY Reaktivasyon olarak adlandırılır. Biri enfeksiyöz diğeri inaktif akraba iki virus arasındaki rekombinasyoan ise ÇAPRAZ reaktivasyon adını alır. C.TRANSDÜKSİYON Vİruslar aracılığıyla bir hücreye veya bakteriye ait genlerin başka hücreye veya bakteriye aktarılmasıdır. Özellikle fajlar tarafından bakteriyel genetik materyalin transferine olanak sağlaması açısından önemli bir olaydır. 2.VİRUSLAR ARASINDA GENETİK OLMAYAN ETKİLEŞİMLER Viruslar arasındaki genetik olmayan değişimler translasyon sonrası viral gen ürünlerinin değişmini ifade etmektedir. Bu tür değişimlerin virusların genetiğini değil virus fenotipini ve antijenitesini etkilemesi beklenebilir. 3 Önemli Değişim Söz Konusudur; 1-Komplementasyon Aynı hücreyi enfekte eden viruslar arasında gen değişimi olmaksızın gen ürünlerinin değişmini ifade eder. Bu sayede üreme yeteneği sergileyemeyen defektif veya inaktif virionlar aktif hale geçebilmekte veya daha yüksek titrede çoğalabilmektedir.
19 2-Fenotipik Karışım 3-Poliploidi İkili enfeksiyonlarda bir virusa ait nükleik asitin diğer virusa ait proteinleri içeren kapsid veya zarf ile paketlenmesinde fenotipik karışım ( Pseudotip) denir. İlk virusun nükleik asidinin tamamı ikinci virusa ait proteinlerden oluşan bir kapsidle paketlenmesine Transkapsidasyon denir Retroviruslar dışındaki tüm hayvan virusları haploid genoma sahiptir. Yani kromozomun tek kopyasını taşır. Özellikle zarflı viruslarda nadirde olsa aynı virusa ait birden fazla genomun veya nükleokapsidin bir virionda paketlenmesi söz konusu olabilir. Bu durum poliploidi olarak tanımlanır. 3.GENETİK DEĞİŞİMLERİN VİRAL ENFEKSİYONLARA ETKİLERİ 1- Yeni virus türlerinin ortaya çıkması 2- Hastalık üzerine etkileri 3- Hastalık epidemiyolojisine etkileri 4- Virülens değişikliği : Farklı virulense sahip suşlar şekillenir. 5- Aşılama Üzeirne Etkileri:Mutasyonalar etkisiyle virus yüzey proteinlerde farklılaşmalara bağlı olarak aşılama yoluyla elde edilen bağışıklığın koruyuculuk düzeyinde azalmaya yol açar. 6- Antiviral Ajanlara karşı direnç gelişmesi İnfluenza viruslarda ortaya çıkmaktadır. Bu virus grubunda antijenik drift ve antijenik shift olmak üzere 2 tip değişim gözlenir. Antijenik Drift Mutasyonların zaman içerisinde birikimi ile ortaya çıkar ve virusta küçük çaplı antijenik değişimlere yol açar. Antijenik Shift Değişimler ise segmentli yapıya sahip olan viral genoma reasorment ile başka bir influenza virusunun genom segmentine girmesiyle ortaya çıkar. BÖLÜM 6 VİRUSLARIN ÜRETİLMESİ Viruslar Neden Üretilir Virusları izole ve identifiye etmek için, Viruslar arası ilişkilerin ortaya konması için, Profilaktik ürünler elde etmek ve standardizasyonunu yapmak için, Serolojik testlerde kullanmak için, Hiperimmun veya tip spesifik serum elde etmek için, Epidemiyolojik ve patogenetik özelliklerini ortaya koymak için, Viruslar sadece canlı sistemlerde üretilir. Virusun ürediği bu sisteme KONAK adı verilir. Konak sistemler in vivo veya in vitro olarak iki temel grupta incelenir. In vivo sistem Deneme hayvanı, Embriyolu Tavuk Yumurtası (ETY) In vitro sistem Hücre kültürü İn Vivo Sistemler Deney Hayvanları Konvansiyonel Hayvanlar: Herhangi özel bakım be besleme programı uygulanmayan hayvanlar. Hiperimmun serum eldesi Spesific Pathogen Free (SPF) hayvanlar: Üzerinde çalışılan patojen ve buna ait serolojik yanıttan yoksun hayvanlardır. Özel bakım ve besleme uygulanır. Sürekli olarak üzerinde çalışılan patojen yönünden virolojik ve serolojik olarak kontrol edilirler. Proflaktik ürünlerin potens ve sterilite kontrolleri için kullanılırlar. Germ Free (GF) hayvanlar: Hiçbir patojen veya apatojen mikroorganizma taşımayan hayvanlardır. Kendileri gibi GF olan ebeveynlerden elde edilirler. Yem ve ortam havaları steril edilmek suretiyle verilir. Sürekli olarak kan ve tüm vücut sekret
20 ve ekskretleri tüm patojenler yönünden kontrol edilirler. Özel patogenez çalışmalarında kullanılırlar. EMBRİYOLU TAVUK YUMURTASI DİKKAT!! (Warning!!) Attention Virusa duyarlı hayvan türü, Virusa uygun inokulasyon yolu, Virusun saflığı, Virusun titresi, Kontrol gruplar, Göz önüne alınmalıdır. INOKULASYON: Virus veya infektif materyalin yandaki yollardan herhangi biri ile organizma dahiline verilmesi. INFEKSİYON: Virus veya infektif bir materyalin duyarlı bireye verilmesi veya doğal olarak girmesi olayıdır. HASTALIK: Virus infeksiyonu sonrası oluşan patolojilere bağlı olarak yaşamsal fonksiyon ve davranışlardaki normal dışı bulgular bütünüdür. EPRÜVASYON: Daha önceden immünize edilen bireylerin virulant virusla tekrar inokule edilmesidir. Yumurta Seçimi: Hastalıksız sürülerden döllü yumurtalar alınır. Beyaz renkli ve yaklaşık 5-6 g ağırlıkta olmaları arzulanır. İnkubasyonu: Özel inkubatörlerde (kuluçka makinası) saklanırlar. Bunlar 35-37 o C ısı ve % 40-70 oranında rölatif rutubete sahiptirler. İnkubasyon müddetince hergün canlılık kontrolü yapılır. Canlılık kontrolü karanlık bir ortamda ve yüksek güçlü bir ışık kaynağı altında yapılır. Başlangıçta sadece yumurta sarısı üzerinde dar bir alanda tespit edilen damarlar hergün artar. Göz küresi ve ekstremiteler belirginleşir. Embriyo hareketlenir. Ölü olan embriyolar hareketsiz, damarlar soluk gri renkte ve değişmeyen büyüklüktedir. Açılırsa çok pis kokar. İnokulasyon: Direkt embriyoya (iv, sc, icer, retrobulbar vb) veya aksesuar yumurta komponentlerine (CAM, CAK, AK, SK) yapılabilir. İnbubasyon ve Günlük Kontoller: Daha önce belirtildiği gibi yapılır. Virus üremesine bağlı olarak embriyo ölümü takip edilir. İlk 48 saat içindeki ölümler uygulama hatası olarak kabul edilir. İnfeksiyonun Takibi: Ölen veya öldürülen embriyoya ait sıvı ve doku örnekleri virus üremesi yönünden kontrol edilir. CAM Lokal damarlaşma, opasite, pox oluşumu İn Vivo Sistem CAK Sıvıdan hemaglutinasyon AK Sıvıdan hemaglutinasyon