1
2
Virolojinin Tarihcesi Virusların Tanımlanması Ve Yapıları Virusların Sınıflandırılması DNA Virusların Replikasyonu RNA Virusların Replikasyonu Viral Genetik Bakteriofajlar Onko Virusler 3
http://www.nature.com/nm/journal/v19/n7/fig_tab/nm.3248_f1.html Virusların Genel özellikleri Virus, latince zehir demektir. 4 http://www.nlv.ch/virologytutorials/classification.htm
E. Jenner (1796) VİRUSLARIN TARİHÇESİ Çiçek hastalığı için inek çiçeği virusunun kullanımı ile başladı (ilk tarihi olay) Charles Chamberland (1884) Porselenden yapılan fitreden bakterilerin geçemediğini gösterdi L.Pasteur (1885) Kuduz aşısının bulunması Dimitri Ivanowski (1892) Tutun muzaik hastalığına sebep olan etken filtreden gece bildiğini gösterdi. Bu hastalığın etkeni toksin olabileceğini düşünmüş. Martinus Beijerinck (1898-1900) Tütün mozaik etkeni filtre edilebilir. Fakat hala etken tam olarak bilinmiyor. 5
Loeffler and Frosch (1898-1900) Sığırlarda, şap hastalığına (foot-and-mouth disease) viruslerin neden olduğunu, Walter Reed (1900) Sarı humma (yellow fever) hastalığın etkeni, sivrisinekler tarafından taşınan ve filtre olabilen virusların neden olduğunu, Ellerman and Bang (1908) Tavuklarda lösemi hastalığın nedeninin bir virus olduğunu, Peyton Rous (1911) Tavuk kas tümörlerine bir virusun neden olduğunu, göstermişlerdir. Frederick Twort (1915) İlk defa bakterileri enfekte eden virüsleri (bakteriyofaj ya da fajları) izole etmiştir. 6
Felix d Herelle (1917) Bakteriyofajların varlığını, Plak deneyini ve Bakteriyofajların sadece canlı bakterilerde üredeklerini ortaya koymuştur. Salk 1954 Poliyo aşısını bulmuştur. Blumberg (1963) Tenin(1970) HBV yi tanımlamıştır. Retroviral RT enzimini tanımlamıştır. Monteigne, Gallo, Barre- Sinaussu(1983) HIV virusu tanımlanmıştır. Rock Hudson (1925-1985) Freddie Mercury (1946-1991) H1N1 2009 yılında tanımlandı. 7
VİRUSLARIN DÜNYASINDAYIZ. Tüm canlılar bir virus denizinde yaşıyorlar Virusler tüm canlıları infekte ederler Her gün milyonlarca virusu yiyip ve teneffüz ediyoruz. Dakikada 6 litre hava soluyoruz, günde binlerce gram yemek ve bunların içindeki kontaminantları tüketiyoruz, Her mililitre deniz suyunda 1 milyondan fazla virus partikülü içerir Bizler kendi genetik materyalimizin bir parçası olarak viral genomlarını taşırız. Viral infeksiyonlar türler arası bariyeri devamlı kırıp geçiş yapabiliyorlar -Sürekli yeni konaklar ararlar -Viral infeksiyonlar konaklarının evrimini etkiler Virusler için bugünün 'doğal konakları' evrim için bir ara konak olabilir 8
Dünya üzerinde virusların sayısı şaşırtıcı düzeyde Konak dışında çoğalamadıklarından, zorunlu hücre içi parazitlerine benzerler ama parazitlerden farklı olarak virusler gerçek organizma sayılmayan biyolojik birimlerdir. Diğer farklılıkların yanı sıra, virusların hücre zarı ve kendi metabolizmaları yoktur. 9
Virusler Hakkında Genel Bilgi Virusler organizmada hastalık yapabilen en küçük canlı enfeksiyon etkenleridir. Büyüklükleri 20-400 nm arasında değişmektedir. Morfolojik yapıları ve genel özellikleri yönünden diğer mikroorganizmalardan büyük farklılıklar gösterirler. Bakteri, protozoa ve mantarlarda olduğu gibi tam bir hücre yapısı içermezler. Yalnız başlarına yaşamak için gerekli olan enerjiyi ve makromoleküllerini sentez edemezler. Bu nedenle virusler tamamen enfekte ettikleri hücrelerin metabolik sistemlerinden yararlanırlar. Yani zorunlu hücre içi paraziti olarak yaşamlarını devam ettirirler. Canlı hücrelerin dışında yaşamlarını sürdürmeleri mümkün değildir. Canlı hücre dışında metabolik aktivite gösteremezler. Ancak hücre içine girdikten sonra hem kendi, hem de hücrenin metabolik yollarını kullanırlar. Bu nedenle virusler hücre dışında metabolik olarak inaktif, hücre içinde ise canlı olarak kabul edilirler. 10
Virusların Önemi 1. Bitki, hayvan ve insanlarda pek çok hastalığa neden olurlar Bazı virusler, kolayca aşı ile kontrol edilir Kabakulak, Kızamık, Çiçek, Çocuk Felci Bazı viruslerin aşı ile kontrol edilmesi zordur Retroviruses (HIV: ssrna dsdna) Grip 2. Biyoteknolojinin vektörleri olarak kullanılır Bir konakçı hücrenin kromozomuna terapötik geni eklemek için kullanılır 11
Virusleri Bakterilerden ve Diğer Mikroorganizmalardan Ayıran Özellikler Büyüklük Genomik yapı Metabolik aktivite Çoğalma Üreme ortamı Filtrelerden geçme Hücre organelleri Antibiyotiklere duyarlılık İnterferona duyarlılık Antijenik özellik Mikroskobik özellik 12
Genomik Yapı Viruslerde tek bir nükleik asit bulunmakta olup, - DNA ya da RNA'dan oluşur. Bakterilerde ve diğer mikroorganizmalarda ise; - hem DNA, hem de RNA birlikte bulunmaktadır. 13
Metabolik Aktivite Virusler metabolik aktivite bakımından inert partiküllerdir. Yani tek başlarına metabolik aktivitelerini sürdürecek enzimleri bulunmamaktadır. Bu yüzden yaşamlarını sürdürebilmeleri için mutlaka canlı bir hücreye ihtiyaçları bulunur. Hayatlarını devam ettirebilmeleri için canlı hücrelerin metabolik sistemlerinden faydalanırlar. Bakterilerin ve diğer mikroorganizmaların ise metabolik faaliyetlerini sürdürebilecekleri enzimleri bulunur. Bu yüzden bakteriler ve diğer mikroorganizmalar hücre dışında da canlı kalabilmektedirler. 14
Çoğalma Virusler yalnızca canlı hücreler içerisinde replikasyon denilen, nükleik asidin kopyasının Virusler kendi komponentlerini ayrı ayrı oluşturduktan sonra bu yapıların bir araya gelmesi ile replike olurlar çıkarılması şeklinde, yani eşleşme yoluyla çoğalırlar. Diğer mikroorganizmalar ise ikiye İkiye bölünme şeklinde çoğalmazlar bölünerek, ya da mitoz ve mayoz yoluyla çoğalırlar. 15
Üreme Ortamı Virusler yalnızca canlı hücrelerin bulunduğu hücre kültürlerinde ya da embriyonlu yumurtada üreyebilirler. Buna karşılık bakteri ve diğer mikroorganizmaların büyük çoğunluğu cansız besleyici maddelerden hazırlanan yapay besinlerde kolaylıkla üreyebilirler. 16
Filtrelerden Geçme Viruslar bakteriyolojide kullanılan filtrelerden (0,45 µm) küçük olmaları nedeniyle geçebilirler. Bakteriler ve diğer mikroorganizmalar ise, büyük olmaları nedeniyle bu filtrelerden geçemezler. Virusler (0,20 µm) geçemezler 17
Hücre Organelleri Bakterilerde ve diğer mikroorganizmalarda ribozom, endoplazmik retikulum, mitokondri, golgi aygıtı gibi hücre organelleri bulunmasına karşılık, viruslerde bu organellerden hiç birisi bulunmaz. 18
Antibiyotiklere Duyarlılık Antibiyotikler bakteriler üzerine etkili olup, üremelerini durdurmakta ya da ölümüne yol açmaktadır. Virusler ise antibiyotiklerin varlığından hiç etkilenmezler. Yani antibiyotik varlığında yaşamlarını sürdürürler. 19
İnterferona Duyarlılık Bakteriler genellikle interferonun olumsuz etkisinden etkilenmemesine rağmen, Virusler interferon varlığında üremelerini sürdüremezler. 20
Antijenik Özellik Virusler daha iyi antijenik özellik göstermekte olup, organizmada daha kuvvetli ve daha kalıcı bir antikor yanıtı oluştururlar. Bakteriler ise daha zayıf antijenik özellik göstermekte olup, daha kısa süreli antikor yanıtı meydana getirirler. 21
Mikroskobik Özellik Virusler çok küçük olmaları nedeniyle ışık mikroskobunda görülmeleri mümkün değildir. Ancak en büyük virusler hücreler içerisinde noktacıklar şeklinde fark edilebilirler. Bu yüzden virusların incelenmesinde büyütme gücü daha fazla olan elektron mikroskobu kullanılır. Bakteriler ve diğer mikroorganizmalar ise ışık mikroskobu ile görülebilirler. 22
Mikroskop Elektron mikroskop Işık mikroskop 23
Boyutları nanometre (nm) ile ölçülür. o Bundan dolayı ışık mikroskobunda görülmez. o Elektron mikroskobunda görülür. 1µ=1000nm 1mm=1000 000 nm Viruslerin büyüklükleri 20-300 nm arasında değişir. 20 nm büyüklüğünde en küçük olan Parvovirus B19 Picornaviruslar En küçük chlamydia elementer cisim 300 nm büyüklüğünde olup Prokaryotlar (bakteriler) * En büyük virus Poxvirus büyüklüğündedir 200-2000 nm Eukaryotlar (mantarlar, protozoonlar) > 2000nm 24
300 nm büyüklüğünde 20nm büyüklüğünde en küçük olan 25
Özellik Bakteri Riketsiya Mikoplazma Klamidya Virus >300nm çap + + + + Çoğunluğu 300 nanometreden küçük Cansız ortamda üreme + - + - - Bölünerek Çoğalma + + + + - DNA ve RNA + + + + DNA veya RNA bulunur İnfeksiyöz nükleik asit - - - - + Ribozom + + + + - Metabolizma + + + + - Işık mikroskobu ile görülme + + + + (sadece çiçek virusları görülebilir) Filtreleri geçebilme özelliği (0,45 um) - - - - + Tablo, viruslar ve diğer mikroorganizmaların bazı özelliklerini göstermektedir 26
Elektron Mikroskobu İnsan Gözü Işık Mikroskobu 0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 1 cm 0,1 m 1 m 10 m 100 m 1 km 10 9 (nm) = 1 metre 10 6 (µm) = 1 metre 100 (cm) = 1 metre 1000 (m) = l kilometre (km) Atomlar Antikor karbon DNA Protein virus Kloroplast İnfluenza virusü Bakteri Hayvan ve Bitki Hücreleri Mitokondri Zigot Kurbağa yumurtası Eritrosit Fare İnsan Karınca Hayvan Hücresi Polen Zigot Balina Virusler bakterilerden ve diğer mikroorganizmalardan daha küçüktürler. Bakteriler ve diğer mikroorganizmalar mikrometre (µm) ile ölçülürken, virusler nanometre (nm) ile ölçülürler. Virusların büyüklüğü yaklaşık 20-400 nm arasında değişirken, bakteriler ortalama 1000 nm, yani 1 mikron büyüklüğündedir. Virusların en büyüğü dahi, en küçük bakteriden daha küçük veya aynı boyuttadır. Yani 1 nm, 1 mm'nin milyonda biri büyüklüktedir. Lipid Logaritmik ölçekte boyutları Bakteri Bitki Hücresi Işık Mikroskop Kurbağa Yumurtası En küçük bakteri olarak 300 nm büyüklüğündeki klamidya elemanter cisimciği, en büyük virus olan poxvirus boyutundadır. Elektron Mikroskop 27
28
VİRAL YAPILAR TERMİNOLOJİ Virion: Tüm virus partikülü ya da İnfektif virus partikülü (Virion) olarak tanımlanır. Viroid: Viruslardan farklı olarak değerlendirilen bir yapıdır. Viroid belirgin bir protein tabakası bulunmayan genellikle sadece infeksiyöz nükleik asitten ibaret yapılardır. Viroidler çok küçük (200-400 nükleotit), çomak benzeri RNA molekülleridir. Yüksek düzeyde sekonder yapı içerirler. Kapsit ve zarf bulunmaz. Sadece tek nükleik asid molekülü bulunur. Viroidler yalnız bitkilerde bulunmuştur ve genellikle bitkileri hastalandırır. Hayvanlarda ve insanlarda bazı hastalıklarda viroidlerden şüphelenilmektedir. Virusoid: yaklaşık 1000 nükleotit içerirler. Başka bir viral kapsid veya virus ile beraber bulunarak genellikle bitkilerde infeksiyon oluştururlar. Defektif virus: Bazı virusların genomunda değişiklikler oluşabilir. Değişiklik sonucu bu viruslar infeksiyon oluşturamaz hale gelebilir. Bunlar satellitler ve viroidler gibi yardımcı bir virusa gereksinim duyarlar. Satellit virus: Küçük RNA molekülleri olup infeksiyon oluşturabilmek için kesinlikle başka bir yardımcı virusa gereksinim duyarlar. Birçok Satellit bitkilerde infeksiyon oluşturur fakat çok azı baklteriyofaj ve hayvan hücresinde bulunmuştur. Örneğin Dependovirus genusu adenoviruslarla birlikte bulunmuştur. Satellitler, tek ipliklidir ve yaklaşık 500-2000 nükleotitden oluşur. Defektif virus genomunun aksine satellit genomu ile yardımcı virus genomu arasında benzerlik yoktur veya çok azdır. 29 Pseudovirionlar: Kapsidin içinde viral DNA yerine konak hücrenin DNA sı yer alır. Hücreleri enfekte edebilirler ancak replike olmazlar.
Prion: Protein benzeri yapıdaki infeksiyöz partiküllere verilen bir isimdir. 250 kadar aminoasitten oluşmuştur. Nükleik asit içermez. PrP c proteini (Normal Functions of prion protein PrPc) beyin dokusunda diğer dokulara oranla 50 kat daha fazla bulunur. Prionlar normal hücrelerde PrP C (normal prion) olarak bulunur. Ancak prionun yapısının değişimi (ikiye katlanma) ile PrP SC (scrapie; infektif prion;) oluşmakta ve bu değişen prion hastalığa neden olmaktadır. İmmun yanıtı uyarmazlar Isı, dezenfektanlar ve radyasyonla inaktivasyona ciddi derecede direnç gösterirler. İnfektif Prionların hayvanlarda ve insanlarda önemli dejeneratif spongiform sinir sistemi hastalıklarına neden oldukları bildirilmiştir. Hastalığın hayvanlarda olan şekli "deli dana hastalığı" veya " bovine spongiform ensefaliti (BSE)", insanlarda olan şekli ise Jakop-Creutzfeldt Hastalığı (JCH) olarak adlandırılmalıdır. Özellikle İngiltere'de bazı şüpheli ölüm olaylarının bu hastalığa bağlanması bu hastalığın hayvanlarda ve insanlarda salgın halini aldığını gösterdi. 30
Hayvan ve insanlarda görülen TSE ler (prion hastalıkları) (TSE-Transmissible spongiform encephalopathy: TSE-Bulaşıcı süngerimsi ensefalopati) Hayvan Hastalıkları -Scrapie (koyun ve keçi) -Transmissible mink encephalopathy (mink ve vizon) -Chronic wasting disease (CWD) (geyik) -Bovine spongiform encephalopathy(bse) (sığır) -Feline spongiform encephalopathy (kedigiller) İnsan Hastalıkları Sporadik: -Creutzfeldt- Jakob Hastalığı (scjd) -Sporadic fatal insomnia Kalıtsal: -Ailesel Creutzfeldt- Jakob hastalığı (fcjd) -Fatal familial insomnia (FFI) -Gerstmann-Sträussler-Scheinker hastalığı Kazanılmış: -İatrojenik Creutzfeldt-Jakob hastalığı İnfeksiyon: -Kuru -Yeni varyant Creutzfeldt- Jakob hastalığı (vcjd) 31
Bu hastalık prion denilen protein parçaçıklarının neden olduğu uzun bir kuluçka dönemini takiben ortaya çıkan beyin fonksiyonlarının bozulması hızlı yaşlanma ve ölümle sonoçlanan bir enfeksiyon hastalığıdır.hastalığın yiyeceklerle bulaştığını gösteren deliller vardır.genellikle ileriki yaşlarda ortaya çıkan hastalık en sık 57-62 yaşlarında görülür. Hastalığın en sık rastlanan belirtileri: uykusuzluk depresyon kişilik değişiklikleri hafıza kaybıdır. Bu bulguların ardından kısa bir sürede hızlı bir bunama konuşamama yürüme zorlukları kas seğirmeleri ve kramplar görülür. Hasta genellikle 6-12 ayda mental ve fiziksel fonksiyonlarını kaybeder. Hastalık ölümle sonuçlanır. Kesin tanı beyin dokusundan biopsi yapılarak konulur. Hastalığın bugün için kesin tedavisi mümkün değildir. Ancak hasataların şikayetlerini azaltmaya yönelik tedavi uygulanmaktadır. Bir porsiyon hayvansal ürünle bulaşma riski 10 milyarda bir olarak ölçülmüştür. Sakatat ve sosis gibi ürünler riski yükseltir. Süt ve süt ürünlerinde risk tespit edilmemiştir. Kan ve kan ürünleri ile bulaşmayla ilgili kanıt yok. 32
Fiziksel ve kimyasal inaktivasyonlara dirençlidir Sadece; 1N NaOH de, oda sıcaklığında 1 saat bekletme %5 lik hipokloritte Yüksek ısıdaki buhar otoklava dayanıksız (132 ºC de 4.5 saat) 33
TANI VE KORUNMA TANI Premortem : Klinik belirtilerle; Familyal hastalıklarda moleküler yöntemlerle (PCR) lökositlerden elde edilen DNA lardan PRP gen mutasyonları bakılabilir. BOS da, Western Blotting veya iki boyutlu elektroforez yöntemi ile 14.3.3 proteini olguların %93 ünde saptanabilir. Postmortem Histopatoloji -Tanıda altın standart Deney hayvanlarına bulaştırmak, özellikle transgenik farelere 34
Sınıflandırma Virusler Kingdom üyesi olarak sınıflandırılmıyor? Beş Kingdom Sınıflandırma Sistemi Monera (Monera: Eubacteria ve Archeobacteria) Poristalar (Protista) Mantarlar (Fungi) Bu sınıflandırma sistemi içinde yer almıyorlar Bitkiler (Plantae) Animalia (Hayvanlar) 35
1. Hastalığın adı: Örneğin; Measles virus, smallpox virus Virusların Sınıflandırılması (Sınıflandırma kriterleri) Çeşitli yaklaşımlar, (binom isimlendirmeye uymayan) türetilmiş: 2. Hastalığın ilk bildirilen yerlere göre sonra adlanadıma yapılır Örneğin; Newcastle disease virus, Ebola virus, Norwalk virus, Bunyaviridae 3. Konak ve hastalık belirtileri Örneğin; Tütün mozaik virusu, cauliflower mosaic virus, brome mosaic virus 4. Latin ve Yunan Kelimelerinden verilen isimler Örneğin : Coronaviridae crown (Taç) Parvoviridae small (Küçük) 5. Virusü keşfeden araştırıcının ismi Örneğin : Epstein-Barr virus 6. Hastalığın çıkış noktasına göre. Örneğin : Dengue virus (Kötü ruh), influenza virus (Kötü hava) 7. Yukarıdki kombinasyonlar Örneğin : Rous Sarcoma virus 36
Virusler Keşfedilmeden Önce Dermotropic enfekte cilt hücresi Neurotrophic enfekte sinir hücresi Viscerotropic enfekte sindirim sistemi Pneumotropic enfekte solunum sistemi 37
Virusler Keşfedildikten Sonra Virusların nükleik asitlerinin tipi ve yapısı Çoğaltma yöntemleri Konak çeşitliği Kimyasal ve fiziksel özellikleri 38
Virusların Sınıflandırılması Aşağıdaki kriterler virusların sınıflandırılması için kullanılır: 1. Morfoloji: Kapsidin yapısı -Zarflı -Zarfsız 1. Virusün Büyüklüğü 3. Konağın Çeşitliği / Tipi: I. Bakteriyofajlar II. Bitki hücrelerini enfekte eden virusler III. Hayvan hücrelerini enfekte eden virusler a.dermotrophic b.neurotrophic 4. Genom kompozisiyonu DNA / RNA ds/ss DNA and ds/ss RNA 39
Virusların Sınıflandırılması Virus sınıflandırılması virusünün yapısal ve kimyasal bileşimi ile belirlenmiştir. Virus aselüler hücre - Taksonomik sınıflandırma kullanılarak kategorize edilemez. Uluslararası virus Taksonom Komitesi (UVTK): Virus sınıflandırmasını yapmaktadır Baltimore Sınıflandırma Sistemi. 40
Virusların Sınıflandırılması/Adlandırılması Uluslararası Virus Taksonom Komitesi (UVTK), 1990'ların başında, virusların adlandırılması ve sınıflanması için çeşitli kurallar geliştirerek uygulamaya koymuştur. Günümüzde de virus türlerinin adlandırılması ve bu sistem içinde yapılmaktadır. UVTK sınıflandırması, takson yapısına sahip olması gibi özellikleriyle biyolojik sınıflandırma yöntemleri ile çeşitli benzerlikler taşısa da bazı farklarla onlardan ayrılır: UVTK sınıflandırması takım seviyesinden başlar ve tür seviyesine kadar iner. Geçerli seviyeler, ilgili takson son ekleri parantez içinde belirtilmiş halde, şöyledir: Takım (-virales) Familya (-viridae) Herpesvirida Alt familya (-virinae) Herpesvirinae Cins (-virus) Herpesvirus Tür (-virus) Herpes simplex 41
Virusların MORFOLOJİK YAPILARI Virusler çok küçük olmalarına, ilk bakışta basit bir yapı içeriyormuş gibi görünmelerine rağmen, ayrıntılı şekilde incelendiklerinde çok iyi bir morfolojik organizasyona sahip oldukları görülmektedir. 42
Virusların Büyüklük ve Şekli Virusların şekilleri sıklıkla yumurta, çomak, mermi veya tuğla şeklindedirler. Aslında virusler tam bir geometrik simetri gösteren karmaşık yapıya sahiptirler. Tüm virusler kapsid adı verilen koruyucu bir tabaka ve bir nükleik asit genomundan oluşur. Virus taneciklerinin biçimini virusün protein örtüsündeki kapsid denilen alt birimlerin dizilişi belirler 43
Nükleik Asid: Virusler DNA veya RNA ya sahiptir 1. virus genleri lineer veya dairesel olabilir. 2. Tek veya parçalı olabilir 3. Tek veya çift iplikçik şeklinde olabilir Virusların Yapısı Core (Kor) Tegument Kapsid: Virusün genetik materyalini saran ve onu koruyan protein kılıftır. 1. Hücreden hücreye nükleik asit taşır 2. Nükleik asidi hücrenin nükleaz enzimlerinden korur 3. Konak hücrede spesifik reseptöre bağlanır (zarfsız viruslarda) 4. Antijeniteyi belirler Tegument Nükleik Asid Kapsid Kapsomer Protein Yapısında Zarf Membran Proteini Spike protein Fig 1. Hayvan virusların yapısının şematik bakış ** Tüm viruslarda bulunmaya bilir Nucleocapsid Viral Zarf ** Nükleokapsit:Kapsid, içindeki nükleik asit ile birlikte Nükleokapsit adını alır. Bazı viruslarda, kapsid lipoprotein yapıda bir zarfla çevrili olabilir. Kapsid + genom = nükleokapsid Kapsomer: Kapsid kendisini oluşturan Kapsomer denilen protein yapıda ünitelerden oluşmuştur. Peplomer : Zarfda bulunan özgül glikoproteinler Tegument: Zarflı viruslarda zarf ile kapsid arasında kalan mesafe Core : kapsid içinde N.A lerin proteinlerle ya da replikasyon enzimleri ile oluşturduğu yapı Matriks proteini (M): Zarfta bulunan diğer bir protein de matriks proteini (M) olarak bilinir. Matriks proteini virion yapısını sağlamlaştıran bir proteindir. 44
Genomik Yapı Virusün en iç kısmında yani virusün özünde bulunan, viruse ait genetik bilgiyi taşıyan nükleik asit kısmıdır. Virusün yapısal ve yapısal olmayan proteinleri için gerekli genetik şifreyi taşır. Küçük viruslerde viral genom 3-4 gen taşırken, büyük viruslerde bu sayı 200-300'e ulaşır. Nükleik asit virusün cinsine göre ya DNA, ya da RNA'dan oluşmaktadır. Nükleik asitler ya tek iplikcikli ya da birbiri üzerine katlanmış çift iplikcikli yapıda olabilir. Nükleik asitler tek molekül halinde olabileceği gibi, parçacıklar halinde de bulunabilirler. Görünüm olarak düz ya da çembersel şekilde kıvrılmış olabilirler. Tüm bu özellikler virusün cinsine ve türüne göre değişmektedir. 45
Bütün RNA viruslarınin nükleik asitleri linear yapı gösterir. DNA virusların de ise hem linear hem de çembersel nükleik asit yapısı görülür. Çeşitli tipteki nükleik asitlerin şematik görünümleri viruslerde nükleik asit yapıları düzlemsel (linear) ya da çembersel yapıda olabilir. Tek İplikçilikli Linear Bir çok virus nükleik asidi virion içerisinde tek molekül halinde Çift İplikçilikli Linear DNA viruslarınde parçacıklı genom görülmez. Çift İplikçilikli Çembersel DNA viruslerinden Papovavirus ve Hepadnavirus grubu çembersel DNA içerir. Tek İplikçilikli Parçacıklı Bazı virüsler de ise genom parçacıklı olarak görülür. Çift İplikçilikli Parçacıklı DNA viruslarınde parçacıklı genom görülmez. 46
Viral Zarf Kapsid Zarf Glikoprotein 47
Kapsid Viral genomu çevreleyen, protein yapısında kılıfa kapsid adı verilir. Kapsidi oluşturan her bir yapısal üniteye, yani yapı taşlarına kapsomer adı verilir. Bu kapsomerler farklı viruslerde farklı şekilde dizilmiş olup, bu dizilimler virusların simetrik yapılarını oluştururlar. Bu simetrik yapı ise viruslara şeklini vermektedir. Tegument Nükleik Asid Kapsid Kapsomer Protein Yapısında Zarf Membran Proteini (peplomer) Spike protein Nukleokapsid Viral Zarf * Fig 1. Hayvan virüslerinin şematik yapısı * Tüm viruslarda bulunmayabilir 48
Kapsid Morfolojisi Virusler kapsitlerinin oluşturduğu simetrik yapıya göre 3 önemli gruba ayrılırlar: 1 İkozahedral Simetrili virusler 2 Helikal Simetrili virusler 3 Kompleks virusler 49
1-İkozahedral Simetrili Virusler Kübik simetrili virusler olarak da adlandırılırlar. Bu tür simetri yapısı 20 eşkenar üçgen şeklinde dizilen kapsomerlerin birleşmesiyle oluşan, 12 köşesi bulunan bir simetri yapısıdır. 50
İkozahedral Simetri Yapısının Görünümü Şematik Görünüm Elektron mikroskopik görünüm 51
2-Helikal Simetrili Virusler Helezon yapılı virusler olarak da adlandırılırlar. Bu tür simetride kapsomerler nükleüsün etrafında bir eksen boyunca üst üste kıvrılarak boru şeklinde dizilmişlerdir. Yani bir nevi yay ya da helezon oluşturmuşlardır. Şematik Görünüm Helikal simetri içeren virusların kapsomerleri tek bir polipeptidden oluşmuştur. Helikal simetrili kapsidler yalnızca RNA viruslerinde bulunmaktadır. İnsanda hastalık oluşturan bütün helikal simetrili virusler zarflıdır. Elektronmikroskopik Görünüm 52
3-Kompleks (Karmaşık) Yapılı Virüsler Bazı virusler belirgin bir simetri yapısı göstermezler. Bunların daha karmaşık ve daha farklı bir kapsid yapıları vardır. En büyük virüs olan Poxvirusler ve Filoviruslar bu gruptadır. Poxvirusların dış kılıfı lipid ve proteinden yapılmış ünitelerden oluşmuştur. Bu yüzden diğer viral zarflardan farklı görülürler. İç kısımlarında ise çok iyi yapılanmış bir genom ile birlikte kompleks proteinler ve enzimler yer alır. Şematik Görünüm Elektronmikroskopik Görünüm 53
Çeşitli virusların elektron mikroskopundaki görünümleri İkozahedral Simetrili virus Helikal Simetrili virus Kompleks virus Helikal Simetrili virus 54
Çeşitli virusların elektron mikroskopundaki görünümleri 55
VİRAL KAPSİDİN GÖREVLERİ Virus partikülüne morfolojik karakterini verir. Viral nükleik asidi çepeçevre sararak dış etkilerden ve nükleazlardan korur. Viral nükleik asidin paketlenmesi için uygun bir kılıf oluşturur. Viruse antijenik özelliğini verir. Virusün konak hücreye olan özgüllüğünü sağlar. 56
Nükleokapsid Viral nükleik asit ve kapsitden oluşan viral yapıya nukleokapsid adı verilir. Basit bir virus yalnızca nukleokapsid şeklindedir. Bu tür viruslere aynı zamanda çıplak virusler adı da verilmektedir. Çıplak viruslerde zarf bulunmaz. Bu virusler içinde bulundukları hücrenin parçalanarak otoliz olması sonucu hücreden ayrılırlar. 57
Matriks Proteinleri M proteinleri olarak da adlandırılan matriks proteinleri, glikoprotein çıkıntıların taban kısmında, virusü çevreleyen proteinlerdir. Bu proteinler bir çok hidrofobik bağlarla zarfın lipit tabakasına bağlanırlar. Tegument Nükleik Asid Kapsid Kapsomer Protein Yapısında Zarf Membran Proteini Spike protein Fig 1. Hayvan virusların yapısının şematik bakış * Tüm viruslarda bulunmayabilir Nucleocapsid Viral Zarf * Matriks proteinleri virusların hücre membranından tomurcuklanmasında önemli rol oynarlar. 58
Zarf Bazı viruslerde nukleokapsidin çevresini lipit yapısında bir zarf çevreler. Bu tür viruslere zarflı virusler adı verilir. Bu virusler içinde üredikleri hücreden tomurcuklanma ile ayrılırlar. Zarflarını tomurcuklanma sırasında hücre membranından ya da nukleus membranından alırlar. Zarflı virusler lipit içermeleri nedeniyle eter ve kloroform gibi lipit eriticilere duyarlıdırlar. Viral zarf konak hücre membranından köken aldığı için, viral zarfta da hücre membranında olduğu gibi bir lipit tabaka ve viruse özgül fonksiyonları olan proteinler bulunur. 59
Viral zarf üzerinde bulunan proteinler başlıca iki grup altında incelenirler. A Glikoproteinler B Matriks proteinleri 60
Glikoproteinler Zarf üzerinde bulunan dikensi çıkıntılar olup, peplomer olarak da adlandırılırlar. Transmembran proteinleridir. Bunların çok çeşitli görevleri vardır. Virusün konak hücreye adsorbsiyonunu ve penetrasyonunu sağlar. Core (Kor) Tegument Yani virusün konak hücreye tutunmasında ve hücreyi delerek içeri girmesinde önemli rol oynarlar. Kapsomer Tegument Nükleik Asid Kapsid Protein Yapısında Zarf Membran Proteini Spike protein Fig 1. Hayvan virusların yapısının şematik bakış ** Tüm viruslarda bulunmaya bilir Nucleocapsid Viral Zarf ** Kuduz virusünde beyin hücrelerinde asetil kolin reseptörlerine bağlanarak nörotoksik etki gösterir. Bazı viruslerde eritrositlere bağlanarak viruse hemaglutinasyon yapma yeteneğini kazandırır. Bu tür glikoproteinler hemaglutinin olarak adlandırılır. Bazı viruslere füzyon yapma ve hemoliz yapma yeteneği kazandırır. Influenza virusünde ise nöroaminidaz etkisi gösteren glikoproeinler mevcuttur. Virus bu sayede üst solunum yolunda bulunan musin tabakasını eriterek hücrelerin yüzeyini açığa çıkarır. Böylece yüzeyi açığa çıkmış hücrelere virus daha kolay adsorbe olur. 61
Zarfın Fonksiyonları 1. Peplomer ve spike lar hücre reseptörlerini tanır 2. Virusun hücreden çıkmasına yardımcı olur 3. Segmentli genomlarda segmentin bir arada tutulmasına yani parçalanmamasını sağlar 4. Spike lar antijenik özellikte ve antikor oluşumunu sağlarlar Tegument Core (Kor) Tegument Peplomer Nükleik Asid Kapsid Kapsomer Protein Yapısında Zarf Membran Proteini Spike protein Fig 1. Hayvan virusların yapısının şematik bakış ** Tüm viruslarda bulunmaya bilir 62 Nucleocapsid Viral Zarf **
Viral glikoproteinler Virusların Zarfı Tomurcuklanarak virusun zarfa sahip olması Konağın sitoplazmik membranından kesiti Bazı virusların, Zarflı, ve zarfsız olduğunu belirtmek gerekir. Hücre içinde gelişmelerini tamamlayan virionlar olgunlaşma sırasında bir zarf ile çevrilirler. Zarfın kaynağı aslında hücre membranıdır. Virion hücreden ayrılırken, membrandan tomurcuklanarak geçerken, bir zarf ile kuşatılır. Zarf lipid ve protein yapıdadır. Zarf lipidleri hücre kaynaklıdır. Zarf proteinleri ise virus genomu kontrolünde sentezlenir. Zarftaki proteinlerden biri glikoprotein yapısında olan peplomerlerdir. Çıkıntı şeklinde olan peplomere, spike (S) (çıkıntı) denilir. Peplomerler elektron mikroskopta zarf dışına taşan, ince çıkıntılar halinde görülürler. Zarflı viruslardan tavukların Newcastle hastalığı virusunda bu çıkıntılar çok belirgindir. 63
Peplomer iki tiptir. Bunlar Hemaglutinin ve Neuraminidaz olarak adlandırılır. Bu iki peplomer tipi elektron mikroskopta ayırt edilemez. Fakat hemaglutinin ve neurominidaz peplomerlerin fonksiyonları farklıdır. Hemaglutinin bazı tür viruslarda çeşitli hayvan türlerine ait alyuvarları aglutine eden yapıdır. Neurominidaz bir enzimdir. H1N1 Domuz Gribi H2N2 Asya Gribi H5N1 Kuş Gribi H2N3 İnfluenza Gribi H3N2 Fujian Gribi zarf Kapsid İnfluenza A Hemaglutinin Neurominidaz RNA segmenti 64
http://ecdc.europa.eu/en/healthtopics/documents/0905_pandemic_influenza_pandemics_of_influenza.pdf Asya Gribi Domuz Gribi Asiya Gribi Domuz Gribi Canine Virus Fujian Gribi Domuz Gribi 65
Baltimore sınıflandırması: Notable awards: NAS Award in Molecular Biology(1974) http://www.bbe.caltech.edu/content/david-baltimore 1971 yılında ortaya konmuştur Virusların hürcedeki replikasyon durumuna göre yapılır Baltimore sınıflandırması, virusleri : nükleik asit türü (DNA ya da RNA), nükleik asiti ipliği sayısı (tek iplikli ya da çift iplikli) çoğalma yöntemine göre yedi gruptan birinin içine yerleştirir. 66
Baltimore sınıflandırmasının sunduğu yedi grup; Grup I- Çift İplikli DNA virusleri (dsdna) Grup II- Tek İplikli DNA virusleri (ssdna) Grup III- Çift iplikli RNA virusleri (dsrna) Grup IV- Tek iplikli, pozitif / RNA virusleri (+ssrna) Grup V- Tek iplikli negatif /RNA virusleri (-ssrna) Grup VI -Tek iplikli revers transkripsiyon yapan RNA virusleri (ssrna-rt) Grup VII- Kısmı çift iplikli revers transkripsiyon yapan DNA virusleri (dsdna-rt) 67
Çift iplikli DNA Tek iplikli DNA Çift iplikli RNA Pozitif polariteli tek iplikli RNA virusleri Negatif polariteli tek iplikli RNA Ters transkripsiyon yapan RNA Ters transkripsiyon yapan DNA https://www.docsity.com/en/news/biology/visual-based-explanation-genomic-replication-viruses Proteinler 68
Viral Yaşam Döngüsü Tüm viruslerin : Reseptore bağlanması 1. Konak hücresine tutunması, 2. Konakçı hücrenin içerisine viral genomunun girmesi, 3. Viral genomun replike olması, 4. Viral proteinlerin sentezlenmesi, 5. kapsidlerinib birleştirilmesi, 6. Konakçı hücreden virusların serbest kalması, gereklidir Hücreye giriş Viral genomun serbest kalması Nükleik asit ve protesin sentezi Montaj Serbest kalma Hedef hücre 69
Virion İçi Enzimler Virusler viral replikasyonda rol oynayan bazı enzimleri içerirler. Bunlar viral genler tarafından kodlanırlar. Bu enzimler : RNA polimeraz enzimi DNA polimeraz enzimi Revers transkriptaz enzimi 70
Virion İçi Enzimler RNA Polimeraz Enzimi : Viral RNA'yı mrna şekline transkribe eder. Bu enzim yalnızca tek iplikli revers transkripsiyon yapan RNA virüslerinde bulunur Bu enzim insan ya da hayvan hücresinde bulunmaz. DNA Polimeraz Enzimi : DNA'dan DNA sentez eden bir enzimdir. DNA viruslerinde bulunur. Revers Transkriptaz Enzimi : RNA'dan DNA sentezini yöneten bir enzimdir. Bu enzim sayesinde hücre içerisine giren virus RNA'dan çift iplikçikli DNA oluşturarak, yeni oluşan bu DNA'nın hücre kromozomu ile entegre hale gelmesini sağlar. Retroviruslerde bulunan bir enzimdir. 71
Virusların Kimyasal Yapıları Viral proteinler Viral nükleik asit Viral lipidler Viral karbonhidratlar 72
Viral Proteinler Kapsomerler kapsidlerin protein yapısının temel yapı taşlarıdır. Bu protein tabakasının virusün varlığını devam ettirebilmesi, için oldukça önemli görevleri vardır. Bunlar viral nükleik asidin bir hücreden diğer hücreye aktarılmasında önemli görev alırlar. Nükleik asitleri çepeçevre kuşatarak vücut içerisinde nukleaz enzimlerine karşı korurlar. Virus partikülüne simetrik yapısını verirler. Ayrıca viruse antijenik bir yapı kazandırırlar. Bu özelliklerinden yararlanılarak aşı hazırlanmasında ve viral hastalıkların tanısında bu proteinlerden yararlanılır. Bazı virusler virion içerisinde protein yapısında olan enzimler içerirler. Bu enzimler oldukça küçük miktarlarda bulunurlar. Virionun konak hücreye girmesinin ardından viral replikasyonun başlatılmasında çok önemli rolleri vardır. 73
Viral Nükleik Asit Nükleik asitlerin tipi ve moleküler ağırlığı her virus grubu için spesifik özelliktedir. Örneğin viral genomun moleküler ağırlığı DNA viruslerinde 1.5x10 6-200x 10 6 arasında, RNA viruslarınde ise 2 x 10 6-15 x 10 6 arasındadır. Pozitif polariteli virusler konak hücre için doğrudan infeksiyozdur. Negatif polariteli virusların viral RNA'ları enfeksiyoz değildir. Bu virusler ancak içerdikleri RNA polimeraz aracılığı ile mrna işlevi gören moleküllerin transkripsiyonunu sağladıktan sonra enfeksiyoz hale gelebilirler. Viral nükleik asitlerin guanin, sitozin gibi nukleotidlerinin dizilişi ve yapıları her nükleik asit için özeldir. 74
Viral Lipidler Viral lipidler nükleokapsidin hücre membranından tomurcuklanması sırasında oluşur. Bir viriyona ait fosfolipidlerin yapı ve özgüllükleri virusün çoğaldığı hücre membranı ile yakından ilgilidir. Yapısında lipid içeren virusler etere duyarlıdırlar. Bazı virusler sitoplazmik membrandan, bazıları ise nüklear membrandan köken alırlar. 75
Viral Karbonhidratlar Virusların yapısında karbonhidratlar da yer alır. Özellikle zarf kısmında bulunur. Glikoprotein yapısındadırlar. Bu glikoproteinler glikozamin, galaktoz, mannoz gibi monosakkaritlerden oluşurlar. Bunlar viral genomun antijenik özellikleri yönünden de önemlidirler. Sentezleri virus tarafından kodlanır. Glikoproteinler zarflı virusların hedef hücre reseptörleri ile birleşmelerini sağladıklrı gibi, aynı zamanda önemli viral antijenlerdir. Viryonların dış yüzeylerinde bulunmalarına bağlı olarak viral partikül, nötralizan antikor etkileşiminde sıklıkla rol oynar. Influenza viruslarının dış yüzeylerindeki hemaglutinin ve nöroaminidaz yapıları buna örnektir. 76
Virusların FİZİKSEL VE KİMYASAL ETKENLERE KARŞI DUYARLILIKLARI 1 - Fiziksel Ekenlere Duyarlılıkları Isı çevre ve ph Radyasyon 2 Kimyasal Etkenlere Duyarlılıkları Lipit eritici maddeler Antiseptik ve dezenfektanlar Deterjanlar 77
Isı Virusler genellikle yüksek ısıya karşı dayanıksızdırlar. Viruslerin birçoğu 55-60 0 C ısıda birkaç dakika içinde inaktive olurlar. Yüksek ısının etkisi ile kapsid proteinlerinin yapısı bozularak, virusün konak hücreye bağlanma yeteneği kaybolur. Zarflı virusler yüzeyindeki lipit yapısı nedeniyle, ısıya daha dayanıksızdırlar. Daha düşük ısılarda bile, kısa sürede inaktive olurlar. Virusler soğuğa karşı ise oldukça dayanıklıdırlar. Bu yüzden sıfırın altındaki düşük ısılarda dondurulduklarında uzun süre canlılıklarını korurlar. En iyi saklama ısısı -70 ile -196 0 C arasındaki ısılardır. Bu ısı dereceleri arasında dondurulan virusler, yıllarca aktivitelerini korurlar. 78
İyonik Çevre ve ph Virusların çoğu nötr ph'da, izotonik bir çevreyi tercih ederler. Normal koşullarda çoğu virusler, 5-9 arasındaki ph'da canlılıklarını sürdürürler. Bunun dışındaki ph'larda ise genellikle inaktive olurlar. Virusların hemen hemen tamamı alkali ortamlarda kısa sürede inaktive olmalarına karşılık, bazı virusler asit ortama dirençlilik gösterebilmektedirler. 79
Radyasyon Ultraviyole, X ve gama ışınları virusleri kısa sürede inaktive eder. Bu ışınların öldürücü dozları tüm virusler için farklılıklar gösterir. Etkileri daha çok nükleik asitleri üzerine olmaktadır. Genellikle nükleik asit yapılarını bozarlar. 80
Lipit Eritici Maddeler Zarf üzerinde bol miktarda lipit bulunması nedeniyle zarflı virusler eter, kloroform veya sodyum deoxycholate gibi lipit eritici maddelere karşı oldukça duyarlıdır. Bu maddeler tarafından lipit zarfın eritilmesiyle kısa sürede enfektivitesini kaybederler. Zarflı virusler aynı zamanda sindirim kanalında safra ile temasa gelmekle de harap olurlar. 81
Antiseptikler ve Dezenfektanlar Bakteriler üzerine etkili olan süblime, lizol gibi antiseptik ve dezenfektanların çoğunluğunun virusler üzerine etkisi sınırlı olmaktadır. Bunun yanında formaldehit, hidroklorik asit, sodyum hipoklorit virusler üzerine etkili maddelerdir. Viral enfeksiyonlara karşı içme sularının klorlanmasında, klor oranının bakteriyel kontaminasyonlardakine oranla daha yüksek tutulması gerekir. Formaldehidin etkisi viral nükleik asidi bozması ile olur. Bu etki sonucu viral enfektivitenin ortadan kalkmasına karşılık viral proteinler herhangi bir zarar görmemekte, dolayısıyla virusün antijenik özelliği aynen devam etmektedir. Bu özelliğinden dolayı formaldehit inaktive aşı yapımında çok kullanılan bir maddedir. 82
Deterjanlar Alkil sülfatlar, yüzeye etkili deterjanlar virusidal özelliğe sahiptirler. Nonidet ve triton gibi noniyonik deterjanlar viral membranın lipit yapısını bozarlar. Bu durumda zarftaki viral proteinler serbest hale gelirler. Sodyum dodecil sülfat gibi aniyonik deterjanlar da viral zarfı eritirler. Buna ilaveten kapsidi polipeptitlerine ayrıştırarak parçalarlar. 83
VİRUSLARIN ÜRETİLME SİSTEMLERİ Virusler zorunlu hücre içi parazitleri olup, üremeleri için mutlaka canlı hücrelere ihtiyaçları bulunmaktadır. Metabolik enzimleri bulunmadığı için, enfekte ettikleri hücrelerin tüm fonksiyonlarını kendi lehlerine kullanırlar. Yani içinde bulundukları hücreyi bir nevi esir alırlar. 84
Virusların üretilmesinde üç canlı sistem kullanılır: 1 - Deney Hayvanları 2 - Embriyonlu Yumurta 3 - Hücre Kültürü 85
DENEY HAYVANLARI Kullanım Amacı Genellikle araştırma amacıyla kullanılır. Rutin hizmetler için hem zaman alıcıdır, hem de pratik değildir. Daha çok serolojik deneylerde kullanılacak antijenlerin hazırlanması ve aşı hazırlanmasında kullanılır. 86
EMBRİYONLU YUMURTA Kullanım Amacı Embriyonlu yumurta muayene maddesinden bir çok virusün izole edilmesinde oldukça duyarlı bir sistemdir. Ayrıca aşı hazırlanmasında ve çeşitli serolojik deneyler için antijen hazırlanmasında da kullanılır. Virus izolasyonunda embriyonlu yumurta önceden çok sık kullanılırken, günümüzde hücre kültürlerinin geliştirilmesiyle çok fazla kullanılmamaktadır. 87
HÜCRE KÜLTÜRÜ Canlı organ ve dokulardaki hücrelerin izole edilerek laboratuvar koşullarında üretilme ve çoğaltılmalarına hücre kültürü adı verilir. Kültürün temeli uygun bir canlıdan alınmış yaşayan hücreler ve bu hücrelerin yaşama ve üremesini sağlayan besleyici nitelikteki fizyolojik sıvıdır. 88