VİRÜSLERİN MORFOLOJİK VE KİMYASAL YAPILARI
1
27 EKĠM 2020
VĠRÜSLERĠN MORFOLOJĠK YAPISI
Virüslerin temel yapısı nükleik asit ve proteindir.
Bu iki temel yapının birleĢimine NÜKLEOPROTEĠN denir. Nükleik asit kısmı virüsün genomunu oluĢturur. Virüs genomu, virüs türüne göre ya Ribonüklekik asit (RNA) ya da Deoksiribonükleik asit (DNA) özelliğindedir.
Virüslerin genomu bir protein kılıf ile çevrilidir. Protein kılıftan oluĢan yapıya
“Kapsid” (Ġngilizce Capsid) denir. Kapsid çok sayıda alt birimden oluĢmuĢtur.
Bu alt birimlerin her birine KAPSOMER denir.
Kapsomer
3
TMV‟ nin Yapısı ve Kapsomerlerin RNA etrafında diziliĢi
TMV‟ nin yapısında tek sarmal RNA bulunur. Nükleik asit, virüs partikülünün iç kısmında heliks Ģeklinde kıvrılmıĢtır. Protein kılıfı oluĢturan kapsomerler Nükleik asit etrafında belirli bir organizasyonda dizilmiĢtir.
Tütün Mozayik Virüsü (TMV) Partikül Şeması
Bazı virüslerde nükleoprotein (nükleik asit+protein) yapısı, en dıĢta ikinci bir katman ile daha sarılmıĢ olabilir. Bu ikinci katman yapı, protein ve fosfolipidden oluĢur. Nükleoprotein yapısını çevreleyen ve protein + fosfolipidden oluĢan bu en dıĢtaki yapıya “MEMBRAN” yada
“ZARF” denir.
Yapısında membran içeren virüslere «MEMBRANLI» ya da
« ZARFLI» virüsler denir. Membran yapısı, enfekte ettiği konukçu hücreden virüsün yapısına katılmaktadır.
Hayvan virüslerinin birçoğu ZARFLI (Membranlı) virüs yapısına sahiptir.
Ayrıca, bazı virüsler yapılarında protein, nükleik asit ve fosfolipidin yanı sıra enzim özelliğinde proteinleri de bulundurabilirler.
Her yönüyle bir bütün halindeki virüs partikülüne “Virion” adı verilir.
Nükleik asit
Protein kılıf
Lipid membran
MEMBRAN (ZARF) ĠÇEREN VĠRÜSÜN ġEMATĠK YAPISI
7
MEMBRANLI PARTÜKÜLE SAHĠP SARS-COV-2 (COVID-19) PARTÜKÜL YAPISI
Partikül Etrafında Lipid Membran (Zarf) Olup-Olmamasına Göre Virüsler 2 gruba ayrılır;
1.Membranlı Virüsler*
Örnek; HIV (Human Immunodefiency virus),
Grip virüsü (Influenza),
Covid-19 (SARS-Cov-2)
Su çiçeği virüsü
(varicella zooster virus)
Tomato spotted wilt virus
(Domates lekeli solgunluk virüsü)
* Hayvan ve insan virüslerinin önemli bir bölümü zarflı (membranlı) virüsdür.
• 2. Membransız Virüsler; Bitki virüslerinin birçoğu membransızdır.
Cucumber mosaic virus (CMV)
CMV‟ nin Elektron mikroskop görüntüsü
Membransız ve Membranlı (Zarflı) Virüslerin ġematik Görüntüsü
Membransız Virüs Membranlı (Zarflı)Virüsler
BİTKİ VİRÜSLERİNDE PARTİKÜL TİPLERİ
• Genel anlamda virüsler partikül şekilleri bakımından 4 ana gruba ayrılır:
a) Çubuk Şekilli Virüsler (Filementous) Düzgün Çubuk
Esnek İpliksi Çubuk
b) İzometrik (İkosahedral) Virüsler c) Basil (Mermi) Şeklinde Virüsler d) Küresel (Spherical) Virüsler
11
DÜZGÜN ÇUBUK ĠPLĠKSĠ ÇUBUK
13
BASĠL (MERMĠ) ĠKOZAHEDRAL (ĠZOMETRĠK)
IKOZAHEDRAL VĠRÜS PARTĠKÜLÜ
Virüs protein alt üniteleri (kapsomerler) geometrik bir düzende nükleik asidin etrafında dizilmiĢtir.
Adenovirus partikülü (Hayvan virüsü)
15
ICOSAHEDRAL PARTĠKÜL YAPI ÇEġĠTLERĠ
Membranlı Olanlar Membransız Olanlar
Nükleik asit
Düzgün Çubuk ġekilli Virüslere Örnek;
TMV
17
Tobacco mosaic virus (TMV)
ESNEK ĠPLĠKSĠ (FLEKSIBLE) ÇUBUK ġEKLĠNDEKĠ VĠRÜSLERE ÖRNEKLER;
* Patates Y virüsü (Potato virüs Y)
* ġekerpancarı sarılık virüsü (Beet yellows virus)
* Turunçgil Tristeza virüsü (Citrus tristeza virus)
TMV Potyvirus--- Örnek; Potato virus Y
Düzgün Çubuk ve Ġpliksi Çubuk ġeklindeki
Virüslerin Elektron Mikroskop Görüntüleri
ÇOK YÜZLÜ (IKOSAHEDRAL) VE KÜRESEL VĠRÜSLERE ÖRNEKLER
Hıyar mozayik virüsü (Cucumber mosaic virus)
Elma mozayik virüsü (Apple mosaic virus)
Börülce mozayik virüsü (Cowpea mosaic virus)
Çok yüzlü (Ġkosahedral) virüslere örneklerdir.
Domates lekeli solgunluk virüsü Domates sarı yaprak kıvırcıklık virüsü (Tomato spotted wilt virus) (Tomato yellow leaf curl virus)
21
ĠKOSAHEDRAL PARTĠKÜL KÜRESEL PARTĠKÜL
Mermi (Basil) Görünümünde Virüslere Örnekler
Yonca mozayik virüsü
(Alfalfa mosaic virus)
Mısır mozayik virüsü
Cocoa swollen shoot virus (28 x 130 nm) (Kakao ĢiĢkin sürgün virüsü).
23
TMV Cucumber mosaic virus (CMV) Tomato spotted wilt virus (TSWV)
ÇUBUK İZOMETRİK
(İKOSAHEDRAL)
KÜRESEL (SPHERİCAL)
BĠTKĠLERĠ ENFEKTE EDEN VĠRÜSLERDE PARTĠKÜL TĠPLERĠ
BĠTKĠLERĠ ENFEKTE EDEN VĠRÜSLERDE PARTĠKÜL TĠPLERĠ (Devam)
Hayvan, Bitki ve Bakteri Virüslerinin Partikül Yapılarına Örnekler (Üstteki Ģematik görünümü, alttaki elektron mikroskop görüntüsü)
27
BAKTERĠ VE HAYVAN VĠRÜSLERĠNDE PARTĠKÜL YAPISI
Virüsün konukçusunun geliĢmiĢ bir organizma olması ile virüsün daha kompleks bir yapıya sahip olması arasında bir iliĢki yoktur.
Bakteriler çok basit yapıda tek hücreli canlılardır. Ancak bakterileri
enfekte eden virüsler (Bakteriyofajlar), yapısı en karmaĢık virüslerdendir.
PARTİKÜL SAYILARINA GÖRE VİRÜSLER;
1. MONO PARTĠKÜLLÜ VĠRÜSLER (TMV, PVY, PVX)
2. BĠ (ĠKĠ)-PARTĠKÜLLÜ VĠRÜSLER (Cowpea mosaic virus; Börülce mozayik virüsü)
3. MULTĠ-PARTĠKÜLLÜ VĠRÜSLER olmak üzere gruplandırılırlar.
Örneğin;
Beet necrotic yellow vein virus (ġeker pancarı nekrotik sarı damar virüsü):
4 ayrı partikülden oluĢur.
Cucumber mosaic virus (Hıyar mozayik virüsü): 3 partikülden oluĢur.
1. NÜKLEİK ASİT
Nükleik asitlerin en küçük birimi nükleotid olarak adlandırılır.
RNA „da 1 nükleotid
Riboz Ģekeri + Baz (Adenin, Guanin, Sitozin veya Urasil) + Fosfat Grubu
DNA‟da 1 nükleotid
Deoksiriboz + Baz (Adenin, Guanin, Sitozin veya Timin) + Fosfat Grubu
VĠRÜSLERĠN KĠMYASAL YAPISI
Virüslerin kimyasal yapısını anlayabilmek için öncelikle DNA ve RNA‟nın yapısını incelemek gereklidir.
31
ADENĠN ĠÇEREN BĠR NÜKLEOTĠDĠN YAPISI
33
BAZLAR
Pürin
•Pürin grubu bazlar çift halkalı olurlar.
•Adenin (A) ve Guanin (G) olmak üzere iki çeĢittir.
•Adenin ve guanin bazları hem RNA hem de DNA‟nın yapısında bulunur.
•Adenin ATP‟nin yapı taĢları içerisinde yer alır.
Pirimidin
•Pirimidin grubu bazlar tek halkalı olurlar.
•Sitozin (C), Timin (T) ve Urasil (U) bazlarını içerir.
•Bu bazlardan sitozin, hem DNA hem de RNA‟da bulunur.
Buna karĢılık Timin sadece DNA‟da , Urasil ise sadece RNA‟da yer alır.
ADENĠN (purin) GUANĠN (purin)
SĠTOZĠN (pirimidin) TĠMĠN (pirimidin) URASĠL (pirimidin)
35
ADP, ATP ve AMP YAPISI
Nükleotidler serbest halde iken 3 tane fosfat grubu içerir.
Nükleotidler nükleik asidin yapısına katılırken, 2 fosfat grubunu
bırakırlar.
37
5 KARBONLU DEOKSĠBOZ VE RĠBOZ ġEKERLERĠ
Baz
Fosfat Bağı
ġeker Molekülü
39
Guanin ve sitozin arasında 3 Hidrojen bağı bulunur.
Bu yüzden kararlı bir kimyasal yapıdır.
Adanin ve Timin arasında iki Hidrojen bağı bulunur.
DNA’ NIN YAPISI
41
2. PROTEİN YAPISI
• Proteinlerin yapısında amino asit bulunur.
• Amino asitler proteinlerin hidrolozi sonucu açığa çıkarlar.
• Amino asidin bir amino (NH
2) ve bir de karboksil (COOH) ucu vardır. Diğer ucu yani R grubu, amino asidin her birinde
farklılık gösterir.
43
PROTEĠN MOLEKÜLÜNÜN PRĠMER YAPISI
AMĠNO ASĠTLER ve KISALTMALARI
45
DNA Kodları ve KarĢılığı Olan Amino Asitler
• Amino asitler 1 molekül su açığa çıkararak birbirlerine bağlanırlar. Amino asitlerin
aralarındaki bağlara PEPTİT BAĞI denir. Peptit
bağları ile oluşmuş zincire polipeptit zinciri adı
verilir.
• Polipeptit zincirleri spiral bir dönüş sonucunda Sekonder yapılı olurlar. Bunlar yan yana gelerek
gevşek bir hidrojen bağı ile bağlandıklarında Tersiyer yapılı olurlar.
• Polipeptit zincirlerinin her biri ayrı bir moleküler ağırlığa, kimyasal bileşime ve 3 boyutlu bir şekle sahiptirler.
47
Tersiyer Protein Yapısı Sekonder Protein Yapısı
• Protein birimi Dalton (Da) veya Kilodalton (kDa)’dur.
• Örneğin, TMV’ nin kapsid proteini 17.531
Dalton veya yaklaşık 17.5 kilodalton (kDa)’ dur.
• TMV kapsid proteini 2300 adet protein alt biriminden (kapsomerden) oluşur.
• Bir TMV alt birimi ise 158 amino asit içerir.
• TMV partikülünde nükleik asitin 3 döngüsü için 49 adet nükleotid ve her dönüşte 16X1/3 protein alt birimi kullanılmaktadır.
49
TMV KILIF PROTEĠNĠ ALT BĠRĠMLERĠ (Kapsomeler)
Nükleik asit RNA
Protein alt birimi
(kapsomer) TMV partikülü
51
Virüs Nükleik
asit (%)
Protein (%)
Partikül şekli Partikül
büyüklüğü (nm) Tütün mozayik virüsü 5 95 Düzgün çubuk 300x18
Patates X 5-7 93-95 Esnek çubuk 515x13
Patates Y 5 95 Esnek çubuk 730x11
Karnabahar mozayik 17 83 İzometrik 30
Börülce mozayik 23-34 67 İzometrik 30
Şalgam mozayik 35 65 İzometrik 30
Çubuk Ģeklinde partiküllere sahip virüslerde nükleik asit içeriği %5, Ġzometrik partiküllere sahip virüslerde ise bu oran %17‟ den 35-40‟lara çıkabilmektedir.
BĠTKĠ VĠRÜSLERĠNDE NÜKLEĠK ASĠT VE PROTEĠN ORANLARI
• Proteinler virüslerin yapısında oldukça önemli görevler üstlenirler.
1. Proteinler virüs yapısına katılırlar. Bunlara yapısal proteinler denir.
Basit yapılı virüslerde tek bir yapısal protein varken, karmaşık yapılı olanlarda daha fazla sayıda yapısal protein bulunur.
2. Bazı viral proteinler virüs enfeksiyonunda
önemli işlevlere sahiptirler. Bunlara fonksiyonel
proteinler denir.
53
VĠRÜS PROTEĠN ÇEġĠTLERĠ VE GÖREVLERĠ
KAPSĠD PROTEĠNĠ
HÜCREDEN HÜCREYE TAġINMA
PROTEĠNĠ
REPLĠKAZ ENZĠMĠ
FLOEMDE UZUN MESAFE TAġINMA PROTEĠNĠ
53
YAPISAL PROTEĠNLER
(Virüs partikülünün yapısında bulunanlar)
FONKSĠYONEL PROTEĠNLER (Viral enfeksiyonda rolü olanlar)
Not: Bazı virüs kıapsid proteinleri aynı zamanda hem yapısal hem de fonksiyonel olabilir.
VEKTÖR ĠLE TAġINMA PROTEĠNĠ
INCLUSION BODY (ILGĠ CĠSĠMCĠĞĠ)
PROTEĠNĠ
KAPSİD PROTEİNİ
• Kapsid Proteini virüsün yapısında katılan bir proteindir.
• Kılıf proteinin birden fazla görevi vardır:
• 1. Nükleik asidi korur.
• 2. Virüse şeklini verir.
• 3. Sıcakkanlı hayvanlara giriş yaptığında antijenik etki verir ve antikor oluşumuna neden olur.
• 4. Konukçu hücre membranı yüzeyindeki reseptörlere bağlanma özelliği vardır.
• 5. Böylelikle hayvan virüslerinde konukçu hücre
membranını geçmede yardımcı olur.
• Hayvan ve insan virüslerinde konukçu hücre ile virüs temasa geçtiğinde, virüs partikül yüzeyindeki proteinler enfeksiyon için önemli görevler üstlenmiştir.
• Virüsün hücreye girişinde bu proteinler «VİRAL RESEPTÖR» olarak adlandırılır. Konukçu hücre membranında «KONUKÇU RESEPTÖRLERİ» bulunur.
Virüs ve konukçu reseptörleri hücreye virüs girişi esansında karşılıklı ilişki içerisindedirler.
55
KONUKÇU HÜCRE
COVID-19 (SARS-Cov-2)‟ UN HÜCREYE GĠRĠġĠ
Hücre Membranı
57
ĠNSAN PATOJENĠ Kaposi Sarkomu Herpes Virus (KPSHV)‟ ün HÜCREYE TUTUNMASI
