GENEL VİROLOJİ
Prof. Dr. Mehmet KIYAN
Ankara Üniversitesi, Tıp Fakültesi Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji
Anabilim Dalı
Virus nedir Virus nedir ? ?
Viruslar zorunlu hücre içi parazitleridir. Viruslar zorunlu hücre içi parazitleridir.
Boyutları çok küçüktür (20-300 nm). Bu Boyutları çok küçüktür (20-300 nm). Bu yüzden ancak elektron mikroskopisi ile yüzden ancak elektron mikroskopisi ile
görüntülenebilir.
görüntülenebilir.
Metabolik aktiviteleri ve biyosentez için Metabolik aktiviteleri ve biyosentez için
gerekli organelleri (ör. ribozomları) yoktur.
gerekli organelleri (ör. ribozomları) yoktur.
Bu nedenle çoğalmak için canlı hücrelere Bu nedenle çoğalmak için canlı hücrelere
gerek duyarlar.
gerek duyarlar.
Tek tip nükleik asit (DNA ya da RNA) Tek tip nükleik asit (DNA ya da RNA) içedikleri içinReplikasyonla çoğalırlar.
içedikleri içinReplikasyonla çoğalırlar.
Nükleik asiti (genomu) çevreleyen ve kapsid Nükleik asiti (genomu) çevreleyen ve kapsid adı verilen protein yapıda kılıfları vardır.
adı verilen protein yapıda kılıfları vardır.
Virüslerin boyutları
Küçük bir virüs yaklaşık 20nm çapındadır.
(Parvovirus)
Büyük bir virüsün çapı en çok 400 nm‟dir.
(Poxvirus)
Virüsler prokaryotik hücrelerden daha küçük olup büyüklükleri en küçük bakterilerin boyutu kadar iken, en küçük virüslerden biri olan Poliovirüs sadece 28 nm çapındadır (yaklaşık bir ribozom büyüklüğünde) 02 ile 0.3 m (20-300 nm) arasında
değişir.
Virüslerin boyutlarının ölçümü için yaygın kullanılan birim 1
mikronmetre (μm)‟nin binde biri olan nanometre (nm)‟dir.
En büyük virüslerden biri olan
Smallpox (çiçek) virüsü yaklaşık 200 nm çapındadır.
Virusların yapısal özellikleri Virusların yapısal özellikleri
Viruslar temel olarak bir nükleik asit ve bunu çevreleyen protein yapıda bir kılıftan (kapsid) oluşur.
1. Nükleik asit ve kılıftan oluşan viruslara çıplak virus,
2. Kılıfın dış kısmında lipoprotein
yapısında zarf bulunan viruslara ise
zarflı virus adı verilir.
Tam bir virüs partikülüne virion adı
verilmekte olup şu kısımlardan oluşmaktadır
Genomik Yapı: Ya RNA ya da DNA, ikisi birlikte bulunmaz ( küçük viruslarda 2-3 gen,
büyük viruslarda 200-300gen taşıyabilir)
Kapsid: Birçok protein alt biriminden (kapsomerler) yapılan protein kılıf.
Kapsomer proteinleri benzer veya farklı olabilir.
Zarf: Protein, glikoprotein ve konak lipidlerinden yapılıdır.
Konak hücre zarından
türemiştir. Çıplak (Naked)
virüslerin zarfı yoktur.
Virusların şekilleri Virusların şekilleri
Elektron mikroskobunda viruslar
1. Küresel
2. Filamentöz
3. Kompleks simetrili yapıda görülür.
Virusların küresel ya da filamentöz
yapıda olması temelde kapsid yapıları
ile ile ilgilidir.
Kapsid
Virüs partikülüne
morfolojik karakterini verir.
Viral nükleik asidi
çepeçevre sararak onu dış etkilerden ve
nükleazlardan korur.
Viral nükleik asidin
paketlenmesi için uygun bir kılıf oluşturur.
Virüse antijenik özelliğini verir.
Virüsün konak hücreye olan özgüllüğünü verir.
Viral nükleik asit ve kapsidten oluşan viral yapıya nukleokapsid adı verilir.
Basit bir virüs yalnızca nükleokapsid şeklindedir.
Bu tür virüslere aynı
zamanda çıplak virüsler adı da verilmektedir ve çıplak virüslerde zarf bulunmaz. Bu virüsler içinde bulundukları
hücrenin parçalanarak
otoliz olması sonucu
hücreden ayrılırlar.
Kapsid yapıları
Viruslar, kapsid Viruslar, kapsid
yapılarındaki simetriye yapılarındaki simetriye göre üçe ayrılmaktadır:
göre üçe ayrılmaktadır:
1.1.
İkozahedral (kübik) İkozahedral (kübik) simetrili viruslar simetrili viruslar
AdenovirusAdenovirus
PikornaviruslarPikornaviruslar
2.2.
Helikal simetrili viruslar Helikal simetrili viruslar
RhabdovirusRhabdovirus
3.3.
Karmaşık yapılı viruslar Karmaşık yapılı viruslar
PoxvirusPoxvirus
ÖNEMLİ NOT:
İnsanlarda infektif olan İnsanlarda infektif olan
helikal simetrili helikal simetrili virusların tümü
virusların tümü RNA genomuna sahiptir ve genomuna sahiptir ve
yine tümü
yine tümü zarflıdır.
Kapsid simetrisi Kapsid simetrisi İkozahedral yapı İkozahedral yapı
Küresel viruslar Küresel viruslar
ikozahedral yapıda bir ikozahedral yapıda bir
kapside sahiptir.
kapside sahiptir.
Bir ikozahedron, Bir ikozahedron,
12 köşesi ve 12 köşesi ve
20 eşkenar üçgen yüzeyi 20 eşkenar üçgen yüzeyi olan bir çokgendir.
olan bir çokgendir.
Kapsid simetrisi Kapsid simetrisi
Helikal yapı
Filamentöz yapıdaki viruslarda kapsid helikal yapıdadır
Protein birimler birbirleri ve
nükleik asit ile karşılıklı etkileşir ve bir sarmal, kurdele gibi yapı oluşturur.
Helezon yapılı virüsler olarak da adlandırılırlar.
Bu tür simetride kapsomerler nukleusun etrafında bir eksen boyunca üst üste kıvrılarak boru şeklinde dizilmişlerdir.
Yani bir nevi yay yada helezon
oluşturmuşlardır.
Helikal yapı Helikal yapı
Helikal simetri içeren virüslerin kapsomerleri tek bir polipeptidden oluşmuştur.
Helikal simetrili
kapsidler yalnızca RNA virüslerinde
bulunmaktadır. İnsanda hastalık
oluşturan bütün helikal simetrili virüsler
zarflıdır. Uzunluğu
nükleik asid tarafından kontrol edilir.
Heliks yapı, çubuk gibi, sert veya fleksibil olabilir.
Helikal simetrili tüm
hayvan virüsleri zarflıdır.
Tütün mozaik virüsü,
influenza virüs,
kuduz virüsü.
Kompleks Yapılı Virüsler
Bazı virüsler belirgin bir
simetri yapısı göstermezler.
Yine de düzenli
yapılardır,ancak simetrinin doğası anlaşılamamıştır.
Bunların daha karmaşık ve daha farklı bir kapsid yapıları vardır.
En büyük virüs olan
Poxvirüsler 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.
T4 gibi kuyruklu bakteriyofajlar bu grubun iyi bilinen bir
örneğidir. Bu virüslerin baş
kısmı kübiktir. Helikal simetriye sahip kontraktil kuyruğa boyun kısmından bağlanır.
Zarfsız virüsler
Konakçı dışında stabildirler.
Kuruluk, asit, deterjanlar ve sıcaklıktan
etkilenmezler.
Konakçı hücrenin lizisi ile salınırlar.
Gastrointestinal kanalı enfekte edebilir, asit ve safra ortamında
yaşayabilir.
Ellerle, tozla vb yayılırlar
Kuru kalabilirler ancak
enfeksiyon potansiyellerini kaybetmezler.
Enfeksiyon oluşumunun kontrol edilmesi için
nötralize edici mukozal ve sistemik antikorlar
gereklidir.
Zarflı virüsler
Nemli olmayan kurak çevrelerde stabil
değildir.
Kurutma, asit, deterjanlar ve
sıcaklıktan etkilenir.
Çoğalma sırasında yeni hücre zarı gelişir. Yapı kurulduktan sonra yeni virüse özgül proteinler eklenir.
Tomurcuklanma yoluyla salınırlar.
Nemli ortamlarda bulunmalıdır.
Yaşamak istiyorsa
gastrointestinal kanalı enfekte etmemelidir.
Cinsel yolla, kan ve diğer vücut salgıları yoluyla
bulaşabilir.
Varlığını sürdürmek için başka bir konakçı hücreyi yeniden enfekte etmesi gerekir.
Enfeksiyonu kontrol
etmek için salgısal ve
hücre-aracılı bağışıklık
gereklidir.
Zarf yapısı
Zarflı viruslarda zarf, Zarflı viruslarda zarf,
1. 1. İki tabakalı lipid İki tabakalı lipid yapıdaki birim yapıdaki birim
membran membran
2. 2. Proteinlerden Proteinlerden oluşur.
oluşur.
Zarf yapısı
Lipid Membran
Lipid membran, virusun Lipid membran, virusun tomurcuklanması
tomurcuklanması
sırasında konak hücre sırasında konak hücre membranından kaynak membranından kaynak
alır. Diğer bir deyişle, alır. Diğer bir deyişle, lipid tabaka hücresel lipid tabaka hücresel
membranlardan oluşur.
membranlardan oluşur.
Virusların çoğu Virusların çoğu sitoplazmik
sitoplazmik
membrandan, daha az membrandan, daha az
bir bölümü ise, nükleer bir bölümü ise, nükleer
membrandan ya da membrandan ya da
ER/Golgi ER/Golgi
membranlarından membranlarından
tomurcuklanır.
tomurcuklanır.
Dolayısıyla, virusun Dolayısıyla, virusun
tomurcuklandığı tomurcuklandığı
organelin membranı organelin membranı
zarfın yapısına katılır.
zarfın yapısına katılır.
Zarfın fonksiyonları:
Antijenik özellik kazandırma
• bazı virüsler
nöramidinidaza sahiptir
Enfeksiyona neden olma
Dirençlilik
Zarf yapısı Zarf yapısı
Proteinler P
Diğer yandan zarf
yapısında çeşitli proteinler bulunur. Bunlar viral
genler tarafından kodlanan proteinlerdir. Zarf
yapısında başlıca 3 tip protein bulunabilir.
Bu proteinler:
1. Glikoproteinler (peplomer)
2. Matriks proteinleri
3. Transport kanal
proteinleridir.
Glikoproteinler
Glikoproteinler
oligomerik yapıda transmembran
proteinleridir.
Bu proteinlere peplomer adı da verilmektedir.
Virionun konak
hücrenin reseptörlerine bağlanmasını sağlar.
Bazı viral
glikoproteinler farklı işlevlere de sahiptir:
enzimatik etkinlikler (ör. İnfluenza
virusunda
nörominidaz, vb),
füzyon etkinlikleri:
hücreler arasında
kaynaşmayı sağlar (ör.
Kızamık virusundaki F-
füzyon- proteini) gibi
işlevleri vardır.
Matriks (M) proteinleri
Glikozillenmemiş proteinlerdir.
Temel olarak kapsid ile zarf arasındaki bağlantıyı sağlarlar.
Bir çok matriks proteini virusun
olgunlaşmasında önemli görevler
üstlenirler.
Transport kanal proteinleri
Az sayıdaki virusun yapısında bulunur.
Hidrofobik
transmembran proteinlerdir (ör.
Influenza virusunun M2 proteini).
Bu kanallar genellikle bazı iyonların virus içine geçisine olanak sağlarlar.
Böylece, virusun içinde pH değişikleri oluşur ve bazı proteinlerin
konformasyonlarında değişiklik ortaya çıkar.
Bu, virusun olgunlaşması açısından önemli bir
basamaktır.
Viral genomlar
Viruslarda tek tip nükleik asit (sadece RNA veya DNA)
bulunur.
Viral nükleik asitler tek iplikli ya da çift iplikli olabilirler.
Tek iplikli DNA’ya sahip viruslar olduğu gibi, çift iplikli RNA’ya sahip
viruslar da
olabilmektedir.
Viral genomlar
çembersel ya da
doğrusal (lineer) olabilir.
Bazı RNA viruslarının
genomları segmentler
halindedir.
Viral genom şekilleri
tek iplikli doğrusal DNA/RNA
çift iplikli doğrusal DNA
çift iplikli çembersel DNA
tek iplikli segmentli RNA
çift iplikli segmentli RNA
VİRAL NÜKLEİK ASİT TİPLERİ
Bazı viral genomların ayırt ettirici özellikleri
DNA virusları
Parvovirus dışında çift ipliklidir.
Hepadnavirus kısmi çift ipliklidir.
Poxvirus, Papova virus ve Hepadnavirus genomları çemberseldir.
RNA virusları
Reovirus dışında tek ipliklidir.
Orthomyxovirus, Reovirus, Bunyavirus ve Arenavirus genomları segmenterdir.
Retroviruslar aynı RNA genomundan 2 tane
içerir (Diploid RNA).
RNA Virüslerinde Polarite
Bir çok virüs grubu viron
içerisinde özellikle nükleik asit sentezinde rol oynayan bazı enzimler içerirler.
Bu enzimlerin hepsinin sentezi viral genler tarafından
yönetilir.
Bu enzimlerin bazıları normal hücrelerde bulunmaz.
Bazı RNA virüsleri parental RNA'yı replikasyonları
sırasında direkt olarak mRNA olarak kullanır. Bu nedenle virion içerisinde RNA
polimeraz enzimi yoktur.
Parental RNA'sı mRNA ile aynı polaritede olan bu virüsler
pozitif polariteli virüsler olarak adlandırılır.
Picornaviruslar,
Caliciviruslar,
Togaviruslar,
Coronaviruslar,
Retroviruslar pozitif polariteli RNA virüsleridir.
Pozitif polariteli RNA virus
genomlar, RNA yı direkt mRNA olarak kullanırlar, RNA
polimeraz enzimleri yoktur.
RNA Virüslerinde Polarite
Bazı RNA virüsleri ise virion içerisinde RNA polimeraz enzimi içerir. Bu virüsler
parental RNA'ya komplamenter bir mRNA sentezlemek
zorundadırlar.
Bunlar parental RNA'yı mRNA olarak kullanamazlar. Bu
virüslere negatif polariteli virüsler adı verilir.
Orthomyxoviruslar,
Paramyxoviruslar,
Rhabdoviruslar,
Bunyaviruslar,
Arenaviruslar negatif polariteli virüslerdir.
Negatif polariteli RNA
genomlar, RNA polimeraz içerirler, parental RNA’yı
mRNA olarak kullanamazlar.
Negatif ipliğe karşıt bir pozitif RNA ipliği sentezlemek
zorundadırlar.
Virusların sınıflandırılması
Virus sınıflandırılmasında:
Takım
Aile
Cins
Suş/tip
sıralaması kullanılmaktadır.
Takımlar günlük kullanım açısından
önemli değildir.
Viral terminolojide bazı kurallar:
Virus aileleri tanımlanırken … viridae son eki kullanılır.
Örneğin, Poxviridae, Herpesviridae, Retroviridae, vb.
Günlük kullanımda, poksviruslar ya da adenoviruslar gibi virus ailelerini tanımlayan ifadeler de kullanılabilmektedir.
Cinsler (genus) tanımlanırken virus son eki kullanılır.
Örneğin, Picorneviridae ailesi içinde 5 cins yer almaktadır.
Enterovirus, Cardiovirus, Rhinovirus, Aphtovirus, Hepatovirus.
Türlerin (/suş/tip) tanımlanmasında belirli kurallar yoktur.
Örneğin, Retroviridae ailesinin Lentivirus cinsi içinde HIV-1 ve HIV-2 tipleri yer almaktadır.
Viruslar nasıl sınıflandırılır?
Yeni bulunan bir virus olduğunu düşünün.
Bu virusun taksonomik yerini belirlemek için başlıca aşağıdaki özelliklerden yararlanılır.
Morfoloji
* büyüklük,
* biçim, * zarf varlığı
Fizikokimyasal özellikler
* moleküler kütlesi, * dansitesi,
* termal stabilitesi,
* eter gibi organik çözücülere duyarlılık (zarflı viruslar
duyarlı)
Antijenik özellikler
Genomik özellikler
* Nükleik asit tipi DNA ya da RNA-, * Replikasyon stratejisi, * Nükleotid dizisi,
* Genomik organizasyon
Makromoleküler özellik
* Protein yapısı
* Proteinlerin işlevleri
Biyolojik özellikler
* konakçıları,
* varsa organ tropizmi, * Oluşturduğu hastalıklar
Bulaş yollarına göre
virusların sınıflandırılması
Bulaş yolu
Solunum
Fekal-oral
Yakın temas, kan, Transplantasyon
Artropodlar / Hayvan ısırıkları
Virus
Rhinovirus, Adenovirus, Coronavirus Paramyxoviruslar, Orthomyxoviruslar,
Rotavirus, Picornaviruslar (Rhinovirus dışındakiler), Adenoviruslar (enterik tipleri)
HBV, HCV, HIV,
Herpesviruslar, Arboviruslar/ Kuduz virusu
Klinik önemi olan bazı virusların yaptıkları infeksiyonlara göre
sınıflandırılması
İnfeksiyon
Alt solunum yolu infeksiyonları
Enterik infeksiyonlar Urogenital infeksiyon Hepatit
En sık neden olan viruslar
Influenza, Parainfluenza, RSV, Adenovirus
Rotavirus, Astrovirus, Calicivirus HSV-2, HPV
HAV, HBV, HCV, HDV, HEV
Klinik önemi olan bazı virusların yaptıkları infeksiyonlara göre
sınıflandırılması
İnfeksiyon
Onkojenik viruslar (Tümör virusları)
Nörotropik
Perinatal infeksiyonlar
En sık neden olan viruslar
DNA tümör virusları: HPV, EBV, HHV-8, HBV Retroviruslar , HCV (?) (RNA tümör virusları)
Poliovirus, Kabakulak virusu, Kuduz virusu, Arboviruslar, HSV-1
Rubella, CMV, HBV, HIV, HSV,
VZV
Viral replikasyon
Viruslar, bilinen diğer
yaşam biçimlerinden farklı olarak replikasyon ile
çoğalırlar.
Makromolekül (nükleik asit ve protein) sentezi yapacak organelleri olmadığından çoğalma için canlı
hücrelere gerek duyarlar.
Viral replikasyonun çeşitli basamakları vardır:
1. Hücresel reseptörlere tutunma
2. Hücre içine giriş (penetrasyon)
3. Kapsid soyulması (uncoating)
4. Biyosentez
Genom replikasyonu
Gen ekspresyonu (viral proteinlerin sentezi)
5. Biraraya gelme (assembly)
6. Salınım
7. Olgunlaşma
1 - Hücresel reseptörlere tutunma
Viruslar hücre yüzeyindeki spesifik reseptörlere tutunurlar.
Reseptörlere bağlanma çıplak
viruslarda kapsid proteinleri, zarflı
viruslarda ise zarf glikoproteinleri ile olur.
Hücrede virusun bağlanmasına uygun
bir reseptörün bulunup / bulunmaması
virusların hücre tropizmini belirleyen
en önemli faktörlerden biridir.
1 - Hücresel reseptörlere tutunma
Bazı viruslar, özellikle büyük ve karmaşık yapılı olan viruslar (ör. Poxviruslar ve
Herpesviruslar), hücreye girmek için birden çok ve farklı reseptörler kullanabillirler.
Reseptöre bağlanma tersinir (reversible) bir
tepkimedir ve uygun atomik gruplar arasında
kimyasal bağlar (hidrojen, Van der Waals, vb)
oluşmasına bağlıdır.
1 - Hücresel reseptörlere tutunma
Bilinen virus reseptörlerine en iyi iki örnek İnfluenza virusu ve HIV ‘dir.
İnfluenza virusu bir zarf glikoproteini olan hemaglutinin molekülü ile
hücrelerdeki N-asetil nörominik asite
(sialik asit) bağlanır.
1 - Hücresel
reseptörlere tutunma
