Virüs
Virüs, canlı organizmaları enfekte edebilen ve hastalığa neden olabilen mikroskobik bir parazittir. Başka bir organizmanın hücreleri içinde kendi kopyalarını oluşturabilir. Virüsler nükleik asit ve bir protein tabakasından oluşur. Genellikle nükleik asit RNA'dır; bazen de DNA'dır. Virüsler çocuk felci, ebola ve hepatit gibi birçok hastalığa neden olabilmektedir. Viroloji, virüslerin incelenmesidir.
Virüsler, nükleik asit ipliklerini bir prokaryot veya ökaryota (hücre) sokarak çoğalırlar. RNA veya DNA ipliği daha sonra kendisinin ve protein kaplamasının kopyalarını çoğaltmak için hücre mekanizmasını devralır. Hücre daha sonra patlayarak açılır ve yeni yaratılan virüsler yayılır. Tüm virüsler bu şekilde çoğalır ve serbest yaşayan virüs yoktur. Virüsler çevrenin her yerinde bulunur ve tüm organizmalar onlar tarafından enfekte edilebilir.
Virüsler bakterilerden çok daha küçüktür. Elektron mikroskobu icat edilene kadar görülemiyorlardı. Bir virüsün basit bir yapısı vardır, iç hücresel yapısı, hücre duvarı veya hücre zarı yoktur, sadece nükleik asit dizisini tutan protein kaplaması vardır.
Ökaryotik hücrelerde, virüs protein tabakası belirli hücre zarı reseptörleri aracılığıyla hedef hücrelere girebilir. Prokaryot bakteri hücrelerinde bakteriyofaj, nükleik asit sarmalını fiziksel olarak konak hücreye enjekte eder.
Virüsler aşağıdaki özelliklere sahiptir:
- Birçok hastalık türüne neden olan bulaşıcı partiküller;
- Nükleik asit çekirdeği RNA veya DNA içerir;
- Koruyucu bir protein tabakası ile çevrilidir;
Konak hücre daha fazla virüs üretmeyi bitirdiğinde, lizise uğrar veya parçalanır. Virüsler serbest kalır ve daha sonra diğer hücreleri enfekte edebilir. Virüsler uzun süre bozulmadan kalabilir ve doğru zaman ve koşullar oluştuğunda hücreleri enfekte eder.
Bazı özel virüsler kayda değerdir. Bakteriyofajlar, ökaryot hücre zarlarından farklı bir hücre duvarına sahip olan bakteri hücrelerine girmek üzere evrimleşmiştir. Zarf virüsleri çoğaldıklarında, kendilerini konak hücre zarının değiştirilmiş bir formuyla kaplarlar, böylece girişe yardımcı olan bir dış lipid tabakası kazanırlar. İnfluenza ve HIV gibi mücadele edilmesi en zor virüslerimizden bazıları bu yöntemi kullanır.
Hayvanlardaki viral enfeksiyonlar, genellikle enfekte eden virüsü öldüren bir bağışıklık tepkisini tetikler. Aşılar da bağışıklık tepkisi oluşturabilir. Spesifik viral enfeksiyona karşı yapay olarak kazanılmış bir bağışıklık sağlarlar. Ancak, bazı virüsler (AIDS ve viral hepatite neden olanlar dahil) bu bağışıklık tepkilerinden kaçar ve kronik enfeksiyonlara neden olur. Antibiyotiklerin virüsler üzerinde hiçbir etkisi yoktur, ancak virüslere karşı bazı başka ilaçlar da vardır.
Genom
| Virüsler arasında genomik çeşitlilik | |
| Mülkiyet | Parametreler |
| Nükleik asit |
|
| Şekil |
|
| Karaya oturmuşluk |
|
| Duyu |
|
Virüslerde çok sayıda genomik yapı bulunmaktadır. Bir grup olarak, bitkiler, hayvanlar, arkeler veya bakterilerden daha fazla yapısal genomik çeşitliliğe sahiptirler. Milyonlarca farklı virüs türü vardır, ancak bunlardan sadece yaklaşık 5.000 tanesi ayrıntılı olarak tanımlanmıştır. 49
Bir virüs ya RNA ya da DNA genlerine sahiptir ve sırasıyla RNA virüsü ya da DNA virüsü olarak adlandırılır. Virüslerin büyük çoğunluğu RNA genomuna sahiptir. Bitki virüsleri tek sarmallı RNA genomlarına sahip olma eğilimindedir ve bakteriyofajlar çift sarmallı DNA genomlarına sahip olma eğilimindedir. 96/99
Virüs replikasyon döngüsü: 1-Attachment, 2-Penetration, 3-Uncoating, 4-Synthesis (4a-Transkripsiyon, 4b-Translasyon, 4c-Genom replikasyonu), 5-Assembly, 6-Release
Çoğaltma döngüsü
Viral popülasyonlar hücre bölünmesi yoluyla büyümezler, çünkü hücreleri yoktur. Bunun yerine, kendilerinin birçok kopyasını üretmek için bir konak hücrenin makine ve metabolizmasını kullanırlar ve hücre içinde bir araya gelirler (bir araya getirilirler).
Virüslerin yaşam döngüsü türler arasında büyük farklılıklar gösterir ancak virüslerin yaşam döngüsünde altı temel aşama vardır: 75/91
- Bağlanma, viral kapsid proteinleri ile konak hücre yüzeyindeki spesifik reseptörler arasındaki spesifik bir bağlanmadır.
- Penetrasyon, bağlanmayı takip eder: Viryonlar (tek virüs partikülleri) konak hücreye reseptör aracılı endositoz veya membran füzyonu yoluyla girer. Bu genellikle viral giriş olarak adlandırılır.
Bitki ve mantar hücrelerinin enfeksiyonu hayvan hücrelerinden farklıdır. Bitkiler selülozdan, mantarlar ise kitinden yapılmış
sert bir hücre duvarına sahiptir. Bu da çoğu virüsün bu hücrelere ancak zorla girebileceği anlamına gelir.70 Bir örnek vermek gerekirse: bir virüs, bitki özsuyuyla beslenen bir böcek vektörü üzerinde seyahat eder. Hücre duvarlarına verilen hasar virüsün içeri girmesine izin verecektir.
Bitkiler gibi bakteriler de virüsün hücreyi enfekte etmek için aşması gereken güçlü hücre duvarlarına sahiptir. Bununla birlikte, bakteri hücre duvarları bitki hücre duvarlarından çok daha incedir ve bazı virüsler, viral kapsid dışarıda kalırken genomlarını hücre duvarı boyunca bakteri hücresine
enjekte eden mekanizmalara sahiptir.71 - Kaplamanın açılması, viral kapsidin çıkarıldığı bir süreçtir: Bu, viral enzimler veya konakçı enzimler tarafından parçalanma veya basit ayrışma yoluyla olabilir; nihai sonuç viral nükleik asidin serbest bırakılmasıdır.
- Virüslerin çoğalması genomun çoğalmasını içerir. Bu genellikle "erken" genlerden viral mesajcı RNA (mRNA) üretimini gerektirir. Bunu, daha büyük genomlu karmaşık virüsler için bir veya daha fazla mRNA sentez turu takip edebilir: "geç" gen ifadesi yapısal veya virion proteinleridir.
- Virüs partiküllerinin yapı aracılı kendi kendine birleşmesini takiben, proteinlerde genellikle bazı modifikasyonlar meydana gelir. HIV gibi virüslerde bu modifikasyon (bazen olgunlaşma olarak da adlandırılır) virüs konak hücreden salındıktan sonra gerçekleşir.
- Virüsler, zarını ve hücre duvarını patlatarak hücreyi öldüren bir süreç olan lizis yoluyla konak hücreden salınabilir. Bu, birçok bakteri ve bazı hayvan virüslerinin bir özelliğidir.
Bazı virüslerde viral genom, genetik rekombinasyon
yoluyla konağın kromozomunda belirli bir yere yerleştirilir. Viral genom daha sonra bir "provirüs" veya bakteriyofajlar söz konusu olduğunda bir "profaj" olarak bilinir.60
Konakçı her bölündüğünde viral genom da çoğalır. Viral genom konakçı içinde çoğunlukla sessizdir; ancak bir noktada provirüs veya profaj aktif virüse yol açabilir ve bu da konakçı hücreleri
parçalayabilir. bölüm 15
Zarflı virüsler (örneğin HIV) tipik olarak virüs zarfını aldıktan sonra konakçı hücreden salınır. Zarf, konakçının plazma zarının değiştirilmiş bir parçasıdır.185/7
Genetik materyal ve replikasyon
Virüs partikülleri içindeki genetik materyal ve materyalin çoğaltılma yöntemi, farklı virüs türleri arasında önemli ölçüde farklılık göstermektedir.
RNA virüsleri
Çoğalma genellikle sitoplazmada gerçekleşir. RNA virüsleri replikasyon şekillerine bağlı olarak dört farklı gruba ayrılabilir. Tüm RNA virüsleri genomlarının kopyalarını oluşturmak için kendi RNA replikaz enzimlerini kullanır.79
DNA virüsleri
Çoğu DNA virüsünün genom replikasyonu hücrenin çekirdeğinde gerçekleşir. Çoğu DNA virüsü tamamen konak hücrenin DNA ve RNA sentezleme makinelerine ve RNA işleme makinelerine bağımlıdır. Daha büyük genomlara sahip virüsler bu makinelerin çoğunu kendileri kodlayabilir. Ökaryotlarda viral genomun bu mekanizmaya erişmek için hücrenin nükleer zarını geçmesi gerekirken, bakterilerde sadece hücre içine girmesi yeterlidir.5478
Virüslerin ters kopyalanması
RNA genomlu ters kopyalayıcı virüsler (retrovirüsler) çoğalmak için bir DNA ara maddesi kullanır. DNA genomlu olanlar (pararetrovirüsler) genom replikasyonu sırasında bir RNA ara maddesi kullanır. Ters transkriptaz enzimini inhibe eden antiviral ilaçlara karşı duyarlıdırlar. Birinci tipe örnek olarak bir retrovirüs olan HIV verilebilir. İkinci tipe örnek olarak Hepatit B virüsünü içeren Hepadnaviridae verilebilir.88/9
Bu sahte renkli transmisyon elektron mikrografı, bir influenza virüsü partikülünün veya "virion "un ultrastrüktürel ayrıntılarını göstermektedir. İnfluenza virüsü tek sarmallı bir RNA organizmasıdır
Konak savunma mekanizmaları
Doğuştan gelen bağışıklık sistemi
Vücudun virüslere karşı ilk savunma hattı doğuştan gelen bağışıklık sistemidir. Bu sistem, konakçıyı herhangi bir enfeksiyondan koruyan hücrelere ve diğer mekanizmalara sahiptir. Doğuştan gelen sistemin hücreleri patojenleri genel bir şekilde tanır ve bunlara yanıt verir.
RNA interferansı virüslere karşı doğuştan gelen önemli bir savunmadır. Birçok virüsün çift sarmallı RNA (dsRNA) içeren bir replikasyon stratejisi vardır. Böyle bir virüs bir hücreyi enfekte ettiğinde, RNA molekülünü serbest bırakır. Dicer adı verilen bir protein kompleksi buna yapışır ve RNA'yı parçalara ayırır. Ardından RISC kompleksi adı verilen biyokimyasal bir yol başlar. Bu yol viral mRNA'ya saldırır ve hücre enfeksiyondan kurtulur.
Rotavirüsler, hücre içinde tam olarak kaplamadan çıkmayarak ve yeni üretilen mRNA'yı partikülün iç kapsidindeki gözeneklerden serbest bırakarak bundan kaçınır. Genomik dsRNA virionun çekirdeği içinde korunmaya devam eder.
İnterferon üretimi önemli bir konak savunma mekanizmasıdır. Bu, virüsler mevcut olduğunda vücut tarafından üretilen bir hormondur. Bağışıklıktaki rolü karmaşıktır; sonunda enfekte hücreyi ve yakın komşularını öldürerek virüslerin çoğalmasını durdurur.
Adaptif bağışıklık sistemi
Omurgalıların ikinci, daha spesifik bir bağışıklık sistemi vardır. Buna adaptif bağışıklık sistemi904 denir. Bir virüsle karşılaştığında, virüse bağlanan ve onu bulaşıcı olmayan hale getiren özel antikorlar üretir. İki tür antikor önemlidir.
IgM adı verilen ilki virüsleri etkisiz hale getirmede oldukça etkilidir ancak bağışıklık sistemi hücreleri tarafından yalnızca birkaç hafta boyunca üretilir. IgG olarak adlandırılan ikincisi ise süresiz olarak üretilir. Konağın kanında IgM'nin varlığı akut enfeksiyonu test etmek için kullanılırken, IgG geçmişte bir enfeksiyon olduğunu gösterir. Bağışıklık testleri yapılırken IgG antikoru ölçülür.
Virüslere karşı bir başka omurgalı savunması da hücre aracılı bağışıklıktır. T hücreleri olarak bilinen bağışıklık hücrelerini içerir. Vücut hücreleri sürekli olarak proteinlerinin kısa parçalarını hücre yüzeyinde sergiler ve bir T hücresi burada şüpheli bir viral parçayı tanırsa, konak hücre katil T hücreleri tarafından yok edilir ve virüse özgü T hücreleri çoğalır. Makrofajlar gibi hücreler bu antijen sunumunda uzmandır.
Bağışıklık sisteminden kaçmak
Tüm virüs enfeksiyonları koruyucu bir bağışıklık yanıtı oluşturmaz. Bu inatçı virüsler sekestrasyon (saklanma); antijen sunumunu engelleme; sitokin direnci; doğal öldürücü hücre aktivitesinden kaçma; apoptozdan (hücre ölümü) kaçma ve antijenik kayma (yüzey proteinlerini değiştirme) yoluyla bağışıklık kontrolünden kaçar. HIV, viryonun yüzeyindeki proteinlerin amino asit dizilimini sürekli değiştirerek bağışıklık sisteminden kaçar. Nörotropik virüsler olarak adlandırılan diğer virüsler, bağışıklık sisteminin ulaşamadığı yerlere sinirler boyunca hareket eder.
İki rotavirüs: sağdaki, hücrelere bağlanmasını ve onları enfekte etmesini engelleyen antikorlarla kaplıdır
Evrim
Virüsler altı krallıktan hiçbirine ait değildir. Enfeksiyon noktasına kadar aktif olmadıkları için canlı bir organizma olarak sınıflandırılmak için tüm gereklilikleri karşılamazlar. Ancak, bu sadece sözel bir noktadır.
Açıkçası, yapıları ve çalışma şekilleri, diğer canlılardan evrimleştikleri anlamına gelir ve normal yapı kaybı birçok endoparazitte görülür. Virüslerin yaşamın evrimsel tarihindeki kökenleri belirsizdir: bazıları plazmidlerden - hücreler arasında hareket edebilen DNA parçaları - evrimleşmiş olabilirken, diğerleri bakterilerden evrimleşmiş olabilir. Evrimde virüsler, genetik çeşitliliği artıran önemli bir yatay gen transferi aracıdır.
Son Keşifler
Yakın zamanda gerçekleştirilen bir projede 200'den fazla omurgasız türü örneklenerek yaklaşık 1500 yeni RNA virüsü keşfedildi. "Araştırma ekibi... RNA'larını çıkardı ve yeni nesil dizileme kullanarak omurgasız RNA kütüphanelerinde bulunan şaşırtıcı 6 trilyon harfin dizilimini deşifre etti". Araştırma, virüslerin çeşitli genetik mekanizmalarla RNA'larının parçalarını değiştirdiğini gösterdi. "Omurgasız viromu, sık rekombinasyon, virüsler ve konakçılar arasında yanal gen transferi, gen kazanımı ve kaybı ve karmaşık genomik yeniden düzenlemeleri içeren dikkate değer genomik esnekliği [göstermektedir]".
En büyük virüs
Bir grup büyük virüs amipleri enfekte eder. En büyüğü Pithovirus'tur. Büyüklük sırasına göre diğerleri Pandoravirüs, sonra Megavirüs, sonra Mimivirüs'tür. Bazı bakterilerden daha büyüktürler ve ışık mikroskobu altında görülebilirler.
Kullanım Alanları
Virüsler hücre biyolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Genetikçiler, genleri üzerinde çalıştıkları hücrelere sokmak için genellikle virüsleri vektör olarak kullanırlar. Bu, hücrenin yabancı bir madde üretmesini sağlamak veya genoma yeni bir gen eklemenin etkisini incelemek için kullanışlıdır. Doğu Avrupalı bilim insanları bir süredir antibiyotiklere alternatif olarak faj terapisini kullanmaktadır ve bazı patojen bakterilerde yüksek düzeyde antibiyotik direnci bulunması nedeniyle bu yaklaşıma olan ilgi artmaktadır.
Sorular ve Yanıtlar
S: Virüs nedir?
C: Virüs, sadece elektron mikroskobu altında görülebilen küçük bir parazittir. Genellikle RNA veya DNA olmak üzere bir dizi nükleik asidi kaplayan bir protein tabakasından oluşur.
S: Viroloji neyi inceler?
C: Viroloji virüsleri ve onların canlı organizmalar üzerindeki etkilerini inceler.
S: Virüsler nasıl çoğalır?
C: Virüsler, nükleik asit iplikçiklerini bir prokaryot veya ökaryot hücreye sokarak çoğalırlar. RNA veya DNA ipliği daha sonra hücre mekanizmasını ele geçirerek kendisinin ve protein kılıfının kopyalarını çoğaltır, ardından patlayarak açılır ve yeni yaratılan virüsleri yayar.
S: Serbest yaşayan virüsler var mıdır?
C: Hayır, tüm virüsler üremek için diğer canlıların içinde yaşamak zorunda olan parazitlerdir.
S: Virüsler ne tür hastalıklara neden olabilir?
C: Virüsler çocuk felci, ebola ve hepatit gibi birçok hastalığa neden olabilir.
S: Aşılar viral enfeksiyonlara karşı nasıl çalışır?
C: Aşılar belirli bir viral enfeksiyona karşı yapay olarak kazanılmış bir bağışıklık sağlar, ancak bazı virüsler (AIDS ve viral hepatite neden olanlar dahil) bu bağışıklık tepkilerinden kaçar ve kronik enfeksiyonlara neden olur.
S: Antibiyotikler virüslere karşı kullanılabilir mi?
C: Hayır, antibiyotiklerin virüsler üzerinde hiçbir etkisi yoktur, ancak onlara karşı kullanılabilecek başka ilaçlar da vardır.
