, Güz, Trakya Üniv Tıp Fak I. Kurul, Neşe Akış, PhD, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı Virüsler

1 İlk canlı

Ribozimler RNA’dan yapılı enzimlerdir Bazıları termodinamik koşullar gereği kendiliğinden eşleneğini ve ardından eşleneğinin eşleneğini sentezleyerek kendisinin kopyasını üretebilir

Kendisinin kopyasını üretme becerisi gösteren yapılara genom veya canlı denir Kendisinin kopyasını üretebilen ribozim molekülleri ilk canlılardır Ribozimlerin yağ açilleriyle çevrelenmiş formları ilk hücrelerdir

RNA genomunun ve hücrelerinin PROBLEMleri: 1.RNA molekülü kimyasal olarak KARARSIZDIR, kolay kırılır. Bu nedenle sürekli genleri eksilir. Eksikliği gidermek için etkin tamir sistemleri yoktur, uğraşır. Bazen kendisine kompanse edici bir diğer gen geliştirir. 2.RNA molekülü kendi kendine ve diğer maddelere yapışır. Bu nedenle genomu tam serbest kalamadığından yer yer 2.RNA molekülü kendi kendine ve diğer maddelere yapışır. Bu nedenle replikasyon esnasında genomu tam serbest kalamadığından yer yer eşlenek tam yapılamaz. Zaten kırık genomdan da eşlenek tam olmamaktadır. Sonuçta mutant soylar gelişir

Mutasyon nedir ? Mutasyon nedir ? Genom çoğalması esnasında sentezlenen polimerin, 1) kimyasal kararsızlığa bağlı olarak bozunması, 2) yanlış eşlenmeye bağlı olarak değişik dizilmesi, 3) diziler arası etkileşimle değiş-dokuş olması, çö.. sonucu farklı eşleniğin ortaya çıkmasıdır. Bu reaksiyonlar belirli pKa değerine bağlı olarak kendiliğinden termodinamik nedenlerle gerçekleşir. SONUÇ: Değişiklik tamir edilmezse ve değişim canlının avantajına bir evrimleşmeye yol açmıyorsa genomun bilgisinde eksilme olur. Bu ölüme yol açabilir.

ÖRNEK Mutasyon: İLK HALİ SON HALİ

Mutasyonla yeni gen ve tür kazanımı

RNA canlıları sürekli mutasyon alarak; a- soylarını orijinal biçimde muhafaza edememişler, b- enerjilerini çoğunlukla mutayonlardan kaynaklanan eksilmeleri kompanse etmeye harcamışlardır. Diğer yandan, sürekli türeyen yeni mutantlar arasında her zaman daha başarılı soylar hızla ortaya çıkmıştır

2 DNA canlısı

DNA’nın TÜREMESİ 1.RNA nükleotidindeki bir oksijenin kaybolması ile DNA polimeri sentezlenebilir. Bu şekilde RNA genomdan (ters transkriptaz aktiviteli ribozomal polimeraz ile) eşlenek DNA sentezlenebilir 2.RNA genomunun RNA ve DNA soyları, benzer şekilde RNA hücresinin RNA ve DNA evlatları böylece türer

DNA genomunun ve hücrelerinin avantajları: 1.DNA molekülü kimyasal olarak KARARLIDIR, kırılmaz. Eşleneğinin sentezi esnasında 1.DNA molekülü kimyasal olarak KARARLIDIR, kırılmaz. Eşleneğinin sentezi esnasında eşlenik soy mutant değildir 2.DNA molekülü eşleneğiyle çift sarmal yapar. Bu nedenle genomu serbesttir, tam 2.DNA molekülü eşleneğiyle çift sarmal yapar. Bu nedenle replikasyon esnasında genomu serbesttir, tam eşleneği sentezlenebilir

Genomik kararlılıkları nedeniyle DNA hücreleri başarıyla evrimleşirken, RNA canlıları hem genomlarının eksiklerini kapamaya uğraşma hem de DNA canlılarına karşı yaşam kaynakları bulmak için savaşım vermeye başlamıştır. Sonunda RNA canlıları yok olma noktasına gelmiştir RNA canlıları ve ikizleri DNA canlıları yanyana yaşamaya başlıyor

3 İlk virüsler

RNA canlısı yaşamak için büyük mücadeleler vermek yerine, genomu ve besinleri tam tekmilli bir DNA canlısından nasıl yararlanabilir? Asalaklaşma/parazitoz yapma ön denemesi: – Konakta var olan genler kendi genomundan silinir ve genom boyutu küçültülür – Konağa yapışıp genom konaktan içeri sokulur – İçeride çoğalınır ve dışarı çıkılır Sonuç: – Ribozim Genom viroid oldu – RNA hücresi RNA virüsü oldu RNA canlıları yok oldu mu ?

4 DNA virüsü ve Retrovirüs

DNA canlıları parazitoza rağmen nasıl hayatta kaldı ? DNA canlısı kendi RNazlarını, yabancı RNA dizisi görünce kesen enzimler olarak geliştirdi. Böylece bir anti-RNA savunma sistemi gelişti (anti sens RNA) Bu sistem günümüzde de etkin olarak kullanılmaktadır.

Parazitoz yapan Viroidler ve RNA virüsleri anti-RNA sisteminden nasıl kurtuldu? Seçenek-1: Bazıları çok hızlı üreyerek anti-RNA sistemine rağmen dışarı çıkabildiler (litik virüsler) Seçenek-2: Ters transkriptaz aktiviteli bir kısmı eşleneğini DNA olarak sentezleyip kromozoma entegre oldu. Bunlar dışarı çıkmak için konağın anti-RNA savunmasının zayıflamasını beklerler ve fırsat geliştiğinde RNA virüsü olarak hızla dışarı çıkarlar. Bunlara provirüs olarak saklanmaktalar demekteyiz (lizojenik virüsler) Seçenek-3: Ters transkriptaz aktivitelilerin diğer kısmı eşleneğini DNA yaptıktan sonra dışarı DNA virüsü olarak çıktı. Böylece giriş ve çıkışları konak savunmasından korundu. Seçenek-4: Viroidlerden yavaş olanları mutualist ilişkiye geçerek ribozom oldu. RNA virüslerinden yavaş olanları ise komensalist ilişkiye geçerek ve eşleneğini DNA sentezleyerek plazmid oldu.

Asalağın kromozoma entegre olarak saklanması, keza, dışarı DNA virüsü olarak çıkması stratejileri karşısında DNA canlıları ne yaptı? DNA canlısı mevcut DNazlarını yabancı DNA dizisini de tanıyarak kesen enzimler olarak geliştirdi. Böylece bir anti- DNA savunma sistemi de gelişti. Bu sistem kromozoma entegre veya dışarı çıkan DNA formundaki virüsleri kesti. Bu sistem günümüzde de etkin olarak kullanılmaktadır.

Seçenek-1: Hızla üreyebilen DNA virüsleri anti-DNA sistemine rağmen dışarı çıkabildiler (litik virüsler) Seçenek-2: Provirüsler yabancı DNA kodlarını üstlerinden sildiler. Silme işlemi esnasında dışarı çıkma yeteneklerini kaybedenler oldu ve bunlar genomda hala durmakta (Alu dizileri, IRS’ler, vb..). Yeteneklerini muhafaza edenler konağın anti-RNA savunması zayıfladığında hızla dışarı çıkmaya devam etmekte. Bu virüslerin günümüzdeki modern formları genomlarını DNA’ya döndürmede yanlarında taşıdıkları protein enzimi kullandıklarından bunlara retrovirüs demekteyiz. DNA formundaki virüsler anti-DNA sisteminden nasıl kurtuldu?

5 Virüsler Hakkında Genel Bilgi

22 VİRAL HASTALIKLAR

Transpozonlar Transpozonlar Viroyidler Viroyidler Uydu virüsler Uydu virüsler Mimi virüs Mimi virüs Retrovirüsler Retrovirüsler Aşağıdaki türler en eski genomik motifleri taşıyan günümüze erişmiş RNA canlılarıdır Çıplak Membranla/kılıfla sarılı

24 KILIFLI VİRÜSLERİN TEMEL YAPISI 1.Genom materyali ve 2.Protein kılıf (Kapsid/nükleokapsid. Kapsitler, kapsomer olarak isimlendirilen protein dizilerinin örgüsel polimerizasyonu ile kılıf şekline giren) VİRÜSLERDE EK YAPILAR 3.Zarf (Protein kılıfı saran ikinci katman genellikle konak membranından kaynaklanır ve ek glikoproteinlerle yüklenir. Glikoproteinlerin tabanında matriks (M) proteinleri dizilidir) 4.Kılıf veya zarf içinde bulunabilen acil enzimler (membran eritmek veya genom çiftlemek için gerekir. Genom materyali ile içiçe bulunduğunda bu kümeye çekirdek anlamında kor adı verilir).

Z A R F L I Z A R F S I Z ti çi ti çi ti çi (ti: tek iplik; çi: çift iplik)

26 Tek iplik (tek sarmal) Çift iplik (sarmal) RNA DNA

Tek iplik çeşitleri (pozitif iplik) 5’.....AUGGACGCUUA………………………3’ | | ||| | || ||| (negatif iplik) 3’.....UACCUGCGAAU……………….………5’ Pozitif ipliğin eşleniği negatif iplik, negatif ipliğin eşleneği pozitif ipliktir Tek iplik bir genom soyunu devam ettirmek için eşleneğinin eşleneğini üretmelidir (kendinden kopyalama)

1- VİRÜS MORFOLOJİSİ 2- PARTİKÜL 3- ZARF BOYUTU (nm) MEVCUDİYETİ 1- VİRÜS MORFOLOJİSİ 2- PARTİKÜL 3- ZARF BOYUTU (nm) MEVCUDİYETİ KÜBİK SİMETRİ (İKOSOHEDRON) SARMAL ADENOVİRÜSPAPİLOMAVİRÜS HEPATİT B VİRÜS PARAMİKSOVİRÜS KARMAŞIK Zarflı HSV Zarfsız Rotavirüs ICTV SINIFLAMA KRİTERLERİ

Hasardan korunma Konak hücreye tutunma Konağa nörotoksik etki İmmün sistemden kaçma Zarfın tıbbi laboratuvar tanısına katkıları Dökülen zarf parçalarının saptanması Eritrositlerle yapışması (hemaglütinasyon) Zarfın virüse faydaları

4- NÜKLEER MATERYALİN YAPISI ‘ti’ ise + veya - sarmal Çembersel veya lineer Segmentli veya segmentsiz tiRNA virüsleri çiRNA viruses tiDNA viruses çiDNA viruses Retrovirüsler (RNA’dan DNA üreten polimerazlı virüsler) Viroidler (hepsi tek iplik) ICTV SINIFLAMA KRİTERLERİ devam

31 Virion ifade tarzları (6-72 saat) protein mRNA - tiRNA + tiRNA çiRNA çiDNA + tiDNA - tiDNA çiDNA

VİRİON ENFEKSİYON BASAMAKLARI 1.Tutunma 2.İçeri girme (küçük viruslar pinositoz, zarflı virüsler füzyon veya endositoz ile) 3.Soyunma 4.Genom aktivasyonu (RNA virusları sitoplazmada, DNA virusları ve retrovirüsler çekirdekte) enzim ifadesi → kopya ço ğ altama veya önce entegrasyon → kılıf üretme 5.Yapıların birleştirilmesi (Önce kapsid, sonra içine nükleik asit; RNA virusları sitoplazmada, DNA virusları çekirdekte) 6.Dışarı çıkış (zarfsız viruslar membranı eriterek, zarflılar tomurcuklanarak)

33 Faj ve bakteriyi enfekte etmeye çabalayan faj partikülleri bakteri fajlar

34 FÜZYONLA GİRİŞ LİZİS İLE ÇIKIŞ SRTATEJİ 1: LİTİK VİRÜSLER

ENDOSİTOZLA GİRİŞ TOMURCUKLANMA İLE ÇIKIŞ SRTATEJİ 2: LİZOJENİK VİRÜSLER (provirüs)

36 ENFEKSİYON İÇİN VİRÜS BULAŞISI 1.Kişiden kişiye 2.Hayvandan bireye 3.Artropod/ kemirgenle bulaşı Doğrudan temas Damlacık bulaşısı Besinle bulaşı a) artropod↔artropod→insan b) aşağı omurgalı↔artropod→insan c) artropod↔insan a) artropod↔kemirgen→insan Cinsel temas Enjeksiyonla bulaşı Fekal-oral bulaşı

37 Virüsler ve biyoterörizm 1.Çiçek virüsü 2.Hemorarjik ateş yapan virüs

TERMİNOLOJİ Ribozim: RNA’dan yapılmış enzim Mutasyon: Genom dizisinin değişmesi Tek iplik Çift iplik Sarmal Eşlenik: Nükleik asit polimerinin tersi dizi Asalak: Parazit Parazitoz: Asalaklık yapmak Plazmid: Bakteri simbiyontu virüs Virion: Virüsün çıplak genomu Viral kapsid Viral zarf Genetik entegrasyon: Genomun içine eklenmek Genetik ifade: Genomdan veya genden RNA, eğer mRNA ise protein üretilmesi Genom kopyalama: Kendisinin aynısından üretme Füzyon: Katılma Lizis: Eritme Tomurcuklanma Litik: Parçalayıcı Lizojenik: Kontrollü eriten Provirüs: Entegre olmuş virüs Fekal-oral: Anüs-ağız Damlacık enfeksiyonu: Havada asılı taneciklerle bulaşı (hapşırma, öksürme, sprey, buharlaşma sonucu)