Virusların genel özellikleri Zorunlu hücre içi paraziti Ribozom, mitokondri, ER gibi organelleri yok Bu nedenle kendi başlarına enerji üretebilmeleri veya herhangi bir makromolekül sentezlemeleri mümkün değil Enerji gereksinimlerini ve viral makromolekül sentezini girdikleri konak hücreden sağlar

O zaman; Çoğalmaları için mutlaka canlı hücrelere girmeleri gerekir Yani, viruslar hücre içi ortamına bağımlıdırlar Ancak; konak hücrede bulamayacakları ve çoğalmaları için gerekli ürünlere ve genetik şifresine sahip olmalıdırlar

Virusların genel özellikleri Canlı hücreler dışında viruslar üreme yeteneklerinden yoksun ve biyolojik olarak inaktiftir Yani herhangi bir metabolik aktivite göstermezler Replikasyon (kopya çıkarma) ile çoğalırlar Tek tip nükleik aside sahiptirler (DNA veya RNA)

Viruslar 300 nm’den küçük Cansız ortamda üremez İkiye bölünerek çoğalmaz Hem DNA hem de RNA içermez Ribozom, mitokondri, ER içermez

Büyüklükleri 18-26 ile 300 nm arasında değişir -Poxvirusların boyu 300 nm’yi aşabilir -Ebola virus, Marburg virus gibi filoviruslar, sadece 80 nm çapındadır ancak 1000 nm’nin üzerinde uzunluğa erişebilen uzun iplikler halinde uzarlar -Yakın zamanlarda amipleri enfekte eden birkaç çok büyük virus keşfedilmiştir *Megavirus; çapı 400 nm’dir *Pandoravirus; uzunluğu 1000 nm’ye yaklaşan eliptik veya ovoid yapıya sahiptir

Virusların temel yapıları Nükleik asid + Kapsid = Nükleokapsid Çıplak (zarfsız) virus= Nükleik asid + Kapsid Zarflı virus = Nükleik asid + Kapsid + Zarf Tam bir virus partikülüne viryon adı verilir *Enfeksiyöz (bulaşıcı) bir virus partikülüne viryon denir.

Kapsid Viral genomu çevreleyen protein kılıftır Tekrarlayan protein ünitelerinden oluşmuştur Yapıyı oluşturan en alt birim proteindir Kapsid proteinleri; gittikçe daha büyük yapıları oluşturacak şekilde birleşmeye ve birbirlerine uygun olmalarına izin veren bir kimyasal özelliğe sahiptirler Protein-Protomer-Kapsomer-Kapsid

Sonuçta; Kapsid, aynı veya farklı çok sayıda tekrarlayan protein alt birimlerinin birleşmesiyle meydana gelen yapıdır Farklı protein sayısı virustan virusa değişir Hatırla: Çoğu virusun genomu çok küçük Genler protein yapmak için talimatları kodlar. Küçük genomlar pek çok proteini kodlayamaz. Bu nedenle, virusun kapsidi, yapıyı oluşturmak için defalarca tekrarlanan, bir veya birkaç proteinden oluşur.

Kapsid Sert bir yapıdadır (zor çevre koşullarına dayanıklılık) Viral genomu korur (nükleazlar) Antijenik özelliğe sahiptir Tutunma ve girişte rol oynar (zarfsız virus)

Kapsidi oluşturan kapsomerler ve bunları meydana getiren yapı üniteleri birbirlerine eşit durumda ve belirli bir simetri içinde bulunurlar Virion; kapsid morfolojisine göre iki çeşit simetri gösterir -Kübik simetri (ikozahedral) -Helikal simetri

Kübik Simetri İkozahedron yapısıdır Her birisi eşkenar üçgen şeklinde 20 yüz, 12 köşe

İkozahedral bir virusta toplam kapsomer sayısı hesabı N = 10 (n-1)2 + 2 N=Toplam kapsomer sayısı n=Eşkenar üçgenin bir kenarındaki kapsomer sayısı (n, 2-10 arasında değişebilmektedir)

İkozahedral simetrili viruslarda Kapsomerlerin yüzeylere, kenarlara ve köşelere tam olarak yerleşebilmesi için kapsomerlerin belirli düzenlemeler içinde bulunmaları gerekmektedir Köşeler: 5 Komşu kapsomer PENTON Diğerleri: 6 komşu kapsomer HEKZON

İkozahedral yapı: Viruslar tarafından en çok kullanılan kapsid şeklidir Çünkü hem RNA hem de DNA paketleyebilmekte

Helikal Simetri Nükleik asit molekülü ve kapsomerler bir heliks veya spiral oluşturacak şekilde birlikte bulunurlar Bir helikal virus durumunda; -viral nükleik asit spiral bir şekle girer -kapsid proteinleri, nükleik asitin etrafını sararlar -böylece uzun bir tüp veya çubuk benzeri bir yapı oluştururlar

Helikal kapsid oluşturmanın avantajları: Tek çeşit kapsid proteini gereklidir Bu protein altbirimi kapsidi oluşturmak için defalarca tekrarlanır Bu yapı basittir ve bir araya toplanmaları için çoklu proteinlerden oluşan bir kapsidden daha az serbest enerji gerektirir Bir nükleokapsid proteinine sahip olmak, birkaç yerine sadece bir gene ihtiyaç gerektirdiğinden, gereken nükleik asit uzunluğu da azalır

Helikal virus Zarflı veya çıplak olabilir Bitki viruslarının çoğu helikaldir ve helikal bir bitki virusunun zarflı olması çok nadirdir Tüm helikal hayvan virusları zarflıdır

Kübik ve helikal simetrinin bazı özelliklerinin karşılaştırılması Kübik Simetri Helikal Simetri DNA veya RNA paketleyebilir Sadece RNA paketleyebilir Çıplak veya zarflı olabilir Hayvan viruslarının hepsi zarflıdır Yapısal birim bir veya birden fazla proteinden oluşur Yapısal birim tek bir proteinin tekrarıyla oluşur

Bazı viruslar kübik ve helikal simetri gösteren viruslara göre daha karmaşık bir yapıya sahiptirler Bunlara “kompleks yapılı viruslar” denir Örnek: Poxviridae ailesi

Zarf Virusun konak hücreden tomurcuklanması sırasında hücresel membranlardan kazandığı yapıdır Lipidler Proteinler Glikoproteinler *Kuruluk, asit ortamlar, deterjanlar, eter gibi çözücülerle kolaylıkla harap olur. Çoğu GIS’in zorlu koşullarına dayanıksızdır.

Önemli Viral zarf sellüler membrandan sağlanmasına karşın, bunlar konak hücre membranıyla aynı değildir

Viral lipidler, zarflı virusların kuru madde ağırlığının %20-35’ini oluşturur Zarflı viruslar, zarf yapılarındaki lipid içeriği nedeniyle eter, kloroform, sodyum deoksikolat gibi lipid çözücü maddelere duyarlıdırlar Çıplak viruslarda lipid yapı bulunmadığından, lipid çözücü maddelerle harap olmazlar

Zarf Proteinleri -Glikoprotein (peplomer) -Matriks proteini Büyük bölümü zarf dışında yer alır ancak kuyruk kısmı hidrofobik aminoasitlerle birlikte lipid membran içerisine gömülü haldedir Bir virus zarfında tek çeşit veya farklı yapıda glikoproteinler olabilir Önemli fonksiyonlara sahiptir (tutunma, penetrasyon, füzyon)

Matriks Proteini Viral zarfın iç kısmında bulunur Zarflı virusların hücre membranından tomurcuklanma yolu ile olgunlaşmasında önemli rol oynar

Viryonun dış tabakası Çıplak viruslarda kapsid, zarflı viruslarda zarf yapısındadır Virusu dış ortama karşı korur Viryonun konak hedef hücre ile ilişkisini sağlar (tutunma, içeri girme) Bunlar harap olursa viryon inaktif hale gelir Antijenik özelliğe sahiptirler Konakçıda bu yapısal komponentlere karşı koruyucu antikor cevabı oluşur *Dış yapılar virusun korunmasında, bir konaktan diğerine geçişinde, konak içinde yayılışında işlev yaparlar.

Viral Genom Ya RNA ya da DNA yapısındadır Genomun mutlaka çift iplikli olması gerekmez Virus partikülünün boyutu değiştiği gibi, genom boyutu da virustan virusa değişir Tipik virus genomu 7000-20000 baz çifti aralığında değişir

Virusun yapısal ve yapısal olmayan proteinleri için genetik şifreyi içerir Küçük virus genomu 3-4 gen taşırken, büyük viruslarda bu sayı 200-300’e kadar çıkar Retroviridae ailesi dışında yer alan bütün viruslar haploid’dir. Yani virion içinde viral nükleik asitten yalnız bir kopya vardır

Viral Genomların Özellikleri Tek veya çift iplikçikli (sarmallı) olma Linear veya çembersel (sirküler) olma Tek molekül halinde veya parçacıklı (segmentli) olma Polarite: Pozitif polariteli, negatif polariteli (bunlarda RNA’ya bağlı RNA polimeraz enzimi vardır)

Memelilerde RNA’yı kalıp olarak kullanarak RNA ya da DNA sentezi yapabilen enzimler yoktur Bu nedenle RNA virusları replikasyon için kendi enzimlerini kullanmak zorundadır (RNA polimeraz, reverse transkriptaz) *Negatif polariteli RNA viruslarının hepsinin içinde RNA’ya bağlı RNA polimeraz enzimi bulunur

Çoğu virusta viryon içinde bir veya daha fazla sayıda enzim bulunmaktadır (RNA polimeraz, DNA polimeraz, reverse transkriptaz, proteinkinaz, endoribonükleaz vs) Çoğu nükleik asit transkripsiyonunda görev alır Bu enzimlerin hepsinin sentezi viral genler tarafından gerçekleştirilir Çok küçük miktarlarda olduklarından viral partikülün kimyasal yapısını etkilemezler

Virusların sınıflandırmasında Morfolojik ve Kimyasal Kriterler Nükleik asit tipi (RNA veya DNA) Kapsidin simetri durumu Virionun zarflı ya da zarfsız oluşu Nükleokapsidin çapı, kapsomerlerin sayısı, nükleokapsidin kalınlığı ve diğer özellikleri Nükleik asitin tek veya çift iplikli oluşu, segmentasyonu ve moleküler ağırlığı Virus partikülünün diğer morfolojik ve fizikokimyasal özellikleri (pH stabilitesi, yoğunluğu, virionun şekli ve zarfın yüzeyel yapısı)

Virusların Sınıflandırılması Order (Takım): “virales” eki ile sonlanır; virusların yaklaşık yarısı şu anda order seviyesinde sınıflandırılmıştır (örnek; Picornavirales) Familya (aile): “viridae” eki ile sonlanır; subfamilyalar (altaileler) “virinae” eki ile belirtilir (örnek; Picornaviridae) Genus (cins): “virus” eki ile sonlanır (örnek; Enterovirus )

Biyolojik Kriterler Replikasyon stratejisi Genom-sekans ilişkisi Doğal konak spektrumu Patojenite ve sitopatoloji Bulaşma yolu Viral proteinlerin antijenik özellikleri

İnsan RNA viruslarının özellikleri   Genom Virion Familya Molekül ağırlığı ( x106 dalton) Yapısı* Şekli Büyüklük (nm) RNA polimeraz& Zarf Picornaviridae 2.5 ss, + ikozahedral 25-30 - Caliciviridae 2.6 35-40 Togaviridae 4-5 60-70 + Flaviviridae 4-7 40-50 Coronaviridae 6-7 helikal 80-130 Paramyxoviridae 5-7 ss, - 150-300 Rhabdoviridae 180x75 Filoviridae 80x800 Orthomyxoviridae ss, -, seg 80-120 Bunyaviridae 90-110 Arenaviridae 3-5 50-300 Reoviridae 11-15 ds, seg 60-80 Retroviridae 2x(2-3)** 80-110 + *ss=tek iplikli, ds=çift iplikli, seg=segmentli, + veya -=tek iplikli nükleik asitin polaritesi **Genomda iki tane idantik ssRNA vardır &RNA polimeraz virionda taşınmaktadır Revers transkriptaz

İnsan DNA viruslarının özellikleri   Genom* Virion Familya Molekül ağırlığı ( x106 dalton) Yapısı Şekli Büyüklük (nm) DNA polimeraz Zarf Hepadnaviridae 1.8 ds, sirküler ikozahedral 42 + + Parvoviridae 1.5-2 ss, linear 18-26 - Papillomaviridae Polyomaviridae 3-5 ds, sirküler 45-55 Adenoviridae 20-25 ds, linear 70-90 Herpesviridae 100-150 İkozahedral 180-200 Poxviridae 85-140 Kompleks (tuğla şeklinde) 300x240x100 + *genom değişmez şekilde tek moleküldür. ds=çift iplikli, ss=tek iplikli virus tarafından kodlanan polimeraz DNA polimeraz virionda taşınır sirküler molekülün büyük kısmı çift ipliklidir, fakat tek iplikli bir bölge ihtiva eder revers transkriptaz