VİRÜS-HÜCRE ETKİLEŞİMLERİ

... konulu sunumlar: "VİRÜS-HÜCRE ETKİLEŞİMLERİ"— Sunum transkripti:

1 VİRÜS-HÜCRE ETKİLEŞİMLERİ
:38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

2 VİRÜS-KONAK İLİŞKİLERİ
Virüslerin yaşamlarını ve çoğalmalarını tek başlarına sürdürebilecekleri metabolik aktiviteleri bulunmamaktadır. Bu yüzden yaşamaları ve çoğalmaları için mutlak surette canlı hücrelere ihtiyaçları bulunur. Bu canlı hücreler insan, hayvan, bitki ve bakteri hücreleri olabilmektedir. Konak hücre hangi hücre olursa olsun, virüslerin hücre içerisindeki çoğalma mekanizmaları aynıdır. Hücre dışındaki virüsler adeta cansız, inert partiküller halindedirler. Virüs hücreyi enfekte ettiği zaman, yani hücre içerisine girdiği zaman bu hücrenin bütün fonksiyonlarını kendi üremeleri lehinde kullanarak, adeta hücreyi esir alırlar. Enfekte hücre virüsün ihtiyacı olan her türlü maddeyi ve enerjiyi virüse temin eder. Bir virüsün konak hücreye girmesi ve hücre içinde çoğalması sonucunda, kendine benzer oluşan yeni virüslere progeni adı verilir. Bir konak hücreye bir virüs girdiği zaman, bu hücre içerisinde replikasyon yoluyla yaklaşık adet progeni oluşur. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

3 Virüs-Konak Hücre İlişkileri
Virüs-konak hücre ilişkileri başlıca 2 grupta incelenir. 1 - Üretken İlişki (Produktif İlişki) 2 - Üretken Olmayan İlişki (Non produktif İlişki) :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

4 Üretken İlişki Üretken Olmayan İlişki
Üretken olmayan ilişkide progeni yapımı gerçek-leşmez. Bazı hücrelerde virüsün hücreye tutunması ve adsorbsiyonu için gerekli reseptörler yoksa virüs için o hücre üretken değildir. Bu özelliğe non permissive özellik adı da verilir. Bu tür hücreye ise non permissive hücre denir Üretken ilişkide virüs konak hücreye girerek kendine benzer yeni virüsler (progeni) sentez eder ve hücrede bazı patolojik değişikliklere (sitopatik etki) neden olurlar. Bu ilişkiye permissive ilişki adı da verilir. Konak hücreye ise permissive hücre adı verilir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

5 Abortİf İlİşkİ Bazı virüsler hücre içine girmelerine, hatta viral nükleik asit ve protein sentezlemesine rağmen tüm virüs partikülü (progeni) oluşamaz. Örneğin adenovirüsler maymun hücrelerini enfekte eder, viral nükleik asit sentezi çekirdekte meydana gelir. Sentez edilen mRNA'lar sitoplazmaya taşınarak viral protein sentezini gerçekleştirir. Ancak viral proteinler tekrar çekirdeğe taşınıp tüm virüs partikülü oluşmadığı için replikasyon tamamlanamaz. Bu yüzden infeksiyoz progeni yapımı gerçekleşemez. Bu tür üretken olmayan ilişkiye ise abortif enfeksiyon adı verilir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

6 Onkojenik Transformasyon
Onkojenik yeteneği olan bazı DNA virüsleri in vitro olarak hücre kültürlerinde onkojenik transformasyon adı verilen bazı değişikliklere neden olurlar. Onkojenik transformasyonda virüs hücre içine girer. Viral DNA hücre kromozomuna entegre hale gelir ve bazı erken viral genomlar kodlanır. Virüse özgül kodlanan iki antijen transforme hücrelerde saptanır. Bunlardan birincisi genellikle hücre çekirdeğinde lokalize olan Tümör antijeni (T antijeni) , diğeri de hücre membranında yer alan tümöre özgül transplantasyon antijenidir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

7 Transforme olan hücrelerde birtakIm yapısal değişiklikler ortaya çıkar.
1 - Transforme hücrelerde temas inhibisyonu kaybolur. Buna bağlı olarak hücreler kalın tabaka yapacak şekilde üst üste ürerler. 2 - Hücre morfolojisinde değişiklik oluşur. Örneğin fibroblastik hücre transformasyona uğrayınca epitelyal morfoloji kazanır. 3 - Transforme hücrelerin katı yüzeylere tutunma yetenekleri azalır. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

8 VİRAL REPLİKASYON Virüslerin hücre içinde oluşturduğu çoğalma mekanizmasına replikasyon adı verilir. Replikasyon mekanizması DNA ve RNA virüslerinde farklıdır. Aynı gruptaki değişik virüs cinsleri ve türleri arasında da önemli farklılıklar bulunmaktadır. Burada ayrıntıya girilmeksizin DNA ve RNA virüslerindeki replikasyon olayı genel olarak verilmektedir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

9 Viral Replikasyon Aşamaları
1 – Adsorbsiyon 2 – Penetrasyon 3 – Kapsidin soyulması 4 – Biyosentez 5 – Olgun virüs partiküllerinin oluşumu 6 – Viral partiküllerin hücreden çıkışı :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

10 Adsorbsiyon Viral enfeksiyonlarda ilk basamak, virüsün hücre yüzeyindeki virüse uygun reseptörlerle etkileşime girmesidir. Yani hücre yüzeyine tutunması ya da yapışması olayıdır. Hücre yüzeyindeki reseptör molekülleri farklı özelliktedirler. Bu yüzden her virüsün ilişkiye gireceği reseptörler farklı moleküllerden oluşmaktadır. Hücre yüzeyinde virüse özgül reseptörlerin varlığı ya da yokluğu, virüsün hücre tropizmini, yani hücrelere olan ilgisini etkilemektedir. Bir hücre yüzeyinde o virüse uygun reseptör bulunmazsa, virüs bu hücreyi enfekte edemez. Bu yüzden her virüs, her hücrede enfeksiyon yapamamaktadır. Örnek : Poliovirus'lar merkezi sinir sistemine yerleşerek çocuk felci olarak adlandırılan hastalığı oluştururken, Rotavirus'lar sindirim sistemine yerleşerek gastrointestinal hastalıklar oluşturur. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

11 Adsorbsiyon Mekanizmasının Şematik Görünümü
:38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

12 Penetrasyon Hücre yüzeyine tutunan virüs partiküllerinin hücreyi delerek, hücre içine girdiği dönemdir. Penetrasyon aşaması farklı virüslerde farklı şekillerde oluşmaktadır. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

13 Zarfsız Virüslerde Penetrasyon
Zarfsız virüsler hücre içerisine viropeksis adı verilen fagositoza benzer bir mekanizmayla girerler. Hücre yüzeyine tutunan virüs, hücre membranının vakuol oluşturmasıyla hücre içerisine doğru yutulurlar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

14 Zarflı Virüslerde Penetrasyon
Zarflı virüsler hücre içerisine füzyon adı verilen mekanizma ile girerler. Hücre yüzeyine adsorbe olan virüsün zarfı ile hücre membranı arasında bir kaynaşma oluşur. Bu kaynaşma yerinde meydana gelen açıklıktan, virüsün nukleokapsit kısmı zarf dışarıda kalacak şekilde direkt olarak sitoplazmaya girer. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

15 Bazı Virüslerde Penetrasyon
Bazı virüsler hücre duvarına adsorbe olduktan sonra, konak hücre enzimleri tarafından kapsitleri yüzeyde parçalanır. Bu durumda serbest hale geçen viral nukleik asit, direkt olarak sitoplazmaya geçer. Bazı virüsler ise doğrudan penetrasyon adı verilen bir mekanizmayla, direkt olarak hücre membranını delerek hücre içerisine girerler. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

16 Kapsidin Soyulması Viral nükleik asit biyosentez yerine taşınmadan önce viral genomun kapsid proteinlerinden arınması gerekir. Hücre içerisine giren virüsün kapsid kısmı hücre sitoplazması içindeki proteolitik enzimler tarafından parçalanır. Virüs nukleik asidi sitoplazmada tamamen serbest hale geçer. Bu döneme eklips dönemi adı da verilir. Bu dönemde virüsün enfeksiyon yapma özelliği ortadan kalkar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

17 Biyosentez Viral nukleik asit kapsit kısmından ayrılıp serbest hale geçtikten sonra biyosentez dönemi başlar. Bu dönem virüs gruplarına, cinslerine ve türlerine göre önemli ayrılıklar gösterir. Viral ürünlerin sentezi ve viral nükleik asit replikasyonunun stratejisi , virüsün nükleik asit cinsine, nükleik asit yapısına ve virion içi enzim içeriğine bağlıdır. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

18 Biyosentez Genellikle RNA virüsleri hücre sitoplazmasında, DNA virüsleri ise hücre çekirdeğinde replike olmak üzere organize olmuştur. Ancak RNA virüslerinden Orthomyxovirüsler, bazı Paramyxoviruslar ve Retrovirusların replikasyonlarının bir bölümü hücre çekirdeğinde gerçekleşir. DNA virüslerinde poxvirus grubu dışındaki bütün virüsler hücre çekirdeğinde replike olurlar. Poxviruslar ise virion içi enzim içermeleri ve sentez ettikleri replikatif enzimler nedeniyle sitoplazmada replike olurlar. DNA virüslerinin hücre çekirdeğinde replike olmalarının nedeni viral DNA'nın kalıp olarak kullanılıp, erken mRNA sentezi için hücresel DNA'ya bağımlı RNA polimerazı kullanmalarıdır. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

19 Biyosentez Aşamaları Biyosentez aşamasında değişik yapıtaşları sentezlenmektedir. Bu yapıtaşları şunlardır Erken mRNA sentezi Erken protein sentezi Geç mRNA sentezi Geç protein sentezi Viral nükleik asit sentezi :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

20 Erken mRNA Sentezi Viral replikasyon sırasında nükleik asit sentezi başlamadan önce sentez edilen bütün mRNA'lar erken mRNA olarak adlandırılırlar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

21 Erken Protein Sentezi Viral replikasyon sırasında nükleik asit sentezi başlamadan önce sentez edilen proteinler erken protein olarak adlandırılır. Erken proteinler genellikle virüsün yapısına girmeyen, viral nükleik asit sentezinde rol oynayan proteinlerdir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

22 Geç mRNA Sentezi Viral nükleik asit sentezi başladıktan sonra sentez edilen bütün mRNA 'lar geç mRNA olarak adlandırılır. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

23 Geç Protein Sentezi Viral nükleik asit sentezi başladıktan sonra sentez edilen bütün proteinler geç protein olarak adlandırılır. Geç proteinler virionun yapısına giren proteinlerdir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

24 Viral Nükleik Asit Sentezi
DNA ve RNA virüslerinin nükleik asit transkripsiyonu ve replikasyonu, virüslerin genom yapısı, gen transkripsiyon şekli ve virion enzimi içeriğine göre farklılıklar gösterir. Viral nükleik asit sentezi iki grup altında incelenir. 1 – DNA virüslerinde biyosentez 2 – RNA virüslerinde biyosentez :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

25 DNA Virüslerinde Biyosentez
DNA virüslerinde biyosentez iki grup altında incelenir 1 – Hücre nukleusunda çoğalma 2 – Sitoplazmada çoğalma :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

26 Hücre Nukleusunda Çoğalma
Sitoplazmada serbest hale geçen viral nukleik asit çekirdek içerisine yerleşir. Nukleusa yerleşen virüs konak hücrenin RNA polimeraz enzimini kullanarak viral DNA kalıbının mRNA kopyalarını oluşturur. Oluşan bu mRNA'lar sitoplazmaya geçerek viral proteinlerin yapımını başlatır. Bu proteinler tekrar nukleusa girerek yeni mRNA'ların yapımını uyarırlar. Bunu takiben viral DNA polimeraz enzimleri nukleusa girerek viral DNA replikasyonunu başlatırlar. Oluşan bu yeni DNA'lar nükleotidler halinde paketlenerek oluşan boş kapsidlerin içerisine yerleşirler. Bu sayede viral partiküller meydana gelmiş olur. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

27 Hücre Sitoplazmasında Çoğalma
Poxviruslar hücreye girdikten sonra önce vakuol içerisine alınırlar. Bu vakuol içerisinde zarfları erir. Kapsidlerinden de ayrılan virüsler sitoplazmada serbest hale geçerler. Bu virüsler diğer DNA virüslerinin aksine RNA polimeraz enzimleri vardır. Bu enzim aracılığı ile çoğalmanın erken döneminde viral DNA'lar kopyalanır. Ayrıca oluşan mRNA aracılığı ile DNA kopyalanmasında rol oynayan enzimler ve viral proteinlerin sentezi gerçekleşir. Geç dönemde oluşan yeni genomlar viral proteinlerle birleşerek yeni viryonları oluşturur. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

28 RNA Virüslerinde Biyosentez
RNA virüslerinde ise nukleik asit replikasyonu tamamen sitoplazma içinde meydana gelir. Virüs nukleik asidi sitoplazma içinde bir taraftan kendi kopyasını çıkarırken, diğer taraftan virüsün yapı taşlarını oluşturmak üzere hücrenin tüm faaliyetlerini durdurup, nukleik asit ve virüs komponentleri sentezini başlatır. RNA virüslerinde biyosentez aşaması 3 grup altında incelenir Pozitif polariteli virüslerde biyosentez Negatif polariteli virüslerde biyosentez Retrovirüslerde biyosentez :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

29 Pozitif Polariteli RNA Virüslerinde Biyosentez
Sitoplazmada serbest hale gelen viral RNA ilk basamakta mRNA görevi yaparak sitoplazmadaki ribozomlara bağlanır. Ribozomlar tarafından okunan bu RNA büyük bir polipeptid haline dönüşür. Bunun ardından daha küçük protein parçacıklarına ayrışır. Bu proteinlerden birisi RNA'ya bağımlı RNA polimeraz olup viral RNA'nın replikasyonunda rol oynar. Oluşan bu viral RNA'lar yeterli düzeye ulaşınca boş kapsidlerin içerisine girerek tam viriyonları oluştururlar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

30 Negatif Polariteli RNA Virüslerinde Biyosentez
Negatif polariteli virüslerin RNA'ları tek başlarına enfektif değildirler. Bunlar konak hücre içinde mRNA görevini yapamazlar. Taşıdıkları RNA polimeraz enzimleri aracılığı ile negatif polariteli RNA'nın pozitif kopyasını oluşturur. Oluşan bu pozitif RNA'lar mRNA görevi yaparak viral replikasyonu başlatır. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

31 Retrovirüslerde Biyosentez
Bu virüslerde diğer RNA virüslerinde bulunmayan RNA'ya bağımlı DNA polimeraz enzimi içerirler. Bu enzime aynı zamanda revers transkriptaz enzimi adı verilir. Bu enzim sayesinde hücre içerisinde serbest hale geçen virüsün RNA'sının DNA kopyası çıkarılır. Oluşan bu DNA konak hücre nükleusuna taşınarak konağın DNA'sı içerisine entegre olur. Daha sonra bu DNA'nın transkripsiyonu ile hem viral proteinleri kodlayacak olan mRNA'lar, hem de yeni viryonları oluşturacak olan genomik RNA'lar sentezlenir. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

32 Olgun Virüs Partiküllerinin Oluşması
Hücre içerisinde ayrı ayrı oluşan viral yapıların birleşerek, tam virüs partiküllerinin meydana geldiği dönemdir. DNA virüslerinde sitoplazmada sentez edilen viral kapsomerler nukleus içerisine taşınarak, çekirdek içerisinde nukleokapsitler oluşur. RNA virüslerinde ise viral nukleokapsitlerin oluşumu tamamen sitoplazma içerisinde gerçekleşir. Olgunlaşma sırasında önce kapsomerler birleşerek içi boş kapsitler meydana gelir. Daha sonra replike olan viral nukleik asitler bu boş kapsitler içerisine girerek tam bir nukleokapsit oluşumunu sağlarlar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

33 Olgunlaşan Viral Partiküllerin Hücreden Çıkışı
Hücre içerisinde olgunlaşan, yani nukleokapsit haline gelen virüs partikülleri, hücre içerisinde belirli bir sayıya ulaştığında hücreden çıkmaya başlarlar. Virüslerin içinde bulundukları hücreden dışarıya çıkmaları iki grup alytında incelenir. Zarflı virüslerin hücreden çıkışı Zarfsız virüslerin hücreden çıkışı :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

34 Zarfsız Virüslerin Hücreden Çıkışı
Hücre içerisinde bol miktarda üremeye bağlı olarak, virüsler hücre çeperine baskı yapıp çeperi eriterek veya parçalayarak hücre dışına çıkarlar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

35 Zarflı Virüslerin Hücreden Çıkışı
Zarflı virüsler ise tomurcuklanma ile, içinde bulundukları hücreden ayrılırlar. Sitoplazmada olgunlaşan virüs partikülleri hücre membranından zarflanıp dışarıya doğru tomurcuklanarak hücre dışına atılırlar. Hücre membranı virüsün dışarı çıkacağı bölgede yapısal değişikliğe uğrarlar. Bu bölgede viral nukleokapsit membran yüzeyini gittikçe artan bir şekilde kabarıklaştırır. Daha sonra stoplazmik membran virüs yüzeyine adeta sarılır. Bu şekilde virüs zarflı hale geldikten sonra tomurcuklanan kısım hücreden koparak ayrılır. Nukleusta olgunlaşan zarflı virüs partikülleri ise nukleus membranından tomurcuklanmak suretiyle zarflı virüs haline dönüşürler. Zarflı hale gelen virüsler sitoplazmada birikmeye başlarlar. Sitoplazmada biriken zarflı virüsler ise enfekte hücre membranına baskı yaparak, membranın parçalanması ve hücrenin otoliz olması ile hücreden atılırlar. :38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

36 Zarflı Virüslerin Hücreden Çıkışı
:38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

37 Viral Replikasyonun Genel Şeması
:38 Dr. Mehmet ÖZASLAN

38 Virüslerde Enfeksiyon Döngüsü
:38 Dr. Mehmet ÖZASLAN