in

**AŞAĞI ORGANİZASYONLU CANLILAR-1

VİRÜSLER

Virüsler, ancak canlı hücrelerde üreyebilen insan, hayvan, böcek ve bitkilerde hastalık yapabilen, ekonomik ve tıbbi yönden önem taşıyan canlı-cansız partiküllerdir/ varlıklardır. Virüs, bitki hastalıkları ile ilgili çalışmalar esnasında keşfedildi. Önceleri, bakterilerin geçemediği filtrelerden geçebilen en küçük etkenler olarak tanımlanmışlardır. 1881 yılında Pasteur, kuduz bir köpeğin salyasında yaptığı incelemelerde etkeni göremedi ve besiyerlerinde üretemedi. Ancak, kuduz köpek salyasını sağlam bir köpeğe verdiğinde onun da kudurduğunu gördü ve buna enfeksiyon yapan zehir anlamına gelen VİRÜS adını verdi. Dimitri İvanowski, tütün bitkisinde meydana gelen ‘mozaik’ hastalığının etkeninin, bakterilerin geçemediği filtrelerden geçebilen çok küçük etkenler olduğunu göstermiştir. Bu etkenlerin filtreden geçecek kadar küçük bakteriler ya da hastalığı oluşturan filtrede tutunamayan bir toksin olabileceğini düşünüyordu. Bu şüphe, 1935’te Wendell Stanley, tütün mozaik virüsü olarak bilinen bu bulaşıcı partikülleri kristalize edince doğrulandı. Daha sonraki yıllarda şap, sarı humma ve bakterileri eriten (bakterifaj) virüsler gösterildi. Virüsler, ışık mikroskobu ile görülmezler fakat filtrelerden süzülebilen etkenlerdir. En büyük virusları bile ışık mikroskobu ile görmek oldukça zordur. Özellikle, elektron mikroskobu ve hücre kültürlerinin 1950’li yıllardan sonra gelişmesi sayesinde birçok virüsü görmek mümkün oldu. Bu sayede, virüsün morfolojisi ve replikasyonu detaylı olarak çalışıldı.

Virüslerde morfoloji, viral genetik materyali bir hücreden diğer bir hücreye taşıyacak şekilde organize olmuştur. Virüsler zorunlu hücre içi parazitleri olup kendi metabolik enzimleri bulunmadığından kendi proteinlerini sentezleyecek ribozomları ve diğer organelleri olmadığı için besiyerlerinde üreyemezler. Bu nedenle, çoğalmaları için mutlak bir canlı hücreye gereksinim duyarlar. Canlı hücre dışında ise kristal şekilli ve hareketsiz olup herhangi bir metabolik aktivite göstermezler. Ancak, hücre içerisine girdikten sonra replikasyonları için hem kendi hem de hücrenin metabolik yollarını kullanırlar. Bu nedenle virüsler hücre dışında metabolik olarak inaktif, hücre içerisinde ise canlı olarak kabul edilirler. Her tip virüsün parazitik olarak enfekte ettiği sınırlı sayıda konakçı hücre bulunur ve buna o virüsün konakçı sınırı denir. Virüslar kendi özgül reseptör proteinleri ile konak hücrenin reseptörleri arasında oluşacak anahtar-kilit ilişkisi sonucu konak hücreyi tanırlar. Genellikle, virüslerin konakçı sınırı oldukça dardır ve sadece bir türü etkiler. Bazı virüslerin ise konakçı sınırı geniş olabilir. Kuduz virüsü, kemirgenler, köpek ve insan gibi pek çok memeliyi etkilemektedir.

Virüslerin kendine özgü olan ve diğer mikroorganizmalardan ayrılan birçok özellikleri mevcuttur. Tek tip nükleik asit içermeleri de ayırıcı bir niteliktir. Bu özellik, virüslerin sınıflandırılmasında esas teşkil etmekte ve viral genomu ya DNA ya da RNA yapısındadır. Genetik materyal virüsün tipine bağlı olarak çift sarmal DNA, tek sarmal DNA, çift ya da tek sarmal DNA dan oluşur ve buna bağlı olarak DNA ya da RNA virüsü olarak tanımlanırlar. Ancak, virüs dünyasında RNA genom yapısına oldukça sık rastlanır. Virüsler diğer mikroorganizmalardan oldukça küçüktürler ve büyüklükleri nanometre (1 mikron = 1000 nm) ile ifade edilir ve 20 ile 300 nm arasında değişmektedir. Virüslerin herhangi bir makromolekülü sentez edebilecek veya enerji üretebilecek hücresel bir organeli yoktur. Bu nedenle, viral makromolekül sentezi veya enerji gereksinimi, virüs replikasyonu sırasında konak hücre tarafından karşılanır. Bazı virüsler diğer mikroorganizmalarda mevcut olmayan replikasyon enzimleri içerirler veya sentez ederler. Örneğin; RNA polimeraz (RNA’dan RNA sentezi yapan enzim) ve reverse transkriptaz (RNA’dan DNA sentezi yapan enzim) gibi. En karmaşık çoğalma döngüsüne sahip retrovirüslerde, RNA’dan DNA’ya bilgi aktarımını sağlayan RNA’dan DNA sentezleyen reverse transkriptaz enzimi bulunmaktadır. Virüsler, konak hücrede replikasyon yolu ile çoğaltılmaktadırlar. Virüsler diğer mikroorganizmaların duyarlı oldukları antibiyotiklere duyarlı değillerdir.

Farklı şekillerde sınıflandırılan virüsler, elektron mikroskobunda tanımlanabilen farklı morfolojilere sahiptirler. Her şeyi tamam bir virüs partikülü virion adını alır ve yapılarının esasını nükleik asit ve protein oluşturur. Hacim ve şekilleri oldukça farklıdır. Virüsün çoğalması için gerekli bilgiyi taşıyan “genom” nükleik asitten yapılıdır. Bu genom, bir protein kabuk içinde bulunur ve buna kapsid denir. Kapsid ve içindeki nükleik asidden oluşan yapıya nükleokapsid denir. Virüsün tipine bağlı olarak çomak, polihedral ya da daha karmaşık bir yapıda olabilir. Kapsid, nükleik asidi dış etkilere karşı korur ve konak hücreye virüs genomunun girmesini sağlar. Kapsid, kapsomer denilen protein alt birimlerinden oluşur ve bu yapının birimleri çeşitli polipeptit zincirleridir. Her kapsomer, bir veya daha çok polipeptit zincirinden yapılmıştır. Kapsomerler kümeler halinde dizilip kübik ya da sarmal şekilde simetri gösteren muntazam bir geometrik şekli olan kapsiti meydana getirirler. Bu kapsit nükleik asidi tamamen örter. Örneğin; tütün mozaik virüsünün binden fazla sayıda tek tip protein molekülünden oluşan sert ve çomak şekilli bir kapsit bulunur. Bütün virüsler kendi kapsid proteinlerini kodlar. Virüslerin kapsid morfolojilerinde genellikle kullandıkları iki tip simetri mevcuttur. Bunlar; kübik simetri ve heliksel simetridir. Kübik simetrili olanlar yuvarlak görünümlü olup, en sık görülen geometrik modeli ise ikosahedraldir. Bu yapı 20 eşkenar üçgen yüzü ve 12 köşesi olan bir polihedraldir. Heliksel simetrili kapsidler ise silindirik yapılı olup ve en basit organizasyonu gösterirler. Uç uca bağlanan aynı yapısal birimler heliksel bir kurdela oluştururlar. Heliksel simetride, yapısal birimler bir eksen etrafında heliks oluşturacak şekilde dizilmişlerdir. Şimdiye kadar incelenen bütün heliksel kapsidlerin yapısal birimleri tek bir polipeptitten oluşmuşlardır ve oldukça sağlam bir yapı içerirler. Bazı bitki virüsleri çıplak heliksel simetrili kapsid içerirler. Ancak insanlarda infeksiyon oluşturan bütün heliksel simetrili virüsler zarflıdır ve genom olarak RNA içerirler. Heliksel simetrili virüslerde kapsidde yer alan yapısal birim sayıları farklılık gösterir.

Viral genom yapısı: Viral genomu, RNA veya DNA’nın tek iplikli veya çift iplikli formu şeklindedir. Genom, virüsün yapısal ve yapısal olmayan proteinleri için gerekli şifreyi taşır. Küçük virüslerin genomu 3-4 gen taşımakla beraber, büyük virüslerde bu sayı 200-300’e çıkmaktadır. Viral genom yapısı büyük olan virüslerin morfolojik yapıları daha karmaşıktır. Retrovirüslerin dışında yer alan bütün virüsler haploittir, yani viron içerisinde viral nükleik asitten yalnız bir kopya içerirler. DNA virüslerinde, yalnız parvovirüsler tek iplikli DNA içerirler. DNA 4,5-6 kb büyüklüğünde olup lineer yapıdadır. Parvovirüs B19 bu grupta olup insanı enfekte eden tek parvovirüstür. Çift iplikli DNA yapısı, virüsler arasında yaygındır ve özellikle büyük virüslerde bulunur. Adenovirüsler, herpesvirüsleri ve poks (çiçek) grubu virüsler çift iplikli DNA içerirler. Çift iplikli viral DNA’lar lineer veya çembersel şekiller içerebilirler. Adenovirüsler, herpesvirüsler ve poks grubu virüsler lineer (iki ucu serbest, doğrusal), Hepadna virüsleri ise çembersel çift iplikli DNA içerirler. RNA virüsleri, çoğunlukla tek iplikli genom içerirler. Çift iplikli RNA içeren bir grup olan Reoviridae, aynı zamanda segmentli genoma sahiptir.

Viral zarf: Konak hücreden tomurcuklanma ile olgunlaşan virüsler, konak hücre membranından bir zarf kazanarak ayrılırlar. Bu zarf yapısı aynı zamanda virüsün konakcıya girmesini de sağlar. Bu zar, hücre zarı gibi glikoprotein yapısındadır. Bu yapı, çekirdekte üreyen DNA virüsleri tarafından (Herpes virüsleri) çekirdek membranından sağlanır. Herpes virüsler çekirdek membranından zarf yapısını almadığı durumda sitoplazmik membranından alırlar. Sitoplazmada üreyen RNA virüsleri ise sitoplazmik membranından zarf kazanırlar. Viral zarf, hücre membran lipitleri ve virüs tarafından kodlanan özgül proteinleri içerir. Lipit içeriği, zarflı virüsleri lipit çözücülerine karşı (eter, kloroform, sodyum deoksikolat vs) duyarlı hale getirir. Viral zarf proteinleri; zarfın dış kısmında çıkıntılar halinde bulunan glikoproteinler ve membran altında yer alan matriks proteinleri şeklinde bulunurlar. Glikoproteinler transmembran proteinleridir. Bu proteinler, zarflı virüslerin konak hücreye tutunması, adsorbsiyonu ve penetrasyonunu sağlarlar. Ayrıca, örneğin kuduz virüsünün asetil kolin reseptörlerine bağlanıp, nörotoksik etki göstermesi, yüzey glikoproteinleri aracılığı ile meydana gelmektedir.

Bir çok glikoproteinler memeli ve kanatlı hayvanların eritrositlerine bağlanarak bunları aglütine ederler. Bu peplomerlere hemaglütinin adı verilir. Ayrıca, bazı virüslerde, füzyon yapan veya hemolitik etki gösteren glikoproteinler de mevcuttur. Örneğin; kızamık virüsünde birbirine disülfit bağları ile bağlı iki alt üniteden oluşan füzyon proteini ile sitoplazmik köprü oluşturarak hücrelerarası kaynaşmayı sağlayarak dev hücre oluşumuna neden olurlar. Aynı zamanda, eritrositlerin hemoliz edilmesi de füzyon proteinine bağlı bir özelliktir. Matriks proteinleri ise genellikle glikozillenmemiş hidrofobik bağlarla lipit tabakası arasına uzanan transmembran proteinleridir. Bu protein zarflı virüslerin hücre membranından tomurcuklanma yolu ile olgunlaşmasında önemli rol oynar.

Karmaşık virüsler: Bazı virüslerin morfolojileri daha önce tarif edilen esas gruplara uymamaktadır. Bu virüsler, kompleks yapılı olarak adlandırılırlar. Bu tür virüslerin, poks ve filovirüs adı verilen iki grubu bulunmaktadır. Poks grubu virüsleri, 100’den fazla protein sentez edebilen en büyük genoma sahiptirler. Bu grupta çiçek ve çiçek aşısı virüsleri yer alır. Poks grubu virüslerin dış kılıfı, lipit ve proteininden yapılmış olup diğer viral zarflardan farklı görünümündedir. İç kısmında ise çok iyi yapılaşmış genom ile birlikte kompleks proteinler ve enzimler yer alır. Filovirüsler ise (Marburg ve Ebola hemorajik ateş virüsleri) heliksel yapı benzeri bir nükleokapsid ve çok uzun kuyruk taşırlar. Flementöz zarflı partiküller şeklinde görünürler. Genom büyüklüğü poks virüs grubunun 1/20 kadardır.

Virüs enzimleri: Virüs içerisinde özellikle replikasyonda rol oynayan bazı enzimleri içerirler. Bu enzimlerin hepsi viral genler tarafından kodlanırlar. En fazla replikasyon enzimi bulunur. Bazı RNA virüslerinde, viral RNA’yı m-RNA şekline transkribe eden RNA polimeraz enzimi mevcuttur. Bazı DNA virüslerinde ise DNA’dan DNA sentez eden DNA polimeraz enzimi bulunur. Tek iplikli DNA içeren parvovirüsler ve hepatit grubu virüsler DNA polimeraz enzimi içerirler. Revers transkriptaz ise öncelikle retrovirüsler tarafından kodlanan bir virüs içi enzimidir. RNA’dan DNA sentezi yöneten bu enzim viral RNA’nın çift iplikli DNA haline transkribe edilip hücre kromozomuna entegre olmasında rol oynar.

Fiziksel ve kimyasal etkenlerin virüsler üzerine etkileri: Virüsler genel olarak yüksek ısıya oldukça duyarlıdırlar. Özellikle, zarflı virüsler ısı değişiklerinde kolaylıkla inaktive olurlar. Ancak, çıplak ve özellikle ikozahedral simetri içeren virüsler 37 ºC’de saatlerce enfeksiyon özelliklerini korurlar. Bu özellik genellikle, 50-60 ºC’ler arasında 30 dk ile 1 saat arasında ısıtılma ile kaybolur. Bazı virüsler, ısıya oldukça dayanıklılık gösterir. Örneğin; Hepatit B, papilloma ve diğer bazı virüsler gibi. Dondurup çözme işlemi de bazı virüslerde özellikle zarflı virüslerde daha çabuk inaktivasyona neden olmaktadır.

Virüsleri, uzun süre enfektivitelerini kaybetmeden saklamak için düşük ısı derecelerine gereksinim vardır. Özellikle, uzun süre saklayabilmek için -70 ºC’nin altı mümkün olmaktadır. Zarflı virüsler -90 ºC’de dahi uzun süre saklandıklarında enfektivite özelliklerinde azalma meydana gelir. Bazı virüslerin bir molarlık tuz konsantrasyonunda saklanmaları ısıya dirençlerini arttırır. Bu özellik aşı stabilizasyonu için pratikte kullanılmaktadır. Birçok virüs, genellikle pH 5,0-9,0 arasında yapılarını korumaktadır. Bütün virüsler, yüksek pH (alkalen) düzeylerinde inaktive olurlar. Ultraviyole (UV) ve X-ray direkt olarak viral genomunda kırılmalara neden olduğu için virüs replikasyonu inaktive olur. UV ve X-ray dozu ve süresi inaktivasyon yönünden virüsün sınıfı ve yapısına göre değişmektedir. Toluidine mavisi, nötral kırmızısı ve proflavin gibi bazı vital boyalar, virüse girerek nükleik asit ile bir kompleks oluşturarak nükleik asidi ışığa karşı oldukça duyarlı hale getirir. Bu olaya fotodinamik inaktivasyon adı verilmektedir. Diğer kimyasal maddelere duyarlılık; bütün zarf içeren virüsler eter, kloroform ve sodyum deoksikolat gibi lipit çözücülerine karşı duyarlıdırlar. Çıplak virüsler ise lipit içermedikleri için eterden etkilenmezler. Anyonik deterjanlardan sodyum dodesil sülfat (SDS) ve sodyum lauril sülfat (SLS) hem zarf hem de kapsid proteinlerini parçalar. Formaldehit, direkt viral nükleik asitle reaksiyona girerek virüsü parçalar. Hemen hemen bütün virüsler hipoklorit bileşikleri (çamaşır suyu), potasyum permanganat ve organik iyot türevleri de en etkili dezenfektan maddelerdir.

Yazar: Vayra53

Marmara Üniversitesi Biyomühendislik '16
Marmara Üniversitesi Farmakoloji '18
Marmara Üniversitesi Mikrobiyoloji ve Klinik Mikrobiyoloji '19

**ENFEKSİYON HASTALIKLARINA NEDEN OLAN MİKROPLAR

**AŞAĞI ORGANİZASYONLU CANLILAR