Ünite 2: Viruslarda Sınıflandırma ve Çoğalma

Virusların Sınıflandırılması

Önceleri virusların sınıflandırması virusun neden olduğu patojenik etkiler ve enfekte ettiği konakçı türleri esas alınarak yapılmaktaydı. Konakçı türlerine göre;

• hayvan virusları,
• insan virusları ve
• bitki virusları.

patojenite ve tropismus esasına göre ise;

• pnöymotrop,
• hepatotrop,
• lenfotrop vb.

sınıflandırma düzenleri oluşturulmuştu.

Virusların adlandırılmasında ise daha çok virusun neden olduğu hastalık tabloları öne çıkmaktaydı (çocuk felci virusu, sığır vebası virusu vb.).

Virusların sınıflandırılmasında virion ve nükleik asite ait özelliklerle birlikte fiziksel, kimyasal, biyolojik ve antijenik özellikleri de kullanılmaktadır. Bunlar arasında sırasıyla;

• viral nükleik asite ait özellikler,
• viral çoğalma yöntemleri ve
• viriona ait yapısal özellikler en önemli yeri almaktadır.

Bunların dışında virusun konakçı spektrumu gibi faktörler de göz önünde bulundurulmaktadır.

Günümüzde bakteri, bitki, insan ve hayvanları enfekte ettiği bilinen 4000’den fazla virus türü bulunmaktadır. Bu viruslar 83 aile altında 300’den fazla genus (cins) içinde toplanmıştır. Bu virus ailelerinden 31 tanesi hayvan ve insan viruslarını içermektedir.

Virus sınıflandırmasında taksonomik birim olarak aile ve genus (cins) esas alınmaktadır. Bazı virus ailelerinde altaile basamağı da bulunmaktadır. Virus adlandırmasında aile isimleri “-viridae”, alt aile isimleri “-virinae” ve genus isimleri “-virus” son ekiyle biter. Virus türleri genuslar içinde yer alır. Çok sık kullanılmamakla birlikte iki veya daha fazla virus ailesinin bir araya gelmesiyle oluşturulan bir üst sınıflandırma basamağ› da dizin’ dir. Dizin isimleri “-virales” son ekini alır.

Resmi sınıflandırmada dikkate alınmasa da taksonomik birim olarak türden daha aşağı basamaklar da bulunmaktadır. Bu alt basamaklara en iyi örnek olarak suş kavramı gösterilebilir. Bir virus türünün değişik bölgelerden veya değişik ülkelerden elde edilen izolatlarına suş adı verilir.

Serotip: Bir virus türünün farklı serolojik özelliklere sahip olan tipleri serotip olarak tanımlanır. Ayrıca her serotip içerisinde Alttip’ler de bulunabilir.

"Biyotip: Bir virusun değişik biyolojik özelliklere sahip olan tiplerine biyotip adı verilir.

Subviral Ajanlar

Yapısal özellikleri viruslara benzeyen veya hastalık oluşturma yöntemleri viral enfeksiyonları andıran, ancak virus tanımını tam olarak karşılamayan enfeksiyöz ajanlara subviral ajan adı verilir. Bu ajanlar;

• viroid; Viroidler kapsid taşımayan enfeksiyöz çıplak RNA’dan ibaret ajanlardır.
• Virusoid; sadece bitkilerde enfeksiyon oluştururlar,
• uydu virüs; hayvanlarda ve insanlarda enfeksiyon oluştururlar,
• prion; insan ve bazı hayvan türlerinde Nakledilebilir Süngerimsi Beyin Hastalığı’na (TSE, transmissible spongiform ensefalopati) neden olan ve yaklaşık 250 amino asitten oluşan protein yapısındaki hastalık etkenleridir.

Bilinen diğer enfeksiyöz ajanlardan farklı olarak prionların nükleik asit taşımadığı kabul edilmektedir. Doğada bulunan 2 tip prion proteini tanımlanmıştır. Bunlar;

• PrP ^c ; normal prion proteini,
• PrP ^sc ; anormal (enfeksiyöz) prion proteini. Proteolitik enzimlere, nükleazlara, kimyasal maddelere, radyasyona, ısıya, ultraviyole ışınlara karşı dayanıklıdırlar. 1M sodyum hidroksit ile enfektivitesi büyük oranda azaltılabilmiştir.

Viruslarda Çoğalma

Viruslar çoğalabilmek için mutlaka duyarlı ve canlı bir hücreye ihtiyaç duyarlar. Ancak her virus türü her hücre tipinde çoğalamaz.

Virus çoğalması nükleik asit replikasyonu esasına dayanır. Genel olarak RNA viruslarında viral nükleik asit sentezi hücre sitoplazmasında, DNA viruslarında ise hücre çekirdeğinde gerçekleşir.

Viruslar çoğalma sürecinde konak hücrelerin enerji ve sentez mekanizmalarını kullanırlar. Bazı durumlarda virus çoğalması için hücresel enzimlerin kullanılması da mümkün olabilmektedir.

Bir hücredeki virus çoğalma süreci 5 ana basamakta gerçekleşir. Bunlar sırasıyla:

1. Tutunma,
2. Penetrasyon,
3. Eklips,
4. Olgun virus partikülü oluşumu ve
5. Dışarı dökülme basamaklarıdır.

1. Tutunma (Adsorbsiyon);

Virus çoğalmasının başlangıç basamağı olan adsorbsiyon, enfeksiyöz virus partiküllerinin (virion) duyarlı hücre yüzeyine tutunduğu aşamadır. Bu bağlanmada virion yüzeyinde yer alan adsobsiyondan sorumlu protein ile konak hücre yüzeyinde yer alan bu proteine spesifik reseptörler rol alır. Dolayısıyla virus partikülleri ancak özgün reseptörleri taşıyan hücrelere tutunabilirler. Reseptörler hücrelere ait yüzey proteinleridir. Bu aşama geri dönüşümü mümkün olan (reversible) bir aşamadır.

2. Penetrasyon (İçeri alınma);

Penetrasyon, hücre yüzeyine tutunmuş olan virionun hücre içine alındığı aşamadır. Bu aşamada virus partikülleri henüz enfeksiyon oluşturma yeteneklerini kaybetmemişlerdir. Penetrasyon basamağı ısı ve enerjiye bağımlı bir aşamadır. Virusların penetrasyonu başlıca üç şekilde gerçekleşir;

i. Füzyon: Virion yapısındaki zarfın hücre membranı ile kaynaşması yoluyla nükleokapsidin hücre içine aktarıldığı penetrasyon mekanizmasıdır.

ii. Pinositoz: Bu mekanizmada hücre yüzeyine tutunan virus partikülü hücre zarının içeriye doğru çökmesiyle (invaginasyon) oluşan bir vakuol (endozom) içerisinde sitoplazmaya alınır.

iii. Translokasyon: Kübik simetrili ve morfolojik olarak küçük yapılı viruslar tarafından kullanılan bu mekanizmada virion hücre membranını direkt olarak geçer ve hücre sitoplazmasına ulaşır. Translokasyon özellikle bitki virusları tarafından kullanılan bir yöntemdir.

3. Eklips (Sentez aşaması);

Hücre içine alınan ve örtücü katmanlardan arınan nükleik asit artık viral proteinlerin ve yeni nesil viral nükleik asitin sentezi için hazırdır. Eklips aşaması virus çoğalmasının en yoğun ve karmaşık aşamasıdır. Bu dönemde virus çoğalmasının temel hedefleri olan translasyon ve transkripsiyon basamakları gerçekleşir.

Eklips döneminde gerçekleşen olaylar virusların nükleik asit özelliklerine göre farklılıklar gösterir. Viral nükleik asitin DNA veya RNA yapısında olması, segmentli veya tek parça olması, sirküler veya linear yapıda olması, RNA viruslarının pozitif veya negatif anlamlı olması replikasyon sürecinde gerçekleşen olaylara etki eden önemli faktörlerdir.

4. Olgun Virus Partikülü Oluşumu (Maturasyon);

Bu aşamada kapsid proteinleri son halini alarak kapsidi oluşturur. Takiben nükleik asitin kapsid içerisine alınmasıyla nükleokapsid şekillenmiş olur. Zarflı viruslarda kapsidin zarfla çevrelenmesi virus gruplarına göre konakçı hücrenin farklı bölgelerinde gerçekleşir."

5. Dışarı Dökülme

Yeni nesil virionların konak hücre dışına atılmaları iki yolla gerçekleşir.

i. Konak hücrenin dejenerasyonu ve virus partiküllerinin toplu halde saçılımı: Zarfsız virusların büyük çoğunluğu matürasyon aşamasını takiben sitoplazmada birikir ve hücrenin parçalanması ile hücre dışına saçılır.

ii. Tomurcuklanma yoluyla saçılım: Zarflı viruslar genellikle hücresel membranlardan tomurcuklanma yoluyla saçılır. Uzun bir dönemde gerçekleşen bu işlem sırasında konak hücre yıkımlanmayabilir.

Virus Çoğalmasının Durdurulması

Bakterilerin yaşamsal aktivitelerine ve çoğalma sürecini etkileyen birçok antibiyotik veya antimikrobiyal ajan bulunmasına karşın virus çoğalması üzerine etkili olan antiviral ajanların sayısı oldukça azdır. Antiviral ajanların etkidikleri virus türleri ve etkinlik düzeyleri de sınırlıdır.

Hücre düzeyinde virus çoğalmasının durdurulması birkaç evrede mümkün olabilmektedir. Bunlardan ilki virusun hücreye tutunma veya hücre içine alınma (penetrasyon) aşamasıdır. Bu aşamaları sentez aşaması takip eder.

Günümüzde klinik olarak başarıyla kullanılan antiviral ajanlar daha çok herpes viruslara, influenzavirus türlerine ve HIV’e karşı etkinliğe sahiptir. Antiviral ajanların kullanımı viral hastalıkların tam anlamıyla tedavisini sağlayamayabilir. Ancak hastalık bulgularının hafifletilmesine ve iyileşme sürecinin kısaltılmasına katkı yapar.

Antiviral ajanların kullanımı sırasında dirençli virus suşlarının gelişmesi olasıdır. Virusların antiviral ajanlara karşı direnç geliştirebilmesindeki en önemli yol mutasyona bağlı olarak genetik değişime uğramalarıdır.

Bir hücreyi enfekte eden virusun, söz konusu hücrenin aynı veya farklı türde ikinci bir virusla tekrar enfekte olmasını engellemesi interferens olarak tanımlanır. Yani interferens bir olaydır. Burada ilk enfeksiyonu oluşturan virusa interfere eden virus , enfeksiyonu engellenen ikinci virusa ise challenge virus adı verilir.

Viruslarda Genetik Değişim

Viruslar genetik değişimlere en çok maruz kalan mikroorganizmalar arasındadır. Viruslarda sıklıkla karşılaşılan genetik değişimler mutasyon ve rekombinasyondur.

Nükleik asit baz diziliminde meydana gelen ve genetik şifrenin değişimiyle sonuçlanan kalıcı değişikliklere mutasyon adı verilir.

Farklı 2 virusun aynı hücreyi enfekte etmesi durumunda bu virusların nükleik asit baz dizinleri arasında karşılıklı olarak yer değiştirmeler meydana gelebilir. Bu tip değişimler ise rekombinasyon olarak adlandırılır.