Ünite 1: Virusların Genel Özellikleri

Giriş

Viroloji virusların yapısını, biyolojisini, neden oldukları hastalıkları ve virüs-konakçı ilişkilerini inceleyen bilim alanıdır. Tarihi belgeler virusların neden olduğu hastalıkların çok uzun yıllar önce var olduğunu ortaya koymakta, buna rağmen var olan bilgiler modern anlamdaki viroloji çalışmalarının yaklaşık 100 yıl önce başladığını göstermektedir.

AIDS, BSE, parvovirüs, SARS, hepatit B, hepatit C ve kuş gribi dünya genelinde gündem oluşturan viral hastalıklardandır. Viruslar başta insan ve hayvanlar olmak üzere bitki, bakteri, maya, mantar, alg, mikoplazma ve protozoonları enfekte edebilmektedirler.

Virusların Hayatımızdaki Yeri

Genellikle hastalık etkeni olarak bilinmelerine karşın viruslar yararlı bir biyolojik araç olarak da kullanılmaktadırlar:

Virusların Biyolojik Mücadele Aracı Olarak Kullanılması: Bu amaçla yapılmış ilk önemli çalışma Avustralya’da aşırı çoğalan yabani tavşan popülasyonunu kontrol altına almak amacıyla tavşanlarda ölümcül enfeksiyonlara sebep olan virusların kullanılmasıdır.

İkinci deneme ise, birçok hastalığın vektörü olan sivrisineklerin çoğalmasını kontrol altına almak amacıyla özellikle bu sineklerin larvalarını enfekte ederek popülasyonu azaltan viruslarla yapılmaktadır.

Virusların tarım zararlısı böceklerle mücadelede pestisit olarak kullanılması gelecekte önem kazanabilecek diğer bir uygulama alanıdır.

Virusların Vektör Olarak Kullanılması: Başka canlılardan gen aktarımı yapılan viruslar enfekte ettikleri hücre veya canlılara bu genleri aktarmakta ve bu genlerin kodladığı proteinleri sentezleyebilmektedirler.

Bakterilerin Tiplendirilmesinde Virusların (Faj) Kullanımı: Salmonella gibi bazı bakterilerin farklı fajlara olan duyarlılıkları ile cins düzeyinde sınıflandırılmaları mümkün olabilmektedir.

Moleküler Biyolojide Kullanılan Enzimlerin Eldesi: Revers transkriptaz enzimi gibi moleküler biyoloji çalışmalarında önemli yere sahip enzimler viruslardan elde edilmektedir.

Kanser Tedavisinde Virusların Kullanımı: Genetik değişime uğratılan Herpes simplex ve Vaccinia gibi bazı viruslar kanserli hücreleri enfekte ederek öldürmelerine yönelik araştırmalarda kullanılmaktadır.

Virus Nedir?

Zorunlu hücre içi parazitleri ifadesi virusların en basit tanımıdır. Enerji üreten ve protein sentezi yapan organellere sahip olmayan, tek tip nükleik asit bulunduran, kendine özgü çoğalma şekline sahip olan ve nükleik asit ile bunu saran bir protein kılıftan meydana gelen enfeksiyöz etkenlere virüs adı verilir. Virusların boyutları genel olarak 17-300 nm arasında değişmektedir.

Viruslarla Bakteriler Arasındaki Farklar:

1. Üreme ortamı: Viruslar yalnızca canlı hücre içi ortamlarda, bakteriler ise hem canlı hem de cansız ortamda üreyebilirler.
2. Yapı ve çoğalma şekli: Flagella, kapsül ve hücre duvarı gibi bakterilerde bulunan bazı yapılar ve hücre içi organeller viruslarda bulunmaz. Bakteriler ikiye bölünerek çoğalırken viruslar nükleik asit replikasyonu ile çoğalır.
3. Nükleik asit tipi: Bakterilerde hem DNA hem de RNA bulunmasına karşın viruslar bu nükleik asitlerden yalnızca birine sahiptir.
4. Filtrelerden geçebilme: Viruslar bakterilerin geçemediği filtrelerden geçebilirler.
5. Büyüklük & Mikroskopi: Bakteriler ışık mikroskobu ile görülebilirken, virusların görüntülünmesi (Çiçek virusları hariç) yalnızca elektron mikroskop ile mümkündür.
6. Antibiyotiklere duyarlılık: Viruslar, bakterileri öldüren veya gelişmelerini durduran antibiyotiklerden etkilenmezler. Viruslara karşı bazı antiviral ajanlar geliştirilmektedir.
7. İnterferona duyarlılık: Virusların çoğalmasını durdurabilen interferonlar bakterilerde böyle bir etkiye sahip değildir.

Virusların Yapısal Bölümleri

Virion: Nükleik asit ve kapsid olarak tanımlanan protein kılıftan meydan gelen temel yapıya nükleokapsid adı verilir. Kapsid kapsomer adı verilen alt yapı ünitelerinden meydana gelmektedir. Bazı virüslerde nükleokapsid, zarf adı verilen bir yapı ile çevrelenmiştir. Bu şekilde oluşan enfeksiyöz özelliğe sahip olgun virüslere virion adı verilir. Kapsid içerisinde kalan bölgeye kor bölgesi adı verilir.

Viral Nükleik Asit: Viruslardaki özgün genetik şifrenin taşıyıcısı nükleik asitlerdir. Viral nükleik asitler yapı olarak tek parçalı veya birden fazla parçadan oluşabilir.

Viral genom birçok virus ailesinde linear yapıda iken, bazılarında çembersel yapıdadır. Viral nükleik asitler tek iplikçikli veya çift iplikçikli olabilirler.

Viral nükleik asitlerin uzunlukları genel olarak 1,7-350 kilobaz arasında değişmektedir.

Viral Proteinler: Viral proteinler virionun morfolojik oluşumuna katılan yapısal proteinler ve virus çoğalma siklusunda görev alan yapısal olmayan proteinler olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.

Viral proteinler, virusun çoğalmak üzere konak hücre reseptörlerine tutunmasında ve hücre içine girmesinde de görev almaktadırlar.

Viral Zarf: Helikal simetrili hayvan viruslarının tamamı, kübik simetrili virusların ise sadece bir kısmı viral zarfa sahipir. Zarfın temel görevi virusun antijenik ve biyolojik aktivitelerini taşımaktır. Viral zarf, hücresel membranlarda olduğu gibi lipid bilayer yapısına sahiptir ve büyük oranda lipitlerden oluşmaktadır.

Zarf üzerinde bulunan glikoproteinler elektron mikroskopta ışınsal çıkıntılar şeklinde görülür. Bu çıkıntılar peplomer olarak olarak adlandırılır.

Viral Enzimler: Virusların yapısında sınırlı sayıda enzim bulunmakla birlikte; revers transkriptaz, integraz, proteaz gibi enzimler bunlara örnek olarak verilebilir.

Virus Morfolojileri

Virus simetrisi olarak tanımlanan virusların morfolojik yapısı hayvan viruslarında kübik, helikal ve kompleks yapı olmak üzere üç grupta toplanmaktadır

Kübik (İkosahedral) Simetri: Kapsidleri geometrik olarak eşit bölünmüş çok kenarlı formdadır. Bu yapı mümkün olan en küçük alanda optimum kullanım hacmi sağlamaktadır.

Helikal Simetri: Kapsomerlerin bir eksen etrafında dönecek şekilde nükleik asidin üzerinde art arda dizilmesi ile oluşan, iki ucu açık boru şeklinde bir nükleokapsid formudur.

Kompleks Simetri: Kapsomerlerin birbiriyle açı oluşturarak düzensiz bir şekilde dizilmesi ile oluşan formdur.

Kombine Simetri: T şeklinde bir morfolojiye sahip olan ve bakteriyofajlarda görülen bir simetri yapısıdır.

Virusların Fiziksel Ve Kimyasal Etkilere Duyarlılığı

Sıcaklık: Yükselen sıcaklık değerlerine zarflı viruslar zarfsız olanlara göre daha duyarlı; kübik simetrili viruslar ise helikal simetrili olanlara göre daha dayanıklıdır. Virusların enfektivitesi genel olarak 50 °C’nin üzerinde ki sıcaklıklarda kısa bir sürede kaybolmaktadır. Birçok zarflı virus ise oda sıcaklığında yada 37 °C’de birkaç saat içinde inaktive olmaktadır. Virus süspansiyonları dondurularak veya liyofilize edilerek uzun süre saklanabilmektedir.

pH: Birçok virus türü 5.0-9.0 pH değerleri arasında enfektivite özelliklerini korurlar

Radyasyon: UV ışınları, X ışınları gibi radyasyon kaynakları virusların inaktive olmasına neden olmaktadır.

Fotodinamik İnaktivasyon: Virion içerisine girerek nükleik aside bağlanan bazı vital boyalar, virusun gün ışığına maruz kalması ile inaktivasyon oranını arttırabilmektedir.

Tuz Çözeltileriyle Stabilizasyon: Magnezyum klorür, Magnezyum sülfat, Sodyum sülfat gibi tuz çözeltileri birçok virusun artan sıcaklık değerlerine dayanıklılığını arttırabilmektedir.

Yağ Eriticilerine Duyarlılık: Eter, kloroform, deterjan gibi yağ eriticiler zarflı virusların enfektivitesini etkilemektedir.

Formaldehit: Formaldehit virusun enfektivitiseni ortadan kaldırmaktadır. Aynı zamanda inaktivan madde olarak inaktif aşıların hazırlanmasında kullanılabilmektedir.

Diğer Kimyasal Maddeler ve Antimikrobiyel Ajanlar: Antibiyotik ve sülfonamidlerin virusların enfektivitesine etkisi yoktur. Yüksek düzeyde klor bileşikleri ve alkol viruslara karşı az da olsa etkinliğe sahiptir. Ancak çamaşır suyu virus aktivasyonuna karşı en etkili kimyasallardan biridir.