Virüsler
Virüs Sınıflandırması
Virüsler ribozomlardan (ve dolayısıyla rRNA'dan) yoksun oldukları için, hücresel organizmalarla birlikte Üç Alan Sınıflandırma şeması içinde sınıflandırılamazlar. Alternatif olarak Dr. David Baltimore, viral bir genom ile mRNA'sını nasıl ürettiği arasındaki ilişkiye odaklanan bir viral sınıflandırma şeması türetmiştir. Baltimore Şeması yedi virüs sınıfını tanımaktadır.
DNA Virüsleri
Sınıf I: dsDNA
Bakteriyofaj T4 ve lambda gibi dsDNA genomuna sahip DNA virüsleri, enfekte ettikleri konak hücre ile tamamen aynı genoma sahiptir. Bu nedenle, çoğaltma ve/veya protein üretimi için birçok konakçı enzim kullanılabilir. Bilgi akışı geleneksel bir yol izler: dsDNA → mRNA → protein, mRNA'yı üreten DNA'ya bağımlı RNA-polimeraz ve proteini üreten konak ribozom. Genom replikasyonu, dsDNA → dsDNA, virüs veya konak hücreden DNA'ya bağımlı bir DNA-polimeraz gerektirir.
Virüs, belirli viral ürünlerin virüs replikasyonunda belirli zamanlarda yapılmasını sağlamak için genellikle gen ifadesinin kontrolü için stratejiler kullanır. T4 durumunda, konak RNA polimeraz viral DNA'ya bağlanır ve DNA hücreye enjekte edildikten hemen sonra başlangıç genlerini kopyalamaya başlar. Erken viral proteinlerden biri konakçı RNA polimerazını modifiye eder, böylece konakçı promotörlerini artık hiç tanımayacak ve orta aşama viral proteinler için genleri transkribe etmeye devam edecektir. Bir başka modifikasyon (orta aşama viral proteinler tarafından katalize edilir) RNA polimerazı daha da değiştirerek geç aşama proteinleri kodlayan viral genleri tanımasını sağlar. Bu, viral proteinlerin düzenli bir şekilde üretilmesini sağlar.
Birkaç dsDNA virüsünün replikasyonu, terminal tekrarlara sahip kısa tek sarmallı bölgeler nedeniyle birkaç viral genomun birbirine bağlandığı konatemerlerin üretilmesiyle sonuçlanır. Genom kapsid içine paketlenirken viral bir endonükleaz konkatemeri uygun bir uzunlukta keser.
Çiçek virüsleri ve adenovirüsler gibi dsDNA genomlarına sahip birkaç hayvan virüsü vardır. Herpesvirüslerin, birkaç üyesinin kanserle bağlantısı ve virüslerin konakçıları içinde latent bir formda kalma yeteneği gibi birkaç önemli özelliği vardır. Üretken bir enfeksiyon, patlayıcı bir viral popülasyon, hücre ölümü ve nöronların enfekte olduğu hastalık belirtilerinin gelişmesiyle sonuçlanır. Nöronlarda latent bir enfeksiyon gelişerek virüsün konakçıda tespit edilmeden kalmasını sağlar. Viral genom yeniden aktif hale gelirse, üretken bir enfeksiyon ortaya çıkar ve bu da viral replikasyona ve yeniden hastalık belirtilerine yol açar.
Sınıf II: ssDNA
Parvovirüsler gibi ssDNA virüsleri için bilgi akışı yine de bir dereceye kadar geleneksel yolu izleyecektir: DNA → mRNA → protein. Ancak viral genom ya mRNA ile aynı baz dizisine sahip olabilir (artı iplik DNA) ya da mRNA'ya tamamlayıcı olabilir (eksi iplik DNA). İlk durumda, önce viral genoma tamamlayıcı olan bir DNA ipliği üretilmeli ve çift sarmallı bir replikatif form (RF) oluşturulmalıdır. Bu, hem viral proteinleri üretmek için hem de viral genom kopyaları için bir şablon olarak kullanılabilir. Eksi iplikçikli DNA virüsleri için genom doğrudan mRNA üretmek için kullanılabilir, ancak viral genom kopyaları için bir şablon görevi görmek üzere tamamlayıcı bir kopyanın yapılması gerekecektir.
Replikatif form, bir ipliğin çentiklendiği ve serbest 3' ucunu uzatmak için replikasyon enzimlerinin kullanıldığı yuvarlanan daire replikasyonu için kullanılabilir. Dairesel DNA etrafında tamamlayıcı bir iplik sentezlendikçe, 5' ucu soyulur ve uzunluğu artmaya devam eden yer değiştirmiş bir iplik ortaya çıkar.
Sınıf VII: Ters Transkriptaz Kullanan DNA Virüsleri
Hepadnavirüsler, kısmen çift sarmallı olan ancak tek sarmallı bir bölge içeren bir DNA genomu içerir. Hücre çekirdeğine giriş yaptıktan sonra, konak hücre enzimleri kullanılarak eksiklik tamamlanır ve tamamlayıcı bazlarla bir çift iplikli DNA kapalı döngüsü oluşturulur. Gen transkripsiyonu, pregenom olarak bilinen artı iplikçikli bir RNA'nın yanı sıra RNA'ya bağımlı bir DNA-polimeraz olan viral enzim ters transkriptazı ortaya çıkarır. Pregenom, eksi iplikli DNA genomlarını üretmek için ters transkriptaz için bir şablon olarak kullanılır ve küçük bir pregenom parçası, genomların çift iplikli bölgesini üretmek için bir primer olarak kullanılır.
RNA Virüsleri
Sınıf III: dsRNA
Çift sarmallı RNA virüsleri, insanlarda ishal hastalığına neden olan rotavirüs gibi bakteri, mantar, bitki ve hayvanları enfekte eder. Ancak hücreler hiçbir işlemlerinde dsRNA kullanmazlar ve hücrede bulunan herhangi bir dsRNA'yı yok etmek için sistemlere sahiptirler. Bu nedenle viral genom, dsRNA formunda, hücre enzimlerinden gizlenmeli veya korunmalıdır. Çok az istisna dışında, hücreler viral genomun replikasyonu için gerekli olan RNA'ya bağımlı RNA-polimerazlardan da yoksundur, dolayısıyla virüs bu enzimi kendisi sağlamalıdır. Viral RNA'ya bağımlı RNA polimeraz hem mRNA'yı kopyalamak için bir transkriptaz hem de RNA genomunu kopyalamak için bir replikaz görevi görür.
Rotavirüs için, viral nükleokapsid sitoplazmada bozulmadan kalır ve replikasyon olayları içeride gerçekleşerek dsRNA'nın korunmasına izin verir. Haberci RNA, RNA genomunun eksi ipliğinden kopyalanır ve daha sonra sitoplazmadaki konak ribozom tarafından translasyona tabi tutulur. Viral proteinler, RNA replikaz ve artı iplikçikli RNA etrafında yeni nükleokapsidler oluşturmak üzere toplanır. Eksi iplikçikli RNA daha sonra nükleokapsid içindeki RNA replikaz tarafından sentezlenir ve bir kez daha dsRNA genomunun korunmasını sağlar.
Sınıf IV: +ssRNA
Poliovirüs gibi artı iplikçikli RNA'ya sahip virüsler, genomlarını doğrudan mRNA olarak kullanabilir ve parçalanmamış viral genom hücreye girer girmez konak ribozomu tarafından translasyona tabi tutulur. İfade edilen viral genlerden biri, artı iplikçikli genomdan eksi iplikçikli RNA oluşturan bir RNA'ya bağımlı RNA-polimeraz (veya RNA replikaz) verir. Eksi iplikçikli RNA, yeni oluşan virüsler için mRNA veya genom olarak kullanılabilecek daha fazla artı iplikçikli RNA için bir şablon olarak kullanılabilir.
Poliovirüs genomunun translasyonu, kendisini üç küçük proteine bölen proteaz aktivitesine sahip büyük bir protein olan bir poliprotein verir. Ek bölünme faaliyeti sonunda kapsid oluşumu için gereken tüm proteinlerin yanı sıra bir RNA'ya bağımlı RNA-polimeraz da ortaya çıkar.
Birkaç küçük proteine bölünen bir poliproteinin oluşumu, birçok +ssRNA virüsünün karşılaştığı bir soruna yönelik olası bir stratejiyi göstermektedir - bölümlenmemiş bir +ssRNA genomundan birden fazla protein nasıl üretilir? Diğer olasılıklar şunlardır:
- subgenomik mRNA - translasyon sırasında viral RNA'nın bazı kısımları atlanabilir, bu da viral RNA'nın tamamından elde edilenden farklı proteinler üretilmesine neden olur.
- ribozomal çerçeve kaydırma - ribozom mRNA'yı üç nükleotid veya kodondan oluşan gruplar halinde "okur" ve bunlar bir amino aside çevrilir. Ribozom #1 numaralı nükleotit ile başlarsa, bu bir açık okuma çerçevesi (ORF) olur ve bir dizi amino asitle sonuçlanır. Ribozom nükleotid 2'nin başlangıç nükleotidi olduğu yerde ilerlerse bu ORF #2 olur ve tamamen farklı bir amino asit kümesi ortaya çıkar. Eğer ribozom nükleotid 3'ün başlangıç nükleotidi olduğu yerde tekrar ilerlerse bu ORF #3 olur ve tamamen farklı bir amino asit kümesi ortaya çıkar. Bazı virüsler, tek bir mRNA'dan farklı proteinlerin üretilmesine yol açan, farklı ORF'ler içinde kasıtlı olarak örtüşen viral genlere sahiptir.
- okuma mekanizması - bir viral genom, sekans boyunca gömülü dur kodonlarına sahip olabilir. Ribozom bir dur kodonuna geldiğinde ya durarak amino asit dizisini sonlandırabilir ya da dur kodonunu görmezden gelerek daha uzun bir amino asit dizisi oluşturmaya devam edebilir. Okuma çerçevesi mekanizmasına sahip virüslerde, periyodik olarak ihmal edilen durma kodonları sayesinde çeşitli proteinler elde edilir. Bazen bu işlev daha da çeşitli viral proteinler üretmek için ribozomal çerçeve kaydırma ile birleştirilir.
Sınıf V: -ssRNA
Eksi iplikçikli RNA virüsleri, influenza virüsü, kuduz virüsü ve Ebola virüsü gibi insanlar için önemli olan birçok unsuru içerir. Eksi iplikçikli RNA virüslerinin genomu doğrudan mRNA olarak kullanılamadığından, virüsün kapsidinde RNA'ya bağımlı bir RNA-polimeraz taşıması gerekir. Konak hücreye girdikten sonra, polimeraz tarafından üretilen artı iplikçikli RNA'lar protein üretimi için mRNA olarak kullanılır. Viral genomlara ihtiyaç duyulduğunda, artı iplikçikli RNA'lar eksi iplikçikli RNA yapmak için şablon olarak kullanılır.
Sınıf VI: +ssRNA, Retrovirüsler
Retroviral genom +ssRNA'dan oluşmasına rağmen mRNA olarak kullanılmaz. Bunun yerine virüs, viral genoma tamamlayıcı bir ssDNA parçası sentezlemek için ters transkriptazını kullanır. Ters transkriptaz ayrıca RNA-DNA hibridinin RNA ipliğini bozmak için kullanılan ribonükleaz aktivitesine de sahiptir. Son olarak, ters transkriptaz, ssDNA'ya tamamlayıcı bir kopya oluşturmak için bir DNA polimeraz olarak kullanılır ve bir dsDNA molekülü elde edilir. Bu, virüsün genomunu dsDNA formunda konak kromozomuna yerleştirerek bir provirüs oluşturmasını sağlar. Bir profajın aksine, bir provirüs süresiz olarak latent kalabilir veya viral genlerin ekspresyonuna neden olarak yeni virüslerin üretilmesine yol açabilir. Gen ifadesi için provirüsün eksizyonu gerçekleşmez.
Diğer Bulaşıcı Etkenler
Viroitler
Viroidler, protein içermeyen küçük, dairesel ssRNA molekülleridir. Bu bulaşıcı moleküller bir dizi bitki hastalığı ile ilişkilidir. Tek iplikli RNA enzimatik yıkıma son derece duyarlı olduğundan, viroid RNA'sı geniş kapsamlı tamamlayıcı baz eşleşmelerine sahiptir; bu durum da viroid'in, enzimlere dayanıklı bir "toka" şekli almasına neden olur. Viroidler replikasyon için RNA replikaz aktivitesine sahip bir bitki RNA polimerazına dayanır.
Prionlar
Prionlar, herhangi bir nükleik asitten tamamen yoksun, tamamen proteinden oluşan bulaşıcı ajanlardır. Başta hayvanlarda olmak üzere çeşitli hastalıklarla ilişkilidirler, bununla birlikte mayayı enfekte eden bir prion bulunmuştur. Hastalıklar arasında bovine spongiform encephalopathy (BSE veya "deli dana hastalığı"), insanlarda Creutzfeld-Jakob hastalığı ve koyunlarda scrapie yer almaktadır.
Prion proteini sağlıklı hayvanların nöronlarında bulunur (PrPC veya Prion Protein Cellular) ve belirli bir ikincil yapıya sahiptir. Patojenik form (PrPSC veya Prion Protein Scrapie) farklı bir ikincil yapıya sahiptir ve PrPC'yi patojenik forma dönüştürebilir. Patojenik formun birikmesi beyin ve sinir dokusunda tahribata neden olarak hafıza kaybı, koordinasyon eksikliği ve nihayetinde ölüm gibi hastalık semptomlarına yol açar.
Yorumlar
Yorum Gönder