Virüslerin Tarihi

Virüslerin Tarihi ve Morfolojisi

Ondokuzuncu Yüzyılda Louis Pasteur ve Robert Koch gibi öncü bakteriyologlar insan ve diğer canlılarda görülen bir çok hastalıklara bakterilerin sebep olduklarını saptamışlardır. Fakat bazı vakalar onları şaşırtmıştır. Çünkü hasta olan canlıda, hastalığa sebep olabilecek herhangi bir bakteri veya başka bir bilinen mikroorganizma bulamamışlardır. Böyle bir hastalık ilk kez tütün bitkisinde görülmüştür. Hasta bitkinin yaprakları buruşmuş, lekelenmiş ve zamanla mozaik görünümü almıştır. Bu nedenle hastalığa tütün mozaik hastalığı adı verilmiştir. 1892 yılında Dimitri Ivanowsky adında bir Rus bilgini virusların porselen süzgeçlerden geçtiğini ispatlamış (bakteriler geçemez), 1898 yılında Hollandalı mikrobiyolog Martinus Beijerinck de tütün bitkisindeki hastalık faktörünü “contagium vivum fluidum=bulaşan canlı sıvı “ olarak adlandırmıştır. Wendell Stanley aslında bulaşan etkenin bir partikül olduğunu ortaya koymuştur. Aynı zamanda Friedrich Loeffler ve Paul Frosch şap hastalığı virusunu filtrelerden geçirmişlerdir. Latince zehir anlamına gelen virus kelimesi ilk olarak Louis Pasteur tarafından kullanılmıştır. Virusun diğer Latince anlamı ise “hücreden türeyen öz” dür. Viruslar ilk olarak electron mikroskopu ile 1931 yılında Alman mühendisler Ernst Ruska ve Max Knoll tarafından görüntülenmiştir. D. Baltimore ise viral DNA ve RNA’ya dayalı sınıflandırma çalışmalarında bulunmuştur.

Bazı Virüslerin Şematik Gösterimi

Virüslerin Yapısı

Eukaryotik yani çekirdekli hücre yapısı hayvan, insan gibi üst sınıf canlılar ve bitki, maya, alg ve protozoalarda bulunur. Prokaryotik (çekirdeksiz) hücre yapısı ise daha basit canlılarda (Bakteri) bulunmaktadır. Viruslar ne eukaryotik nede prokaryotik hücreye sahiptir.

Virion: İnfektif virus partikülüdür.

Virus: Hücre çekirdeği, metabolizması ve organelleri olmayan, nanometrik düzeyde ölçülebilen ve çoğalabilmesi için canlı hücreye ihtiyaç duyan mikroorganizmadır. Yapısında ya RNA ya da DNA vardır. Her ikisi birden aynı virusda bulunmaz.

Viroid: Viruslardan farklı olarak değerlendirilen bir yapıdır. Viroid belirgin bir protein tabakası bulunmayan genellikle yalnız infeksiyöz nükleik asitten ibaret olan yapılara verilen isimlere denir. Viroidler çok küçük (200-400 nükleotit), çomak benzeri RNA molekülleridir. Yüksek düzeyde sekonder yapı içerirler. Kapsit ve zarf bulunmaz. Sadece tek nükleik asid molekülü bulunur. Viroidler yalnız bitkilerde bulunmuştur ve genellikle bitkileri hastalandırır. Hayvanlarda ve insanlarda bazı hastalıklardan şüphelenilmektedir.

Virusoid: Satellit veya Viroid benzeri moleküllerdir. (yaklaşık 1000 nükleotit). Başka bir viral kapsid veya virus ile beraber bulunarak genellikle bitkilerde infeksiyon oluştururlar.

Defektif virus: Bazı virusların genomunda değişiklikler oluşabilir. Değişiklik sonucu bu viruslar infeksiyon oluşturamaz hale gelebilir. Bunlar satellitler ve viroidler gibi yardımcı bir virusa gereksinim duyarlar.

Satellit virus: Küçük RNA molekülleri olup infeksiyon oluşturabilmek için kesinlikle başka bir yardımcı virusa gereksinim duyarlar. Birçok Satellit bitkilerde infeksiyon oluşturur fakat çok azı baklteriyofaj ve hayvan hücresinde bulunmuştur. Örneğin Dependovirus genusu adenoviruslarla birlikte bulunmuştur. Satellitler, tek ipliklidir ve yaklaşık 500-2000 nükleotitden oluşur. Defektif virus genomunun aksine satellit genomu ile yardımcı virus genomu arasında benzerlik yoktur veya çok azdır. Bitkilerde yardımcı virusun oluşturmadığı farklı bir hastalık belirtileri oluşturur. Bitki hücresi sitoplazmasında bulunan RNA-bağımlı RNA polimeraz ile çoğalır (hayvanda nadiren).

Satellitlere Örnek: Arpa satellit RNA: yardımcı Luteovirus; Tütün satellit RNA: yardımcı Nepovirus.

Prion: Protein benzeri yapıdaki infeksiyöz partiküllere verilen bir isimdir. 250 kadar aminoasitten oluşmuştur. Nükleik asit içermez. Prionlar normal hücrelerde PrPC (normal prion) olarak bulunur. Ancak prionun yapısının değişimi (ikiye katlanma) ile PrPSC(infektif prion) oluşmakta ve bu değişen prion hastalığa neden olmaktadır. İnfektif Prionların hayvanlarda ve insanlarda önemli dejeneratif spongiform sinir sistemi hastalıklarına neden oldukları bildirilmiştir. Koyun-keçilerde görülen Scrapie, vizonlarda ensefalopati, sığırlarda spongiform ensefalopati ve insanda Creutzfeldt-Jacop hastalığı ile insandaki kuru hastalığı örnek olarak verilebilir.

Virusların Yapısal Özellikleri

Mikrobiyolojide incelenen tek hücreli mikroorganizmalar, bakteri, mantar,

Riketsiya, Mikoplasma ve Klamidiya’lardır. Tek hücreli mikroorganizmalar küçük ve yapıları basit de olsa, basit bir hücre özelliklerini taşırlar. Her hücre yapısında olduğu gibi mikroorganizmalar da DNA ve RNA yapısında nükleik asitleri içerir ve hücre içinde gerekli enerji ve makro molekülleri sentezleyebilmeleri için belli bir düzende çalışan metabolik sistemleri bulunmaktadır. Hücrede DNA, genetik bilginin depolandığı merkezdir. RNA ise metabolik sistem, hücre büyümesi ve çoğalabilmesi için gerekli enerjiyi ve makromoleküllerin sentezlenmesini sağlar. Mikroorganizmalar uygun ortamda ve uygun besi yerlerinde nükleik asit, protein, karbonhidrat we lipit gibi gerekli makromolekülleri sentezleyerek gelişmesini tamamlar ve genellikle ikiye bölünmek suretiyle çoğalırlar. Viruslar açıklanan bu sistemden farklı olarak çoğalır ve yaşamlarını devam ettirirler.

Mikrobiyolojide ayrı kategoride incelenen viruslar ise birçok özellikleriyle tek hücreli mikroorganizmalardan farklıdır.Viruslar çok küçük ve basit yapıları ile bir hücrenin sahip olduğu pek çok özellikten mahrum organizmalardır. Buna rağmen konak hücrede kurdukları sistemle yaşam sikluslarını başarıyla devam ettirirler. Viruslar diğer mikroorganizmalardan farklı olarak tek bir nükleik asit, DNA veya RNA içerirler. Hiçbir virusta, hem DNA hemde RNA bulunmaz.

Viruslar yaşam sikluslarında kendilerine özgü iki farklı faz halinde bulunmaları ile de, diğer mikroorganizmalardan ayrılırlar. Duyarlı bir hücre içindeki virus partikülüne (hücreyi infekte edebilen tek bir virus) virion denilir.Virion,virusların metabolik olarak, herhangi bir kimyasal aktivite göstermedikleri fazdır.Virion,virusların geçiş (transmision) dönemleridir.Virusların ikinci fazları reprodüktif fazdır. Reprodüktif fazda virus hücre içinde bulunan aktif genlerden ibarettir. Reprodüktif virus infekte ettiği hücrenin metabolik sistemlerini kullanarak kendi yapısını oluşturan yeni genomlar ve viral proteinlerin sentezlenmesini gerçekleştirir. İnfekte hücre içinde virus genomlarının kontrolü altında sentezlenen nükleik asitler ve virus proteinleri biraraya gelirler ve belli düzende birleşerek, yeni virionları oluştururlar.Virusların bir başka özellikleri de çok farklı olarak yalnız genomdan ibaret olan nükleik asit, DNA veya RNA ile hücre içine girme olasılığı bulunduğunda yine virus çoğalmasının gerçekleşebilmesidir. Bu olgu pek çok virusta görülmektedir. Bu özelliği gösteren virusların nükleik asitine infeksiyöz nükleik asit denir.Viruslar basit ve metabolik sistem içermeyen yapıları ile tek hücreli mikroorganizmalar gibi besiyerlerinde ve hücre dışında inaktif virion fazındadır. Kimyasal-genomik aktivite göstererek, çoğalabilmeleri için virionun veya virus nükleik asitinin duyarlı bir hücreye girmesi, hücrenin metabolik sisteminin kendine ait nükleik asit ve proteinlerin sentezlenmesi için kullanılması gerekmektedir.

Viruslar ile tek hücreli mikroorganizmalar arasındaki temel farklılıklar başlıca büyüklük, besi yerinde veya hücre dışında üreme, ikiye bölünerek çoğalma, DNA ve RNA yı birlikte içerme nükleik asitin infeksiyöz oluşu, yapıda ribozom oluşu ve antibiyotiklere duyarlılık yönünden değerlendirilmektedir. Genel olarak, bilinen en küçük ve basit yapılı viruslar yalnız tek tip nükleik asit ve bunu çevreleyen bir protein kılıfdan oluşmuştur. Örneğin kedilerde panleukopeni hastalığı etkeni (kedi gençlik hastalığı virusu),en küçük ve basit yapılı bir DNA virusu olan parvo virustur. Sığır, koyun ve domuzlarda şap hastalığı etkeni yine en küçük yapılı bir RNA virusudur. Her iki virus da nükleik asit ve bunu çevreleyen bir protein tabakadan ibarettir.

Virusların Morfolojisi

Viruslar en küçük infeksiyöz etkenlerdir. Genel olarak büyüklükleri 20nm ile 300nm arasında değişir (nm=nanometre). Pikorna viruslardan şap hastalığı virusu 20nm kadardır. Parvo virus ve Circo virusların daha küçük oldukları saptanmıştır. DNA viruslardan, herpesviruslar, RNA viruslardan paramyxovirus, orthomyxovirus ve arena virusların büyüklükleri 100-120 nm dir. En küçük RNA virus (Rous sarkoma virus) 80 nm, en küçük DNA virus (hepatit B virusu) 10-26 nm’dir. En büyük virus Mimivirus’dur (400-800 nm). Bilinen en büyük hayvan virusu çiçek viruslarıdır.Tuğla şeklindeki çiçek virusları 240x300nm büyüklüktedir. Zoonoz bir virus olan, maymunlardan insanlara bulaşan ve hemarojik fever sonu ölümlere neden olan filovirusların çok uzun iplikçik halinde olduğu ve uzunluklarının genelde 800-1000nm ve bazen 14000nm uzunlukta olduğu bildirilmiştir (resim eklenebilir). Virusların morfolojisi elektron mikroskop ve X-ray teknikleriyle incelenmektedir. Işık mikroskobuyla sadece Çiçek virusu hakkında sınırlı bir görünüm elde edilebilir.

Elektron mikroskobu Rupke (1939-1941) tarafından geliştirilmiş ve virusların incelenmesinde kullanılmıştır.1950de viruslar infekte dokuların içinde ince kesitler halinde görüntülenebilmiştir. Önceleri virus morfolojisini incelemek için infekte hayvan dokuları veya infekte doku kültürleri kullanılmıştır. İnfekte doku veya hücrede virus hücre içinde veya hücre membranına yapışık halde bulunmaktadır. Sayının az olması durumunda, dokudan direkt virusu görüntülemek zor olmaktadır. Daha sonra virus partiküllerinin incelenebilmesi için virus partiküllerinin hücreden ve hücre içindeki diğer makromoleküllerden ayırt edilmeleri ve yoğunlaştırılmaları gerekmiştir.Bunu sağlamak için infekte hücrelerin özel aygıtlar kullanılarak özel tekniklerle parçalanması gerçekleştirilmiştir. İnfekte hücrenin parçalanması için, deterjan, enzim, ultrasonik vibrasyon veya donma çözünme gibi yöntemler uygulanmıştır. Daha sonra parçalanan hücre materyali filtrelerden süzülerek virus partiküllerinin daha büyük hücre materyalinden ayrılması ve virus içeren materyalin ultrasantrifuj ile santrüfüje edilerek,virusun yoğunlaştırılması sağlanmıştır.Yoğunlaştırma işleminde gelişmiş teknikler (yüksek devirli santrüfüj-ultrasantrüfüj, densiti gradient santrifüj, dengeli sedimantasyon ve amonyum kullanılan bir teknikle hemaglutinasyon gibi) kullanılmaktadır.

Kaynak: http://cdn.istanbul.edu.tr/FileHandler2.ashx?f=viroloji_ders_notu.pdf

Anahtar Kelimeler: virüsler, virüslerin tarihi, virüs, virüslerin yapısı