Replikasi Virus

Diposkan oleh belajar biologi

Virus merupakan parasit intraseluler obligat; mereka hanya dapat bereplikasi di dalam sel

inang. Virus yang berisolasi tidak dapat bereplikasi atau melakukan hal-hal lainya, kecuali

menginfeksi sel inang yang cocok. Virus tidak memiliki enzim untuk melakukan metabolisme

dan tidak memiliki ribosom atau peralatan lainya untuk membuat proteinya sendiri. Oleh karena

itu, virus yang terisolasi hanya merupakan paket-paket yang berisi sekumpulan gen yang

berpindah dari satu sel inang ke sel inang lainnya (Champbell, 2002; 343-344)

Setiap tipe virus hanya dapat menginfeksi dan memparasiti beberapa jenis sel inang

tertentu. Jenis-jenis inang yang dapat diinfeksi dan diparasiti oleh virus disebut kisaran inang.

Penentuan inag ini bergantung pada evolusi system pengenalan yang dilakukan oleh virus

tersebut. Virus mengidentifikasi sel inangnya dengan menggunakan kesesuaian “lock and key

atau lubang dan kunci” antara protein dibagian luar virus itu dengan molekul-molekul reseptor

spesifik pada permukaan sel. (kemungkinan reseptor muncul pertama kali karena ia menjalankan

fungsi yang bermanfaat bagi organisme tersebut.). beberapa virus memiliki kisaran inang yang

cukup luas sehingga dapat melingkupi beberapa spesies. Virus flu burung, misalnya, dapat juga

menginfeksi babi dan manusia, dan virus rabies dapat juga menginfeksi sejumlag spesies

mamalia, termasuk raku, singung, anjing dan manusia (ibit; 344)

Ada dua cara replikasi virus yaitu daur litik dan daur lisogenik. Meskipun media yang

digunakan oleh virus masuk dan keluar dari sel induk berbeda-beda, tapi mekanisme dasar

pengadaannya sama untuk semua virus. Siklus hidup virus yang paling mudah dipahami adalah

siklus hidup bakteriophage. Phage bias menggandakan diri melalui dua mekanisme aleternatif:

daur litik (virulen) atau daur lisogenik (avirulen). Daur litik berakhir dengan lisis (pecah) dan

matinya sel induk, sedangkan pada daur lisogenik sel induk masih tetap hidup (Peleezar,

1986:268).

1. Daur Litik

 Perhatikan gambar berikut ini:

Gambar: Daur litik dari faga T4

Faga T4 memiliki sekitar 100 gen, yang ditranskripsi dan ditranlasi menggunakan peralatan

sel inangnya. Salah satu gen faga pertama yang ditranlasi setelah infeksi mengkose enzim yang

memotong DNA sel inang tersebut. DNA faga terlindungi karena mengandung bentuk sitosin

termodifikasi yang tidak dapat dikenali oleg enzim. Nukleotida yang dielamatkan dari DNA sel

ini digunakan untuk membuat salinan genom faga. Keseluruhan siklus litik, mulai dari pertama

kali faga kontak dengan permukaan sel sampai ke proses lisis, hanya menghabiskan waktu

sekitar 20-30 menit pada suhu 370C.

 

Menurut Tortora (2004:388) tahap daur Litik litik yaitu sebagai berikut:

a. Attachment (penempelan)

Ujung akar dari virus pada bagian penerima (receptor side) dipermukaan sel bakteri.

Receptor yang khusus pada bakteri merupakan bagian lipopolisakarida. Walaupun setiap struktur

permukaan dapat berfungsi sebagai penerima phage termasuk flagella, pilli dan karbohidrat

maupun protein yang terdapat pada membrane atau diding sel bakteri. Setelah terjadi adsorbsi

benang-benang ekor, maka terjadi absorbsi jarum ekor (fail pin) yang kemudian disusul dengan

penetrasi

b. Penetration

Setelah adsorbsi terjadi, phage menginjeksukan DNA (asam nukleat) ke dalam sel bakteri

dengan mengeluarkan suatu enzim disebuit lisozim yang dapat menguaikan bagian-bagian dari

diding sel bakteri. Selama proses penetrasi, bagian pembungkus (sheath) ekor berkontraksi

sehingga ekor tertarik ke dalam sel. Ketika ujung inti ekor sampai pada membran plasma sel

bakteri, DNA yang terdapat pad abegian kepala phage memasuki inti ekor melalui membrane

plasma dan terus masuk ke dalam sel. Bagian kapsid dari kebanyakan phage tetap tinggal di luar

sel bakteri

c. Biosynthesis (biosintesis)

Ketika DNA bakteriophage mencapai sitoplasma sel hospes, terjadilah biosintesis asam

nuleat virus dan protein. Dalam proses ini DNA virus mengendalikan “mesin metabolic” dari sel

hospes sehingga transkripsi RNA dari kromosom hospes terhenti, karena DNAnya sudah rusak,

kemudian DNA virus mencetak mRNA. Oleh karena enzim-enzim hospes masih berfungsi, maka

energi virus terus diproduksi dan digunakan untuk mensintesis DNA phage dan protein. Pada

awalnya phage menggunakan nukleotida dan beberapa enzim dari sel hospes untuk mensintesis

DNA phage dan segera setelah itu terjadilah biosintesis protein virus. Ribosom enzim-enzim dan

asam-asam amino dari hospes digunakan untuk mensintesis protein-protein virus dan protein

kapsidnya. Perlu diingat bahwa selama penetrasi berlangsung, bagian kapsid virus berada di luar

hospes. Ini berarti bahwa DNA phage harus mempersiapkan “template” untuk menghasilkan

semua komponen-komponen virus termasuk DNA phage sendiri. DNA phage ini dapat mencetak

mRNA untuk tranlasi enzim-enzim phage dan protein kapsid. Dalam beberapa menit selama

infeksi, phage yang komplit tidak dijumpai di dalam sel hospes. Hanya komponen-komponen

yang terpisah seperti DNA dan protein yang dapat dideteksi.

d. Maturasi (pematangan)

Dalam proses ini DNA bakteriophage dan kapsid bergabung sedemikian rupa sehingga

membentuk virion yang lengkap, dimana prosesnya dikendalikan oleh gen-gen virus. Kepala

phage dan ekor dipisah oleh sub unit protein-proten. Bagian kepala dibungkus oleh DNA virus

sedang bagian ekornya melekat pada bagian leher. Pada banyak virus yang sederhana, asam-

asam nukleat dan kapsidnya berkumpul dengan spontan untuk membentuk virion tanpa

pengendalian oleh gen-gen.

e. Realesse (pelepasan)

Tahapan terakhir dari penggandaan virus adalah pelepasan virus dari sel induk. Istilah lisis

biasanya digunakan untuk tahapan ini dalam proses penggandaan dari phage T4 karena dalam hal

ini, membrane plasma membuka (lisis), lysozym yang dihasilkan oleh gen phage disintesiskan di

dalam sel. Enzim ini menyebabkan pecahnya dinding sel bakteri dan sel bakteriophage yang baru

terbentuk dilepaskan dari sel induk. Phage ynag dilepas menginfeksi sel-sel rentan disekitarnya,

dan siklus penggandaan diri virus terulang di dalam sel tersebut

                     Gambar:  Siklus Litik

untuk lebih bisa memahami proses siklus litik, lihat video di bawah ini :

video: siklus litik Penelitian pada fag yang menyerang bakteri Escherichia coli menunjukkan bahwa ada virus

yang mengakibatkan bakteri mengalami lisis dan ada yang tidak. Virus T4 mengakibatkan bakteri

mengalami lisis dan karenanya daur hidup virus tersebut dinamakan sebagai daur litik.

Sedangkan virus lamda yang tidak mengakibatkan bakteri mengalami lisis dan daur hidup virus

tersebut dinamakan daur lisogenik. Dalam kasus demikian, bakteri masih dapat hidup dan

bereplikasi. Akan tetapi, suatu saat DNA virus akan menyerangnya dari dalam.

2. Daur Lisogenik

Menurut Solomon, 2002:487, tahap-tahap dari lisogenik adalah sebagai berikut:

a. Attachment (penempelan)

Ujung akar dari virus pada bagian penerima (receptor side) dipermukaan sel bakteri.

Receptor yang khusus pada bakteri merupakan bagian lipopolisakarida. Walaupun setiap struktur

permukaan dapat berfungsi sebagai penerima phage termasuk flagella, pilli dan karbohidrat

maupun protein yang terdapat pada membrane atau diding sel bakteri. Setelah terjadi adsorbsi

benang-benang ekor, maka terjadi absorbsi jarum ekor (fail pin) yang kemudian disusul dengan

penetrasi

b. Penetration

Setelah adsorbsi terjadi, phage menginjeksukan DNA (asam nukleat) ke dalam sel bakteri

dengan mengeluarkan suatu enzim disebuit lisozim yang dapat menguaikan bagian-bagian dari

diding sel bakteri. Selama proses penetrasi, bagian pembungkus (sheath) ekor berkontraksi

sehingga ekor tertarik ke dalam sel. Ketika ujung inti ekor sampai pada membran plasma sel

bakteri, DNA yang terdapat pad abegian kepala phage memasuki inti ekor melalui membrane

plasma dan terus masuk ke dalam sel. Bagian kapsid dari kebanyakan phage tetap tinggal di luar

sel bakteri

c. Integration (pnggabungan)

Pada fase ini virus menyisip ke dalam DNA bakteri sehingga DNA bakteri mengandung

materi genetik virus DNA bakteri yang telah menyisip pada DNA bakteri tidak dapat aktif untuk

mengambil alih kendali metabolisme dari DNA bakteri, dikarenakan bakteri mempunyai

virulensi. DNA virus yang menempel pada DNA bakteri disebut Profage.

d. Replikasi (pembelahan)

Pada fase ini, Profage akan berada di dalam tubuh bakteri selama bakteri masih mempunyai

virulensi. Ketika sel bakteri mengalami pembelahan, DNA virus yang ikut terkopi sehingga

terbentuklah dua bakteri yang masing-masing mempunyai profage. Pembelahan sel bakteri dapat

berulang-ulang dalam beberapa generasi dan profagenya juga akan terbagi dalam beberapa

generasi. Istilah lisogenik mengimplikasikan bahwa profage pada kondisi tertentu, dapat

menghasilkan phage aktif yang melisis sel inangnya. Hal ini terjadi ketika genom lamda keluar

dari kromosom bakteri. Pada saat ini, genom lamda memerintahkan sel inang untuk membuat

phage yang utuh dan kemudian menghancurkan dirinya sendiri, melepaskan partikel phage yang

dapat menginfeksi. Yang mengubah virus dari menggunakan cara lisogenik mnejadi cara litik

adalah pemicu dari lingkungan, seperti radiasi atau adanya beberapa zat kimia tertentu.

Selain gen untuk protein reseptor (penekan, sejumlah gen profage yang lain dapat

diekspresikan selama siklus lisogenik dan mengekspresikan gen-gen ini mengubah fenotipe

bakteri inang misalnya, bakteri yang menyebabkan penyakit pada manusia yaitu difteri,

batulisme dan demam jegkering mungkin tidak membahayakan manusia seandainya tidak

terdapat gen-gen profage tertentu yang dapat menginduksi bakteri inang untuk membuat toksin

(Campbell, 2002:346-347)

                                           Gambar: Suklus Lisogenik

untuk lebih bisa memahami proses siklus lisogenik, lihat video di bawah ini :

Mekanisme masuknya virus hewan ke dalam sel inang pada

proses Replikasi

1. Penetrasi langsung (direct penetration)

 Gambar. masuknya virus hewan ke inang secara langsung

Sebagian kecil virus telanjang masuk ke dalam sel inang melalui penetrasi langsung, dimana

proses ini virus hanya melekat pada reseptor membran  sitoplasma dan yang dimasukkan

kedalam sel inang hanya asam nukleatnya saja (DNA atau RNA). Contoh virus yang melakukan

proses ini yaitu virus polio dan virus dengue.

2. Fusi membran (membrane fusion)

  Gambar. masuknya virus hewan ke inang secara fusi membran

Proses ini terjadi pada virus yang berselubung / bersampul, seluruh virus masuk ke dalam sel

inang. Sampul yang mengandung glikoprotein itu melebur dengan permukaan membrane sel

inang, peleburan ini berakibat dengan terbebasnya bahan nukleokapsid ke dalam sitoplasma sel

inang. Baru didalam sel inang virus melakukan proses uncoating pelepasan asam nukleat (DNA

atau RNA).

3. Endositosis (endocytosis)

  Gambar. masuknya virus hewan ke inang secara endositosis

Mekanisme lain yang terjadi pada virus bersampul / berselubung yaitu dengan proses endositosis

(fagositosis), dimana seluruh bagian virus masuk ke dalam sel inang. Setelah virus masuk ke

dalam sel inang diikuti dengan pelepasan selubung  atau pembuangan kapsid, proses ini terjadi di

dalam vakuola fagositik dan disebabkan oleh kerja enzim protease lisosimal (lizosim). Contoh

virus yang melakukan proses ini yaitu adenovirus dan virus herpes.

Vudeo: 3 cara virus masuk ke dalam sel hewan     Dari tampilan video di atas bisa di lihat cara virus menginfeksi sel hewan. Dari tampilan awal              virus melakukan penetrasi secara langsung, tahap kedua virus masuk melalui proses fusi dan            untuk  tampilan yang terakhir virus masuk sel hewan melalui proses endositosis. 

Kultivasi VirusVirus tidak dapat berkembang biak di luar sel inang yang disukainya. Untuk membiakan

virus diperlukan sel atau jaringan hidup, cara menumbuhkan virus di dalam laboratorium disebut

kultivasi virus. Metode untuk menumbuhkan virus ada tiga macam, yaitu menggunakan hewan

hidup, kultur sel atau jaringan dan pengembangbiakan pada embrio ayam.

a.   Menggunakan hewan hidup

      Dilakukan dengan cara langsung menyuntikkan virus ke hewan yang masih hidup, misalnya pada

ayam atau tikus

b.   Kultur sel atau jaringan

      Kultur sel diperoleh dengan cara menumbuhkan sel yang diambil secara aseptik dari organ tubuh

hewan percobaan. Sel dari organ tersebut kemudian dipisah-pisahkan dengan menggunakan

enzim yang kemudian ditumbuhkan pada permukaan cawan petri. 

Sel-sel tersebut kemudian menghasilkan substrat semacam glikoprotein yang berfungsi untuk

menempelkan sel pada permukaan media setelah diinkubasi pada temperature ruangan. Media

yang digunakan untuk kultur sel terdiri dari asam amino, vitamin, garam, gula dan buffer

bikarbonat. Untuk memperoleh hasil yang lebih baik maka ditambahkan serum dalam jumlah

yang sedikit ke dalam medium.

c.   Perkembangbiakan pada embrio

      Virus dapat berkembangbiak pada telur ayam yang berembrio. Telur ayam yang subur atau

embrio yang telah diinkubasikan selama 5-12 hari dapat diinokulasi melalui kulitnya secara

aseptik. Telur diinkubasikan pada 360C selama jangka waktu yang dibutuhkan untuk

pertumbuhan virus. Virus dapat diinolulasi pada membrane korioalatoik, rongga aminotik,

kuning telur dan kantung alantois telur.