VIROLOGI

PENDAHULUAN

SEJARAH

Telah digambarkan sejak beberapa abad yang lalu oleh :

Aristoteles, 400 sm, rabies

Eksistensi virus baru diakui setelah : Dmitri Iwannowski, 1892, menemukan

penyakit mosaik pada tembakau. Walter Reed, 1900, demam kuning Paschen, 1906, vaccinia Twort,1915 dan D’herelle, 1917, bakteriofaga Rivers, 1928, reproduksi virus

SEJARAH

Shope, 1934, virus tumorigenik pada mamalia Luria dan Anderson, 1942, morfologi virus. Beveridge dan Burnet, 1946, perbanyakan

virus influenza pada telur tertunas. John Enders, 1952, perbanyakan virus polio

pada jaringan sel kera. Renato Dulbecco, teknik plaque.

APA YANG DIMAKSUD DENGAN VIRUS?

Virus= racun (latin) Bukan sel hidup, tidak dapat bergerak,

metabolisme, respon atau envolve on their own.

Hanya asam nukleat DNA atau RNA saja yang terbungkus protein yang disebut kapsid

Beberapa virus hewan punya envelope yang tersusun dari protein, glikoprotein atau lipid

Hanya dapat bereplikasi dalam sel hidup

MENGAPA VIRUS TAMPAK HIDUP?

Karena menyerang dan bereproduksi dalam sel hidup.

Sel hidup/inang yang diserangnya spesifik/tertentu

Beberapa strain tidak mengganggu inang tapi yang lainnya menyebabkan kerusakan sel inang.

Bila sejenis virus menginfeksi inang yang bervariasi artinya sifat virus WIDE HOST RANGE

INANG VIRUS

Terbagi atas 3 kelompok besar yaitu :

1. Virus hewan vertebrata + manusia

2. Virus hewan invertebrata

3. Virus Tumbuhan

4. Virus bakteri/ bakteriofaga/protozoa/jamur

SIFAT-SIFAT KHUSUS VIRUS

Menurut Lwoff, Horne dan Tournier (1966)

1. Hanya DNA atau RNA saja

2. Struktur sederhana

3. Replikasi pada sel hidup

4. Tidak punya informasi sintesis energi tinggi

5. Tidak membelah diri

6. Asam nukleat inang sebagai mesin cetak

7. Ribosom inang tempat metabolisme

8. Komponen utama dibentuk terpisah

9. Bahan replikasi berasal dari inang

10. Partikel lengkap disebut virion

STRUKTUR VIRUS

Ukuran dan bentuk virus sangat bermacam-macam tetapi pasti berukuran lebih kecil dari sel yaitu antara 0.02-0.03 m

Ukuran unit virus sering disebut nm atau nanometer yaitu 1000000 kali lebih kecil dari 1 mm

Contoh ukuran virus terbesar adalah smallpox (entomopoxvirus) dengan diameter sekitar 200 nm, dan virus terkecil adalah polio (picornavirus), dengan diameter hanya 28 nm.

KOMPONEN VIRUS

DNA atau RNA virus dapat berupa untai tunggal atau untai ganda.

Genom tersebut selalu lebih kecil dari genom sel inang.

Genom tersebut terbungkus kapsid, yang tersusun dari protein yang disebut kapsomer.

Partikel virus yang terdiri dari genom yang terbungkus kapsid disebut NUKLEOKAPSID

GENOM VIRUS

Adalah asam nukleat yang mengkode informasi genetik dari virus, hanya terdiri dari RNA atau DNA

Asam nukleat penyusun genom dapat membentuk untai tunggal, ganda, dan konfigurasi linear, sirkuler, segmen, dan bentuk asam nukleat tidak menentukan bentuk struktur virus

UKURAN GENOM VIRUS

Diukur berdasarkan panjang nukleotida (nt)

Terpendek adalah 3200 nt, contoh pada hepadnavirus

Terpanjang adalah 1,2 juta nt, contoh pada mimivirus

FUNGSI GENOM VIRUS

1. Mengandung informasi genetika yang lebih kompleks dari semua genom yang dimiliki hewan, tumbuhan dan bakteri, terutama pada genom penyusun untai tunggal dan untai ganda DNA

2. Ekspresi informasi genetik genom berdiri sendiri, terpisah dari strukturnya, tapi genom harus diekspresikan menggunakan mekanisme dari sel hospes

KAPSID

Adalah subunit protein yang mengandung banyak partikel.

Kerusakan pada satu atau lebih sub unit akan menyebabkan keseluruhan partikel sub unit tidak berfungsi tapi tidak menghancurkan infektivitas dari keseluruhan partikel.

Permukaan terluar dari virus yang reponsif untuk melekat pada sel inang

Kapsid virus

Kapsid tersusun dari protein yang disebut kapsomer.

Bentuk kapsid dari virus menentukan bentuk virus yang hanya 2 bentuk dasar yaitu :

1. Ikosahedral (segi 20)

2. Heliks (batang)

SIMETRI VIRUS

Nukleokapsid dari virus dibentuk dengan struktur simetri yang tinggi.

Struktur simetri mengacu pada keberadaan protein morfologikal dalam membentuk pelindung virus.

Bentuk simetri virus hanya ada 2 yaitu :

SIMETRI HELIKS

Bentuk virus seperti batang

Karakteristik struktur bergantung pada protein sub unit pembentuk.

Contoh : Tobacco Mozaic Virus

Simetri heliks

SIMETRI IKOSAHEDRAL

Bentuk bulat atau spherical Spherical adalah bentuk yang memiliki 20

sisi muka. Bentuk spherical sangat efisien sebagai

penutup karena hanya memerlukan sejumlah kecil unit protein.

Unit paling sederhana hanya terdiri dari 3 unit protein/ sisi, sehingga total unit protein dari partikel virus tersebut hanya 60 unit.

Contoh : picornavirus

Ikosahedral dasar

Penamaan ikosahedral

Simetri ikosahedral variasi

FUNGSI KAPSID

1. Melindungi genome dari kerusakan (fisikal, kimiawi dan enzimatik)

2. Mengantarkan genom untuk masuk dalam sel inang sehingga dapat bereplikasi

3. Punya motif struktur yang berulang bergantung pada kelompok virus, tetapi hanya punya simetri heliks dan ikosahedral

4. Punya enzim pelindung yang umumnya mendukung genom agar dapat bereplikasi

Jenis virus berdasarkan struktur virus

Virus telanjang (naked virus)

Virus beramplop (enveloped virus)

Derivat virus :PolyhedraSpikegranulosis

STRUKTUR VIRION

Berbeda ukuran, bentuk, dan komposisi kimia.

Pembungkus pertama virus adalah kapsid Pembungkus lain yang tidak dimiliki oleh

semua virus adalah ENVELOPE/amplop, berupa membran virus yang umumnya terdiri dari membran lipida dua lapis (bilayer)

Keberadaan amplop menyebabkan virus terbagi atas 2 kelompok yaitu virus beramplop dan virus telanjang (naked virus).

Naked Virus/virus telanjang

Virus yang hanya terdiri dari asam nukleat yang dibungkus dengan kapsid.

VIRUS BERAMPLOP

AMPLOP merupakan struktur membran yang kompleks yang mengelilingi NUKLEOKAPSID.

Tersusun dari lipid dua lapis dengan protein GLYCOPPROTEINS, pembentuk unit.

Dapat terdiri dari gabungan protein dan lemak (lipoprotein), atau protein saja seperti polihedrin atau granulin

Derivat membran lipid berasal dari membran sel inang tapi proteinnya dikode oleh virus.

Bentuk simetri amplop bergantung dari bentuk simetri nukleokapsid.

Virus beramplop

Polihedra virus

VIRUS KOMPLEKS

Beberapa virus disebut VIRUS KOMPLEKS, karena mengandung beberapa bagian yang terpisah, dengan bentuk dan simetri yang terpisah.

Contoh pada bakteriofaga, T4 yang terdiri dari kepala berbentuk ikosahedral dan berekor helikal.

VIRION

Adalah struktur virus lengkap dan “matang” yang siap menginfeksi

Virion virus harus lengkap karena kehilangan salah satu kelengkapan tersebut maka tingkat VIRULENSI dapat menurun

ENZIM DALAM VIRION

Beberapa virion memiliki enzim yang sangat berperan dalam proses infeksi, misal enzim asam nukleat polimerase yang berperan dalam transkripsi asam nukleat viral menjadi m RNA pada saat proses infeksi dimulai.

Contoh lain Retrovirus yaitu virus RNA yang bereplikasi dalam DNA intermediate dari sel yang punya enzim RNA-dependent DNA polimerase yang disebut REVERSE TRANSKRIPTASE.

ENZIM DALAM VIRION

Enzim NEURAMINIDASE, memecahkan ikatan glycosidic dari glicoprotein dan glycolipid dari jaringan konektif sel hewan, sebagai tempat virus dapat lepas.

Lyzozime, enzim yang dihasilkan beberapa virus bakteriofaga yang berfungsi membuat lubang kecil dalam dinding sel bakteri sebagai tempat masuk asam nukleat. Lizozime dihasilkan dalam jumlah besar pada tahap akhir infeksi, penyebab lisis pada sel inang dan pelepasan virion.

FUNGSI STRUKTUR VIRUS

Penting dalam proses masuk ke sel

Penting dalam proses perakitan

Penting dalam penyediaan protein

Penting dalam sifat patogenesis

Penting dalam ketahanan di alam

KLASIFIKASI VIRUS

MENGAPA VIRUS DIKLASIFIKASI?

Karena virus harus dikarakterisasi dan pemberian nama berdasarkan hukum nomenklatur dan taksonomi yang dikembangkan dalam International Code of Virus Classification and Nomenclatur-oleh International Committee Taxonomy of Virus (ICTV-1966)

Klasifikasi virus

Dilakukan berdasarkan :

1.Struktur genom (utama)

a. RNA

b. DNA

2. Bentuk (ikosahedral, rod shape/helikal, Irregular, kompleks)

3. Enveloped or Naked

4. Taxonomy, terutama prioritas dikelompokkan pada famili

5. Nomenklatur, menggunakan nama famili dan genus

6. Spesies, termasuk nama umum pada penyakit yang ditimbulkannya dan selalu diakhiri dengan kata virus contoh polio virus

Klasifikasi Baltimore

Adalah suatu cara untuk membagi kelompok virus berdasarkan perbedaan antara untai komplementer pada asam nukleat.

Rantai asam nukleat ditambah + atau – berdasarkan saat sequen basa ekuivalen atau komplemen terutama pada virus dengan genom mRNA

Positif sense RNA adalah untaian yang mengandung triplet kodon yang diterjemahkan oleh ribosom, sering disebut rantai plus (+) atau rantai pesan

Positif sense DNA adalah untaian yang mengandung sequen basa yang sama seperti mRNA, dimana mRNA dari beberapa dsDNA virus dapat ditranscribe baik dari untaian atau daerah transkripsi yang mungkin dapat overlap.

Negative sense DNA dan RNA

Adalah untaian dengan sequen basa complementer terhadap rantai positif sense.

KLASIFIKASI BALTIMORE

STRUKTUR DASAR

Klasifikasi reproduksi

Banyak spesies virus

Laporan ke VIII ICTV, hingga tahun 2005 telah ditemukan lebih dari 6147 isolat virus yang terbagi atas 1950 sp virus, diklasifikasi dalam 287 genera, 76 famili dan 3 ordo.

Mengapa virus harus diklasifikasi?

Klasifikasi = pengelompokkan

Berdasarkan persamaan :

Genom viral

Variasi struktural dan metabolik

Hospes

Biologi

Tujuan : merefleksikan pembagian karakteristikdan sejarah evolusi yang mungkin dari setiap spesies

KRITERIA PENGGOLONGAN VIRUS

1. Jenis asam nukleat DNA bila sequen basanya C,G,A,T atau RNA bila sequen basanya C,G,A,U saja

2. Simetri kapsid

3. Ada tidaknya selubung/amplop

4. Banyak kapsomer untuk virus ikosahedral atau diameter nukleokapsid untuk virus helikoidal.

TATA NAMA VIRUS

Berdasarkan komite internasional untuk tata nama dan penggolongan virus yang dibentuk pada tahun 1966 (ICTV), klasifikasi dari virus meliputi :

Nama dan taxa harus disetujui ICTVTidak ada tingkat di atas ordoTidak mengacu pada nama latin atau

binomialSemua nama taxa harus ditulis italic

Contoh urutan taxa virus

Ordo : -virales

Famili : -viridae

Subfamili : -virinae

Genus : -virus

Spesies : -virus

Contoh virus serangga

Ordo : Baculovirales Famili : Baculoviridae Subfamili : Baculovirinae Genus : Nuclear Polyhedrosis Virus Spesies : Helicoverpa armigera Nuclear

Polyhedrosis Virus

Penamaan virus tidak mengikuti sistem binomial Linnaeus

HOSPES VIRUS

Adalah inang utama dari virus karena replikasi virus hanya dapat berlangsung dalam inang hidup.

Terutama pada virus hewan, virus harus selalu dipelihara dalam kultur sel atau kultur jaringan.

Sifat virus umumnya spesifik yaitu hanya menginfeksi inang yang betul-betul sesuai dengan sistem replikasinya.

KULTUR SEL/JARINGAN

Adalah kumpulan sel/jaringan hewan yang dipelihara dengan medium pertumbuhan yang sesuai, sehingga dihasilkan lapisan sel/jaringan yang terpisah-pisah atau terkumpul sesuai dengan keperluan.

Kultur sel dapat dipelihara dalam media cair atau media padat.

Lapisan sel/jaringan dapat membentuk monolayer atau satu lapisan

UJI PLAK

Virion diinfeksikan pada lapisan sel monolayer secara tersebar, terbentuk zona lisis/zone of growth inhibition, yang menghasilkan daerah yang bening akibat “pertumbuhan” virus dalam sel, daerah bening tersebut disebut PLAK.

Setiap plak diasumsikan berasal dari satu virion yang bereplikasi dalam sel.

Setiap plak merupakan virion yang secara genetik adalah identik.

REPRODUKSI VIRUS

Masalah utama reproduksi virus adalah bahwa virus harus menginduksi sel inang hidup untuk mensintesis semua komponen esensial yang dibutuhkan untuk membuat lebih banyak partikel virus.

Komponen tersebut harus dilengkapi dengan kemampuan merakit struktur, virion baru harus dapat lepas dari sel dan mampu menginfeksi sel lain.

REPLIKASI PADA BAKTERIOFAGE

Terdiri dari 7 tahap :

1. attachment/adsorpsi/pelekatan

2. Penetration/injection/penyuntikan asam nukleat

3. Early steps in replication/tahap awal replikasi

4. Replikasi

5. Synthesis of proteins used as structural subunits

6. Assembly/perakitan

7. Release/pelepasan

Siklus reproduksi bakteriophage

Lytic dan lysogen

Efek serangan virus pada sel hewan

1. Transformasi sel normal, sel-sel tumor

2. Kematian sel (lytic), virus lepas

3. Infeksi persisten, virus keluar tanpa merusak sel induk

4. Infeksi laten, virus ada tetapi tidak menyebabkan kerusakan pada sel, tetapi akan menyebabkan sel litik.

Virus pada sel hewan

PRESERVATION OF VIRUS

Preservation of virus Freezing (-20oC hingga -70oC atau -200oC) Freeze-drying, lyophilization

Medium yang sesuai dalam medium larutan garam seimbang yang disuplemen dengan protein

Kelemahan penyimpanan virus adalah dapat kehilangan sifat infektivitas

Inactivation of viruses

Dapat dilakukan berdasarkan faktor fisikal dan kimiawi

Lipid solvent (virus beramplop)pH ekstrim antara 3-10Desikasi (desiccation) adalah suatu cara

penyimpanan virus dengan menghilangkan cairan.

KEGUNAAN VIRUS

vaksin

Adalah virus yang dilemahkan.

Fungsi : meningkatkan antibodi tubuh untuk mengenali virus penyebab penyakit tertentu

Contoh :

Vaksin polio

Vaksin MMR

Bioinsektisida

Memanfaatkan sistem replikasi virus untuk mengendalikan populasi serangga hama

Virus yang digunakan spesifik hanya membunuh serangga tertentu

Virus harus tahan terhadap pengaruh lingkungan

Contoh : HaNPV