virologi adalah cabang dari biologi yang mempelajari asal-usul, evolusi, klasifikasi, patologi dan aplikasi biomedis dan bioteknologi dari virus. Virus adalah partikel kecil, 0,01-1 m, yang informasi genetiknya semata-mata untuk replikasi mereka sendiri.
Gen virus diterjemahkan oleh mesin molekuler dari sel yang terinfeksi untuk penggandaannya. Oleh karena itu, virus adalah parasit intraseluler obligat yang bergantung pada fungsi metabolisme sel hidup.
Sumber: Kredit Foto: Penyedia Konten Cynthia Goldsmith: CDC / Dr. Erskine. L.Palmer; Dr. ML Martin [Domain publik]
Materi genetik yang paling melimpah di planet ini sesuai dengan virus. Mereka menginfeksi virus lain dan semua makhluk hidup. Sistem kekebalan tidak selalu berhasil bertahan melawan virus: beberapa penyakit manusia dan hewan yang paling merusak disebabkan oleh virus.
Penyakit virus manusia termasuk demam kuning, polio, influenza, AIDS, cacar, dan campak. Virus terlibat dalam sekitar 20% kanker manusia. Setiap tahun, infeksi virus pernapasan dan usus membunuh jutaan anak di negara berkembang.
Beberapa virus berguna untuk mengetik bakteri, sebagai sumber enzim, untuk pengendalian hama, sebagai agen antibakteri, untuk melawan kanker, dan sebagai vektor gen.
Indeks artikel
Sejarah
Pada akhir abad ke-19, Martinus Beijerinck dan Dmitri Ivanovski secara independen menentukan bahwa filtrat bebas bakteri dari tanaman tembakau yang sakit mengandung agen yang mampu menginfeksi tanaman yang sehat. Beijerinck menyebut agen ini contagium vivum fluidum .
Kita sekarang tahu bahwa filtrat Beijerinck dan Ivanovski mengandung virus mosaik tembakau. Juga pada abad ke-19, Friedrich Loeffler dan Paul Frosch menyimpulkan bahwa PMK pada sapi disebabkan oleh agen non-bakteri.
Pada dekade pertama abad ke-20, Vilhelm Ellerman dan Olaf Bang menunjukkan penularan leukemia pada ayam, menggunakan filtrat bebas sel. Eksperimen ini memungkinkan untuk menyimpulkan bahwa ada virus hewan yang dapat menyebabkan kanker.
Pada dekade kedua abad ke-20, Frederick Twort mengamati lisis mikrokokus pada pelat agar-agar di mana ia mencoba menumbuhkan virus cacar, dengan asumsi bahwa lisis ini disebabkan oleh virus atau enzim bakteri. Sementara itu, Felix d’Hérelle menemukan bahwa basil penyebab disentri dilisis oleh virus yang disebutnya bakteriofag.
Pada tahun 1960, Peter Medawar menerima Hadiah Nobel karena menemukan bahwa virus mengandung materi genetik ( DNA atau RNA).
Jenis virus
Virus diklasifikasikan menurut karakteristiknya. Ini adalah morfologi, genom dan interaksi dengan inang.
Klasifikasi berdasarkan interaksi virus dengan inang didasarkan pada empat kriteria: 1) produksi keturunan yang menular; 2) apakah virus membunuh inangnya atau tidak; 3) jika ada gejala klinis; 4) lamanya infeksi.
Sistem kekebalan memainkan peran penting dalam interaksi antara virus dan inang karena menentukan perkembangan infeksi. Dengan demikian infeksi dapat bersifat akut dan subklinis (virus dikeluarkan dari tubuh), atau persisten dan kronis (virus tidak dikeluarkan dari tubuh).
Klasifikasi berdasarkan perbedaan genom (Sistem Baltimore) dan klasifikasi taksonomi, yang memperhitungkan semua karakteristik virus, adalah sistem yang paling banyak digunakan saat ini untuk membuat katalog virus.
Klasifikasi berdasarkan morfologi
Untuk memahami klasifikasi ini perlu diketahui bagian-bagian yang menyusun virus. Virus terdiri dari genom dan kapsid, dan mungkin atau mungkin tidak memiliki amplop. Genom dapat berupa DNA atau RNA, untai tunggal atau ganda, linier atau melingkar.
Kapsid adalah struktur kompleks yang terdiri dari banyak subunit protein virus yang identik, yang disebut kapsomer. Fungsi utamanya adalah untuk melindungi genom. Ini juga berfungsi untuk mengenali dan mengikat sel inang, dan untuk memastikan pengangkutan genom ke dalam sel.
Amplop adalah membran yang terdiri dari lipid dan glikoprotein yang mengelilingi kapsid. Ini berasal dari sel inang. Ini sangat bervariasi dalam ukuran, morfologi, dan kompleksitas. Ada atau tidak adanya amplop berfungsi sebagai kriteria untuk klasifikasi virus.
Ada tiga kategori virus yang tidak berselubung: 1) isometrik, berbentuk hampir bulat (ikosahedron atau ikosadeltahedron); 2) berserabut, dengan bentuk heliks sederhana; 3) kompleks, tanpa bentuk-bentuk sebelumnya. Beberapa virus, seperti bakteriofag T2, menggabungkan bentuk isometrik dan filamen.
Jika virus diselimuti, mereka juga dapat dimasukkan ke dalam kategori morfologi berdasarkan karakteristik nukleokapsid di dalam membran.
Klasifikasi berbasis genom: sistem Baltimore
Klasifikasi ini, diusulkan oleh David Baltimore, mempertimbangkan sifat genom virus dalam hal mekanisme yang digunakannya untuk mereplikasi asam nukleat dan mentranskripsikan messenger RNA (mRNA) untuk biosintesis protein.
Dalam sistem Baltimore, virus yang genom RNA-nya memiliki sense yang sama dengan mRNA disebut virus dengan sense positif RNA (+), sedangkan virus yang genomnya memiliki sense yang berlawanan (komplementer) dengan mRNA disebut virus dengan RNA sense negatif (-). Virus genom untai ganda berjalan dua arah.
Kelemahan dari klasifikasi ini adalah bahwa virus yang memiliki mekanisme replikasi yang sama tidak selalu memiliki karakteristik yang sama.
Kelas sistem Baltimore
Kelas I. Virus dengan genom DNA untai ganda. Transkripsi mirip dengan sel inang.
Kelas II. Virus dengan genom DNA untai tunggal. DNA dapat memiliki polaritas (+) dan (-). Dikonversi menjadi untai ganda sebelum sintesis mRNA.
Kelas III. Virus dengan genom RNA untai ganda (dsRNA). Dengan genom tersegmentasi dan mRNA disintesis dari setiap segmen template DNA. Enzim yang berpartisipasi dalam transkripsi dikodekan oleh genom virus.
Kelas IV. Virus dengan genom RNA untai tunggal (ssRNA), polaritas (+). Sintesis MRNA didahului oleh sintesis antisense. Transkripsi mirip dengan kelas 3.
Kelas V. Virus dengan genom ssRNA indra yang berlawanan dengan indra mRNA (-). Sintesis mRNA yang membutuhkan enzim yang dikodekan virus. Produksi generasi baru virus membutuhkan sintesis dsRNA perantara.
Kelas VI. Virus dengan genom ssRNA yang menghasilkan dsDNA perantara sebelum replikasi. Ia menggunakan enzim yang membawa virus.
Kelas VII. Virus yang mereplikasi dsDNA mereka melalui ssRNA perantara.
Klasifikasi taksonomi
Komite Internasional Taksonomi Virus membuat skema taksonomi untuk mengklasifikasikan virus. Sistem ini menggunakan pembagian urutan, keluarga, subfamili dan jenis kelamin. Masih ada perdebatan tentang penerapan konsep spesies pada virus.
Kriteria yang digunakan untuk klasifikasi taksonomi adalah kisaran inang, karakteristik morfologi, dan sifat genom. Selain itu, kriteria lain dipertimbangkan, seperti panjang ekor fag (virus yang menginfeksi bakteri), ada tidaknya gen tertentu dalam genom, dan hubungan filogenetik antar virus.
Contoh klasifikasi ini adalah: ordo Mononegavirales; famili Paramyxoviridae; Subfamili Paramyxovirinae, genus Morbillivirus ; spesies, virus campak.
Nama famili, subfamili, dan genera terinspirasi dari tempat asal, inang, atau gejala penyakit yang ditimbulkan virus. Misalnya, Sungai Ebola di Zaire memberi nama genus Ebola ; mosaik tembakau memberi nama genus Tomabovirus .
Banyak nama kelompok virus adalah kata-kata yang berasal dari bahasa Latin atau Yunani. Misalnya, Podoviridae, berasal dari bahasa Yunani podos , yang berarti kaki. Nama ini mengacu pada fag berekor pendek.
Contoh virus
virus influenza
Mereka menginfeksi burung dan mamalia. Mereka memiliki morfologi yang beragam, dengan amplop. Genom RNA untai tunggal. Mereka milik Kelas V Baltimore dan keluarga Orthomyxoviridae .
Virus influenza termasuk dalam famili ini. Sebagian besar kasus influenza disebabkan oleh virus influenza A. Wabah yang disebabkan oleh virus influenza B terjadi setiap 2-3 tahun. Yang diproduksi oleh virus influenza C lebih jarang.
Virus influenza A telah menyebabkan empat pandemi: 1) flu Spanyol (1918–1919), subtipe virus H1N1 yang tidak diketahui asalnya; 2) flu Asia (1957–1958), subtipe H2N2, yang berasal dari unggas; 3) Flu Hong Kong (1968-1969), subtipe H3N3, asal unggas; 4) flu babi (2009–2010), subtipe H1N1, asal babi.
Pandemi paling dahsyat yang diketahui disebabkan oleh flu Spanyol. Itu membunuh lebih banyak orang daripada Perang Dunia Pertama.
Huruf H dan N masing-masing berasal dari membran glikoprotein hemagglutinin dan neuraminidase. Glikoprotein ini hadir dalam berbagai macam bentuk antigenik dan terlibat dalam varian baru.
Retrovirus
Mereka menginfeksi mamalia, burung, dan vertebrata lainnya . Morfologi bulat, dengan amplop. Genom RNA untai tunggal. Mereka termasuk dalam kelas Baltimore VI dan keluarga Retroviridae .
Human immunodeficiency virus (HIV), genus Lentivirus , termasuk dalam famili ini . Virus ini menyebabkan kerusakan pada sistem kekebalan tubuh orang yang terinfeksi, sehingga rentan terhadap infeksi oleh bakteri, virus, jamur dan protozoa. Penyakit yang disebabkan oleh HIV ini dikenal sebagai Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS).
Genus lain yang termasuk dalam Retroviridae juga menyebabkan penyakit serius. Misalnya: Spumavirus (virus berbulu simian); Epsilonretrovirus (virus sarkoma kulit Walleye); Gammaretrovirus (virus leukemia murine, virus leukemia kucing); Betaretrovirus (virus tumor mammae murine); dan Alpharetrovirus (virus sarkoma Rous).
virus herpes
Ini menginfeksi mamalia berdarah dingin, burung, dan vertebrata. Morfologi virus: kapsul ikosahedral, dengan amplop. Genom DNA untai ganda. Mereka termasuk kelas I Baltimore dan ordo Herpesviral.
Beberapa anggotanya adalah: Herpes simplex virus 2 (penyebab herpes genital); cytomegalovirus manusia (menyebabkan cacat lahir); Sarkoma KaposiB ™ Herpesvirus (menyebabkan sarkoma Kaposi); Virus EpsteinBƂBarr atau EBV (menyebabkan demam kelenjar dan tumor).
Virus yang menyebabkan polio dan virus terkait lainnya
Ini menginfeksi mamalia dan burung. Morfologi virus: isometrik atau ikosahedral. Genom RNA untai tunggal. Mereka milik Baltimore kelas IV dan keluarga Picornaviridae .
Beberapa genera dari famili ini adalah: Hepatovirus (penyebab hepatitis A); Enterovirus (penyebab polio); Aphthovirus (penyebab penyakit mulut dan kuku).
Virus penyebab rabies dan virus terkait
Mereka menginfeksi mamalia, ikan, serangga, dan tanaman. Morfologi heliks, dengan amplop. Genom RNA untai tunggal. Mereka milik Kelas V Baltimore dan keluarga Rhabdoviridae .
Virus yang menyebabkan penyakit seperti rabies, yang disebabkan oleh genus Lyssavirus , termasuk dalam famili ini ; stomatitis vesikular, disebabkan oleh genus Vesiculovirus ; dan kentang kerdil kuning, yang disebabkan oleh genus Novirirhabdovirus .
Virus penyebab eritema menular
Ini menginfeksi mamalia, burung, dan serangga. Morfologi ikosahedral simetris. Genom DNA untai tunggal. Mereka milik Kelas II Baltimore dan keluarga Parvoviridae .
Salah satu anggota famili ini adalah virus B19, yang termasuk dalam genus Erithrovirus , yang menyebabkan eritema menular pada manusia, yang biasanya tidak menimbulkan gejala. Virus B19 menginfeksi sel prekursor sel darah merah.
Beberapa anggota Parvoviridae digunakan sebagai vektor gen.
Kegunaan virus
Virus dapat digunakan untuk kepentingan manusia dengan membangun virus rekombinan. Mereka memiliki genom yang dimodifikasi dengan teknik biologi molekuler.
Virus rekombinan berpotensi berguna untuk terapi gen, yang tujuannya adalah untuk menyembuhkan penyakit tertentu, atau untuk produksi vaksin.
HIV telah digunakan untuk membangun vektor gen (vektor lentiviral) untuk terapi gen. Vektor-vektor ini telah terbukti efisien pada caral hewan dari penyakit epitel pigmen retina, seperti retinitis pigmentosa yang disebabkan oleh pewarisan atau mutasi autosomal resesif.
Virus yang digunakan sebagai vektor vaksin harus memiliki potensi patogen yang rendah. Ini diverifikasi menggunakan caral hewan. Ini adalah kasus vaksin yang dikembangkan atau sedang dikembangkan untuk melawan virus cacar, stomatitis vesikular dan Ebola.
Referensi
- Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virologi: prinsip dan aplikasi. Wiley, Chichester.
- Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Pengantar virologi cararn. Blackwell Malden.
- Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Prinsip virologi. Perhimpunan Mikrobiologi Amerika, Washington.
- Hull, R. 2009. Virologi tanaman komparatif. Elsevier, Amsterdam.
- Louten, J. 2016. Virologi manusia penting. Elsevier, Amsterdam.
- Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Virologi klinis. Perhimpunan Mikrobiologi Amerika, Washington.
- Voevodin, AF, Marx, PA, Jr 2009. Virologi Simian. Wiley-Blackwell, Ames.
- Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Virologi dasar. Blackwell Malden.
