Viroloji, virüslerin ve çeşitli virüs benzeri parçacıkların yanı sıra, özellikleri, sınıflandırılması ve ilgili konakçılarıyla olan ilişkileriyle ilgilenen bir mikrobiyoloji dalıdır. Mikrobiyolojideki diğer organizmalarla karşılaştırıldığında, virüsler onları farklı kılan farklı özelliklerle (çoğalma, yapı vb.) çok benzersizdirler.
Virüslerin tıbbi ve veterinerlik açısından önemi göz önüne alındığında, viroloji giderek mikrobiyolojinin en önemli alt disiplinlerinden biri haline gelmiştir. Ve araştırmacıların sadece neden oldukları hastalıklar için tedaviler ve yöntemler keşfetmelerine değil, aynı zamanda bunları farmasötik amaçlar için kullanmalarına fırsat tanımaktadır.
Bir virüsün genel özelliklerinden bazıları şunlardır:
• Sadece canlı hücrelerde (sentez ve montaj yoluyla) çoğalabilir
• Bazı durumlarda DNA/RNA veya her ikisini birden içerir
• Eşeyli veya eşeysiz üreme biçimlerine sahip değildir
• Hücre değiller – Normal hücre organelleri ve sitoplazması olmayan hücresiz parçacıklardır.
• Diğer tek hücreli organizmalara kıyasla çok küçüktür,
Diğer gerçek tek hücreli organizmaların aksine, virüsler “canlı” hücreler olarak kabul edilmedikleri için çoğu kitapta “parçacık” olarak anılır.
Virüs Sınıflandırması
70’lerde Uluslararası Virüs Taksonomisi Komitesi (ICTV) tarafından önerilen bir sisteme göre, virüs sınıflandırması (adlandırma) şu şekildedir;
• Filum: Viricota
• Sınıf: Viricetes
• Sipariş: Virales
• Aile: Viridae
• Alt aile: Virinae
• Cins: Virüs
• Alt cins: Virüs
Bu sınıflandırma sisteminin yanı sıra viroloji, virüsleri aşağıdaki özelliklere göre de sınıflandırır:
Nükleik Asitin Doğası
Çoğunlukla, canlı organizmaların hücre içeren DNA kendi içinde çekirdeğin genetik malzeme taşır. Ancak virüsler için, belirli proteinleri kodlamaktan sorumlu genlerle birlikte DNA veya RNA taşırlar. Çeşitli virüs türleri arasındaki DNA ve RNAda farklıdır ve bu da belirli virüslerin tanımlanmasına izin verir. Poxvirüsler ve Herpes virüsleri zarflı, çift sarmallı bir DNA içerirken, Adenovirüslerin ve Polyomavirüslerin çift sarmallı DNA’sının zarfı yoktur, Parvovirüsler zarfsız, tek sarmallı DNA içerir.
Bu farklılıklar RNA virüslerinde de görülmektedir. Örneğin, Retrovirüsler ve Togavirüsler gibi virüsler zarflı RNA içerirken Piomavirüsler bu dış zarftan yoksundur. Ayrıca, Reovirüsler gibi virüslerin RNA’sı bir çift kapsid içinde bulunur. Proteinlerin sentezini yönlendirmek için viral RNA, önce RNA’yı DNA’ya kopyalayan enzimleri kodlar. Yeni DNA molekülü daha sonra viral proteinlerin sentezinden doğrudan sorumludur.
Genetik materyalin diğer yapılarından bazıları aşağıdaki formları alabilir:
• Doğrusal – Ör. çiçek hastalığı ve kuduz virüsleri
• Dairesel – Örn. Papillomavirüsler
• Bölümlenmemiş – Örn. Parainfluenza virüsleri
• Segmentli – Örn. Grip virüsleri
Protein Kabuğunun Simetrisi
Farklı virüs türleri de farklı şekil/morfolojiye sahiptir. Şu anda, farklı virüs türlerini sınıflandırmak için kullanılan virüs kabuğunun çeşitli şekilleri tanımlanmıştır ve şunları içerir:
Sarmal simetri
Bu morfolojiye sahip virüsler, sarmal bir şekil oluşturan nükleik asit etrafında istiflenmiş bir kapsomer tabakası içerir. Protein alt birimlerinin birleşimi, doğası gereği esnek veya sert olan uzun bir sarmal yapı oluşturur. Bu virüslere örnek olarak Sendal virüsü ve tütün mozaik virüsü dahildir.
Icosahedral simetri
Tipik olarak, bu morfoloji altında sınıflandırılan virüsler, yaklaşık 20 eşkenar üçgen yüz/kenar ve ayrıca 12 köşe/köşeden oluşan çokyüzlü bir yapıya sahiptir. Burada zıt köşelerden geçen çizgiler kabuğun genel görünümünü tanımlar. Örneğin, zıt üçgenlerin yüzlerinin merkezlerinden geçenler, üç katlı dönme simetri eksenleri ile sonuçlanır. O halde burada, ikosahedra simetrisi, beş kattan iki kat dönel simetriye kadar değişebilir. Adenovirüs, rinovirüs ve poliovirüs, bu kategoriye giren virüslere iyi örneklerdir.
Prolate
Bu, uzamış bir icosahedra türüdür ve sonuç olarak, uzamanın bir eksen boyunca olması koşuluyla, şekil olarak daha silindirik görünebilirler. Bu morfoloji, bakteriyofajlar ( bakterileri enfekte eden ve çoğaltan virüs) olarak bilinen virüslerin çoğuyla ilişkilendirilmiştir . İyi bakteriyofaj örnekleri arasında M13 bakteriyofaj ve Escherichia Virus T4 bulunur.
Karmaşık
Karmaşık yapı, sarmal ve ikosahedral simetrinin bir birleşimidir. Bu nedenle, kompleks olarak adlandırılan kapsidli virüsler tam olarak sarmal veya ikosahedral olarak sınıflandırılamaz. Bazı durumlarda, bu virüsler, karmaşık bir hücre duvarı gibi ek yapılar içerebilir. Bu, virüsün herhangi bir ekstra özelliğe göre kolayca tanımlanmasını sağlar. Sarmal kuyruk gibi ekstra yapıları kullanarak virüs, DNA’larını yerleştirmeden önce bir hücreye (örneğin bakteri) yapışabilir. İnsanlarda çiçek hastalığına neden olan Poxvirus, karmaşık kabuklu bir virüs örneğidir.
Zarf
Diğer kabuklarla karşılaştırıldığında, virüslerin zarf olarak adlandırılan kabuğu, lipid çift katmanlı bir zar ile kaplıdır. Çoğu durumda, bu kaplama, virüs konak hücreden çıkarken oluşur. Lipid çift katmanlı zarfa sahip virüslerden bazıları HIV ve Influenza virüsünü içerir.
Lipid Membran: Varlık veya Yokluk
Bazı virüsler için zarfın bir lipid çift tabakasından oluştuğu gösterilmiştir. Ancak bu zarf, virüsün kendisinden değil, konağın hücre lipidlerinden gelir. Bu yapı sadece bazı virüslerde bulunduğundan sınıflandırma amacıyla kullanılmaktadır. Lipid çift katmanlı virüsler için zarf, enfeksiyonu destekleyen bir dizi role hizmet eder. Örneğin, lipid çift tabakasının bazı işlevleri arasında bağlanma, hücreye içerik salımı ve ayrıca yeni birleştirilmiş parçacıkların paketlenmesi yer alır.
Flaviviridae, HIV, H. influenzae ve diğer birçok hayvan virüsü, bir lipid çift katmanlı zarf içeren partiküllerin örnekleridir. Bu kaplamadan yoksun (zarfsız) virüslerden bazıları Caliciviridae ve Papillomaviridae’dir.
Kapsid veya Virionun Boyutu
Virüsler ayrıca virion kapsitinin boyutlarına göre de sınıflandırılır (dış ve iç kabuk dahil tüm virüs). Araştırmalara göre, bir virüsün ortalama yarıçapı önemli ölçüde değişir (yaklaşık 10 ila 200 nm). Bu, farklı virüs türlerinin yalnızca bu boyutlara göre sınıflandırılmasına fırsat tanır.
Baltimore Sistemi
Virüsler yukarıda belirtilen özelliklere dayalı sınıflandırmanın yanı sıra Baltimore sınıflandırma sistemine göre de gruplara ayrılmaktadır. Nobel Ödüllü bir biyolog olan David Baltimore tarafından geliştirilen bu, virüs sınıflandırması için en yaygın kullanılan sistemlerden biridir.
Bu sınıflandırma sistemi, virüsleri mRNA üretimine göre gruplandırır:
Grup I
Transkripsiyon yoluyla mRNA üreten çift sarmallı DNA’ya sahip virüsleri (Örn. herpes virüsü) içerir. Burada virüs, konakçıya ait enzimleri kullanır.
Grup II
Tek sarmallı DNA’ya sahip olanları dahil edin (Örn. Parvovirus). Bu, mRNA üretilmeden önce çift sarmallı ara ürüne dönüştürülür.
Grup III
Bu virüsler (Örn. Rotavirüs) çift sarmallı bir RNA’ya sahiptir. Tellerden biri, mRNA üretimi için şablon görevi görür. Burada virüsün kodladığı enzim mRNA oluşumunda görev alır.
Grup IV
Bu grup, tek sarmallı RNA’ya sahip virüsleri içerir (Örn. Picornavirus). Bu RNA, mRNA olarak hizmet edebilmesine rağmen, çift sarmallı RNA (kopya ara ürünler) ilk önce mRNA’yı üretmek için üretilir.
Grup V
Grup V virüsleri (Örn. Rabdovirüs) tek sarmallı RNA içerir. Bununla birlikte, Grup IV virüslerinden farklı olarak, RNA’ları doğrudan mRNA olarak hareket edemez ve bu nedenle tamamlayıcıdır. Bununla birlikte, çift sarmallı RNA, ilk olarak mRNA’nın üretilmesinden önce üretilir.
Grup VI
Bu gruptaki virüsler (Örn. HIV virüsü), mRNA üretiminden önce ilk önce çift sarmallı DNA’ya dönüştürülen diploid tek sarmallı bir RNA içerir.
Grup VII – Grup VII’nin virüsleri
Bu gruptaki virüsler (Örn. Hepadnavirüs) kısmen çift sarmallı bir DNA’ya sahiptir. Bu genomlar, ilk olarak, aynı zamanda s mRNA olarak da işlev gören tek sarmallı RNA ara maddelerini adlandırır.
Klinik Vs Veteriner Virolojisi
Virolojinin viral ajanlar, hayvan viral hastalıkları ve virüslerin neden olduğu ortaya çıkan herhangi bir zoonotik hastalıkla ilgilenen bir dalı olan veteriner virolojisi, hayvanlardaki viral hastalıkları (örneğin prion hastalıkları, pestivirüs, arterivirüs, vb.) kontrol etme ihtiyacından geliştirilmiştir.Veteriner virolojisi, virüslerin neden olduğu hayvan hastalıklarını önlemeyi ve tedavi etmeyi amaçlayan önemli bir çalışma alanı olmakla birlikte, klinik virolojinin de önemli bir alanıdır. Bunun nedeni, köpekleri etkileyen kuduz gibi hastalıkların insanları da etkileyebilmesidir.
Klinik Viroloji ise insan patolojilerine neden olan virüslerin incelenmesiyle ilgilenen bir tıp ve viroloji alanıdır. Veteriner virolojisi gibi, klinik viroloji de bu partiküllerin sınıflandırılması ve karakterizasyonu ile ilgilenir ve bu da neden oldukları hastalıklara karşı tedavi ve önleme stratejileri geliştirmeyi mümkün kılmıştır.
Kaynakça:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK8098/
https://www.healthcareers.nhs.uk/explore-roles/healthcare-science/roles-healthcare-science/life-sciences/virology-healthcare-scientist
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu