BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
Replikasi Virus
Oleh :
Randy Ivan Toar NIM : 2013321021YAYASAN GMIM DS AZR WENAS
UNIVERSITAS KRISTEN INDONESIA TOMOHON
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI ILMU FARMASI
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat dan karunia Nya, sehingga tugas Biologi sel dan molekuler tentang Replikasi Virus ini dapat selesai.
Tugas Biologi sel dan molekuler tentang Replikasi Virus ini adalah sebagai tugas yang diberikan oleh dosen pembimbing Biologi sel dan molekuler Universitas Kristen Indonesia Tomohon kepada Mahasiswa Jurusan MIPA Program Studi Farmasi
Penyusun sangat menyadari tugas ini masih jauh dari kesempurnaan, hal ini tidak terlepas dari keterbatasan waktu dan pengetahuan penyusun. Selanjutnya saya akan menyempurnakan tugas ini di masa yang akan datang, sehingga dapat diterima oleh dosen pembimbing.
Kami mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak terutama dosen pembimbing yang telah mengarahkan dan membantu terselesainya tugas ini.
Akhir kata semoga tugas ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan kita semua.
Manado, April 2014
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR...i
Bab I PENDAHULUAN...1
Bab II REPLIKASI VIRUS...2
II.1 Mengenali cara pengikatan terhadap sel target...6
II.2 Penetrasi...7
II.3 Pelepasan selubung/uncoating...9
II.4 Sintesis makromolekular...9
II.4.1 Virus DNA...10
II.4.2 Virus RNA...13
II.4.3 Sintesa viral protein...15
II.5 Pembentukan virion...16
II.6 Pelepasan/release...19
II.6.1 Inisiasi kembali replikasi virus...19
Bab III Penutup...20
Bab I
PENDAHULUAN
Virus adalah penyebab penyakit infeksi terkecil, pada sisi lain virus sebagai jasad paling sederhana ternyata banyak sekali menimbulkan masalah kesehatan. Masalah kesehatan yang berkaitan dengan virus saat ini tidak hanya dikaitkan dengan penyakit infeksi viral yang konveksional tetapi juga dengan berbagai penyakit lain seperti keganasan, penyakit autoimun, penyakit degeneratif serta keterkaitannya dengan industri bahan dan pelayanan kesehatan.
Contohnya pada penderita dengan gangguan kekebalan, respon kekebalan akan menghambat replikasi virus mungkin tidak memadai karena itu vaksin infektif yang diberikan kepada penderita dengan gangguan kekebalan selalu membawa resiko lebih besar dibandingkan dengan orang sehat.
Bab II
REPLIKASI VIRUS
Tahapan dalam replikasi virus, yang ditunjukkan pada (gambar 1-1), adalah untuk semua virus sama. Dan langkah-langkahnya adalah
Mengenali cara pengikatan terhadap sel target
Penetrasi
Pelepasan selubung
Sintesis macromolecular
Pembentukan virus Pelepasan virus
Inisiasi kembali siklus replikasi
Gambar 1.1 : Tahapan siklus replikasi virus
Gambar 1.3 : Replikasi Rhabdovirus, RNA virus simple
Gambar 1.4 : Replikasi Herpes simplex virus(HSV) - dimulai dari DNA virus complex
- transkripsi dan translasi ada tiga fase : Immediate early,early,late
dan penampilan virions baru. Periode yang tersembunyi meliputi periode eclipse dan berakhir saat pelepasan virus (Gambar 1-5). Masing-masing sel terkena infeksi sekurang-kurangnya mengandung 100,000 partikel yang bagaimanapun, hanya 1% sampai 10% dari partikel ini yang mungkin bisa menular. Partikel yang tidak menular dihasilkan dari mutasi dan kesalahan dalam pembentukan dan pembuatan virion. Hasil dari virus yang menular per sel, atau ukuran meretaknya, dan waktu yang diperlukan untuk siklus reproduksi virus tunggal ditentukan oleh properti dari virus dan sel targetnya.
II. 1 Mengenali cara pengikatan terhadap sel target
Untuk menginfeksi suatu sel, virus harus mengenali dan mampu mengikat sel yang memungkinkan untuk terjadinya replikasi. Pengikatan yang disebabkan oleh kuman virus protein (VAP) atau struktur pada permukaan virion saling berhubungan dengan reseptor sel. Reseptor sel adalah karbohidrat atau protein. Interaksi reseptor VAP menjadi faktor penentu awal dimana sel dapat terkena infeksi oleh suatu virus.
Virus-virus yang mengikat kepada sel yang peka rangsangan atas jenis sel yang spesifik mungkin terbatas pada jenis tertentu (contoh manusia, tikus) atau tipe sel spesifik. Target sel yang dicurigai pada jaringan sel tropis (contoh neurotropic, lymphotropic).
Struktur pengikatan yang disebabkan kuman virus pada virus capsid mungkin bagian dari capsid atau protein yang meluas dari capsid itu. Suatu jurang curam pada permukaan rhinovirus 14, picornavirus, bertindak bagai lubang kunci untuk penyisipan porsi molekul adhesi selular, ICAM-1. Serabut dari adenoviruses dan sel protein dari reoviruses pada vertises capsid berinteraksi dengan reseptor yang dinyatakan pada sel target yang spesifik.
II. 2 Penetrasi
Virus masuk kedalam sel dengan jalan menurut sifat alaminya. Berbagai interaksi antara pengikatan viral protein dengan selular reseptor sel yang peka rangsangan menginisisasi internalisasi virus ke dalam sel. Mekanisme internalisasi tergantung pada struktur virion dan tipe sel.
Virus yang tak berselubung :
- Virus ini akan masuk ke sel oleh media endocytosis reseptor atau oleh viropexis.
Endocytosis merupakan proses normal yang digunakan sel untuk pengambilan loncatan molekul reseptor seperti hormon, lipoprotein dengan kepadatan rendah, dan transferin. Papovavirus akan masuk oleh viropexis, suatu penetrasi langsung selaput (membran).
Virus yang berselubung :
Virus yang berselubung dapat terinternalisasi oleh endocytosis.
- virus ini masuk dengan melebur di membran plasma dengan memadukan secara langung dengan membrane plasma. Maka,komponen internal dari virion langsung dikirimkan pada cytoplasma sel
- masuk lewat endosome dipermukaan sel.
Gambar 1.6 : Hemagglutinin influenza A
Peka terhadap rangsangan asam acidic atas reseptor sel target
II. 3 Uncoating (pelepasan selubung)
atau dipromosikan oleh lingkungan yang acidic atau proteases yang ditemukan pada endosome atau lysosome. Picornavirus capsids diperlemah untuk terjadinya pelepasan selubung oleh pelepasan Vp4 capsid protein. VP4 dilepaskan oleh penyisipan reseptor , pengikatan area canyon pada capsid. Virus yang berselubung akan dibuka melalui peleburan membran sel. Peleburan selubung virus herpes dengan melepaskan membran nucleocapsid nya, yang kemudian masuk memotong selaput inti untuk membawa DNA genome-nya langsung ke lokasi replikasi.
Reovirus dan poxvirus secara parsial tak berselubung. Capsid luar reovirus dipindahkan, tetapi genome-nya tertinggal dalam capsid bagian dalam, yang berisi polymerase yang diperlukan bagi sintesis RNA. Inisial uncoating dari poxvirus yaitu menyingkapkan suatu partikel subviral ke cytoplasma, membiarkan sintesis mRNA oleh enzim virion untuk menyegerakan protein awal. Enzim yang tak berlapis ini kemudian bisa di sintesiskan untuk melepaskan DNA yang berisi inti ke dalam cytoplasma.
II. 4 Sintesis Macromolecular
Setiap virus harus membuat mRNA,protein dan menghimpun salinan identik genome-nya. mRNA khususnya ditranskripsi, translasi dan replikasi genome dalam pembiakan virus. Sekali genome telah dikirimkan ke sel, adalah sia-sia kecuali jika terekam kedalam fungsional mRNA yang mampu untuk di ribosome. dan telah ditranslasi ke protein.
Poxvirus adalah virus DNA yang di replikasi di cytoplasma dan oleh karenanya menyadi enzim untuk semua fungsi. Virus RNA harus menyandikan enzim yang diperlukan untuk transkripsi dan replikasi semenjak sel tak berarti lagi dalam replikasi RNA. mRNAs untuk virus RNA virus diproduksi di cytoplasma dan boleh atau tidak dapat memperoleh 5' cap atau tail poly A.
Strategi dari mRNA
Mentranskripsi genome virus DNA, (kecuali poxvirus) terjadi di nucleus. Virus ini menggunakan sekumpulan sel polymerase dan enzim lainnya untuk
sintesis viral mRNA. Semakin kecil DNA virus, semakin berketergantungan virus
itu atas sekumpulan sel. Virus DNA yang lebih besar menyandi DNA polymerase dan protein, untuk mempertinggi dan mengontrol transkripsi dan replikasi genome.
deoxyribonucleotides, polymerascs, dan material lain yang diperlukan untuk replikasi virus DNA.
Transkripsi gen yang disebabkan viral diatur oleh interaksi dari DNA spesifik–
binding proteins dengan penyelenggara dan perluasan elemen dalam viral
genome.
Virus yang berbeda dari DNA dan RNA akan mengontrol masa waktu, urutan, dan kwantitas dari viral gen dan sintesis dengan cara yang berbeda. Virus yang semakin kompleks akan menyandikan aktivator transkripsi mereka sendiri dengan peninggian atau ekspresi viral genes. Sebagai contoh, virus herpes simplex menyandi banyak protein yang mengatur kinetis dari ekspresi viral gen, termasuk protein VMW 65/A TIF. VMW 65 dibawa dalam virion, mengikat . kepada komplek aktivasi transkripsi sekumpulan sel (Oct-1), dan meningkatkan kemampuannya untuk menstimulir transkripsi dari virus.
Secara umum, mRNA untuk protein non struktural telah dijelaskan lebih awal. Produk awal gen (protein non struktural) adalah sering enzim dan protein dari DNA terikat, termasuk penyandian viral polymerases. Protein ini katalistis, dan hanya sedikit diperlukan. Replikasi awal genome-nya pada umumnya di inisiasi dari transisi bagi transkripsi produk gen akhirnya. Viral genes akhir menyandi protein struktural. Banyak replikasi protein ini diperlukan untuk membentuk virus dan biasanya tidak diperlukan sebelum genome di-replikasi. Genome yang baru saja di replikasi menyediakan tempat baru untuk menguatkan produk akhir sintesis gen mRNA. Virus DNA dan RNA yang berbeda mengontrol waktu dan jumlah viral gen dan sintesis protein dengan cara yang berbeda.
penyelenggara tunggal dan kemudian memproses untuk menghasilkan beberapa mRNAs yang berbeda mengikuti kepindahan dari sekuen intervening yang berbeda (introns).
Replikasi dari viral DNA mengikuti aturan biokimia yang sama sebagaimana bagi DNA selular. Replikasi diaktifkan pada suatu sekuen unik genome DNA, yang disebut asli atau ori. Ini adalah suatu lokasi yang dikenali oleh selular atau faktor viral nuklir dan DNA-dependent DNA polymerase.
Sintesis viral DNA adalah semi konservative, dan viral selular DNA polymerases
memerlukan suatu dasar untuk memulai rangkaian sintesis DNA. Parvoviruses mempunyai sekuen DNA yang dibalikkan dan diulangi untuk membuat DNA membalik dan meng-hybridi dengan dirinya sendiri untuk menyediakan sesuatu yang primer. Replikasi dari genome adenovirus utama bagi kompleks terminal protein-cieoxyCMP. Sintesis enzim selular manyatukan RNA dasar untuk mulai mereplikasi genome papovavirus.
Replikasi genome dari virus sederhana DNA (mis. parvoviruses, papovaviruses) yang menggunakan ketergantungan DNA-dependent DNA polymerases, sedangkan virus yang lebih besar, atau yang lebih rumit (mis., adenoviruses, herpesviruses, pox-viruses) menyandi polymerases diri mereka sendiri. Viral Polymerases pada umumnya lebih cepat tetapi lebih sedikit tepat dibanding sel sekumpulan polymerases, yang menyebabkan peningkatan mutasi dalam virus, seperti halnya menyediakan suatu target untuk obat antiviral.
Pembatasan utama untuk replikasi suatu virus DNA meliputi ketersediaan substrasi DNA polymerase dan deoxyri-bonucleotide. Kebanyakan sel yang dalam tahap pertumbuhan tidaklah mengalami sintesis DNA, dan pembatasan pool deoxy-thymidine. Parvoviruses menjadi virus DNA yang paling kecil pada tanggungan sekumpulan sel. Mereka akan di replikasi hanya di dalam pertumbuhan sel seperti sel prekursor erythroid atau jaringan sel janin. Virus DNA yang lebih besar lebih mandiri dan menyediakan enzim dan protein yang merangsang pertumbuhan sel serta menyediakan adanya deoxyribonucleotides . Antigen T simian virus 40, E7 dari papillomavirus, dan protein E1a adenovirus mengikat kepada dan mengubah fungsi sifat pertumbuhan ikatan protein DNA (produk gen retinoblastoma), yang mengakibatkan pertumbuhan sel. Virus herpes simplex menyandi enzim scavenging seperti DNase, ribonucleotide reductase dan thymidine kinase untuk menghasilkan substrasi dcoxyribonu-cleotide yang diperlukan bagi replikasi genome-nya.
II. 4. 2 Virus RNA
Replikasi dan transkripsi virus RNA adalah lingkaran proses serupa sejak viral genome-nya umumnya mRNA (untaian positif RNA) atau suatu bagan untuk mRNA (untaian negatif RNA). Selama replikasi dan transkripsi suatu untaian ganda RNA yang replikatif terbentuk, strukturnya tidak secara normal ditemukan dalam sel yang tak terinfeksi
Genome virus RNA harus dikode untuk RNA-dependent RNA polymerases (replikasi maupun transkripsi) sebab sel tidak berarti bagi replikasi RNA. Sejak RNA degradasi secara relatif cepat, RNA-Dependent RNA polymerase harus disajikan atau di sintesis segera setelah pelepasan selubung untuk menghasilkan lebih banyak viral RNA, jika tidak infeksi akan gugur.
Untaian positif genome virus RNA yaitu picornavirus, coronavirus, flavivirus, dan togavirus bertindak sebagai mRNA, mengikat kepada ribosome, dan sintesis langsung protein. Viral genome RNA positif yang terbuka yaitu cukup dengan eksperimen bagi inisiasi infeksi dengan sendirinya. Setelah RNA-dependent RNA polymerase diproduksi, suatu untaian negatif struktur RNA template di sintesiskan. struktur kemudian bisa digunakan untuk menghasilkan lebih banyak mRNA dan untuk mereplikasi genome. Sense negatif dari struktur RNA tentang togavirus digunakan untuk menghasilkan RNA yang lebih kecil untuk protein yang struktural (gen akhir). Mrna'S untuk virus ini tidaklah capped
berakhir di 5', tetapi genome disandikan pada sekuen pendek poly A. Transkripsi dan replikasi dari coronaviruses, banyak aspek namun umumnya lebih kompleks
Untaian negatif RNA virus genomes dari rhabdovirus, orthomyxoviruses, paramyxo virus, filovirus, dan bunyavirus menjadi bagan untuk produksi mRNA. Untaian negatif RNA genome ini bukanlah terinfeksi dengan sendirinya, namun polymcrase harus dibawa ke dalam sel dengan genome untuk membuat mRNA dan menginisiasi sintesis viral protein. mRNA atau untaian positif RNA jenis yang lain kemudian bisa bertindak sebagai struktur untuk menghasilkan lebih banyak penggandaan genome. Kecuali untuk influenza, transkripsi dari replikasi untaian negatif virus RNA terjadi dalam cytoplasma. Transkripsi influenza memerlukan sesuata yang primer untuk memproduksi mRNA. Ia menggunakan 5’ akhir selular mRNA pada nucleus sebagai dasar untuk polymerase-nya dan dalam prosesnya mengambil 5' cap dari selular mRNA itu. Genome influenza adalah juga direplikasi di dalam nukleus.
capsid bagian dalam menambahkan 5' cap ke viral mRNA,reovirus tidak mempunyai poly A. Untaian positif RNA dalam inti bertindak sebagai bagan bagi untaian negatif RNA, memproduksi keturunan RNA dengan untaian ganda.
Walaupun retrovirus mempunyai untaian positif genome RNA, virus tak memberikan arti apa-apa terhadap replikasi RNA pada cytoplasma. Sebagai gantinya, retrovirus membawa dua copy genome, dua molekul tRNA, dan RNA-dependent DNA polymerase (membalikkan transcriptase) pada virion. tRNA digunakan sebagai sintesis primer bagi genome DNA copy (cDNA). cDNA disatukan dalam cytoplasma dan kemudian mengintegrasi ke dalam sekumpulan chromatin. Viral gen kemudian dijabarkan sebagai gen selular. Penyelenggara peningkatan viral gen adalah ektensi dari transkripsi DNA.
I1. 4. 3 Sintesa Viral Protein
Semua virus tergantung pada sekumpulan sel ribosomes, RNA ( tRNA) transfer dan mekanisme modifikasi posttranslational untuk menghasilkan protein. Masing-Masing virus deal dengan pembatasan dengan cara yang berbeda ini, tergantung pada struktur dari genome-nya. Sebagai contoh, genome keseluruhan dari suatu untaian positif virus RNA virus dibaca oleh ribosome dan ditranslasikan ke dalam satu polyprotein raksasa. Setelah itu, polyprotein dibelah oleh selular dan viral protease ke dalam protein fungsional. Virus DNA, retrovirus dan untaian negatif virus RNA mencatat mRNA untuk polyproteins yang lebih kecil atau protein individu. Kebanyakan segmen yang menyangkut kode genome orthomyxovirus dan reovirus adalah untuk protein tunggal.
penurunan sel DNA dan mRNA. Untuk mempromosikan translasi yg selektip tentang mRNA-nya, poliovirus meng-inactivates 200,000 d cap- ikatan protein ribosome dengan sandi protease viral, pencegahan pengikatan dan translasi dari 5'
capped selular mRNA.
Togavirus meningkatkan penyerapan dari membran sel dan dapat mengurangi gaya ribosomal untuk kebanyakan selular mRNA. Semua tindakan ini juga berperan bagi cytopathology dari infeksi virus.
Beberapa viral protein memerlukan modifikasi posttranslational seperti phosphorylation, glycosylation, acylation, atau sulfation. Protein Phosphorylation terpenuhi oleh kinases selular protein dan bermakna dalam pengaturan, mengaktipkan, atau menonaktifkan protein. Beberapa virus herpes dan virus lainnya menyandi kinase protein mereka sendiri. Viral Glycoproteins di sintesa pada membrane-bound dari ribosomes dan mempunyai sekuen asam amino untuk melakukan penyisipan ke dalam reticulum endoplasmic kasar dan glycosylation N-Linked. Mannose yang tinggi membentuk dari glycoproteins diproses melalui membran golgi dan membran sel plasma. Modifikasi lain, seperti protein pada O-Glycosylation, acylation, dan sulfation, dapat terjadi selama adanya kemajuan pada membran golgi.
I1. 5 Pembentukan virus
Pembentukan Virion adalah analisator. Virion dibangun dari komponen kecil, yang dengan mudah dihasilkan melampirkan genome ke dalam paket fungsional. Tempat dan mekanisme pembentukan virion dalam sel tergantung pada penempatan replikasi genome dan apakah struktur akhirnyalnya adalah capsid yang terbuka atau virus yang terbungkus.
isyarat peptide yang sesuai untuk pengangkutan nuklir sebagai tambahan fitur struktural. Pembentukan virus RNA dan poxvirus terjadi didalam cytoplasma.
Tiap bagian dari virion mempunyai struktur pengenalan yang membentuk protein-protein yang sesuai, protein asam-nucleic, dan (untuk virus yang terbungkus) interaksi membran protein yang diperlukan untuk membentuk struktur yang final. Proses pembentukan dimulai ketika potongan yang diperlukan di sintesa dan konsentrasi struktural protein dalam sel dengan proses secara termo-dinamis seperti reaksi kristalisasi.
Pembentukan mungkin difasilitasi oleh protein perancah atau protein lain yang diaktipkan atau melepaskan energi atas proteolysis. Sebagai contoh, perpecahan protein VPO dari poliovirus melepaskan Vp4 peptide yang membuat capsid menjadi solid. Virus immunodeficiency dan virus retro lain untuk manusia, polyproteins berisi protease, polymerase, dan protein struktural mengakumulasi pada membran viral glycoprotein yang dimodifikasi. Virion tumbuh dari membran dan protease yang diaktifkan dalam virion dan membelah polyprotein untuk menghasilkan nucleo capsid final, yang cepat menyebar diantara selubung.
Virus Capsid terbentuk sebagai struktur kosong (procapsids) untuk diisi dengan genome (mis., picornaviruses dan herpesviruses), atau mereka mungkin dibentuk di sekitar genome itu. Nucleo capsids dari virus retro, togaviruses dan untaian negatif virus RNA yang membentuk di sekitar genome dan terlampir dalam selubung.
Matrik protein bagi untaian negatif susunan virus RNA dan mempromosikan adhesi nucleocapsids dengan membran glycoprotein yg telah dimodofikasi. Interaksi berikutnya terjadi, membran akan mengepung nucleocapsid dan virus tumbuh/hidup dari membran tersebut.
bunyavirus tumbuh pada endoplasmic reticulum dan membran golgi dan bersisa dalam organelles ini. Virus herpes simplex nucleocapsid terbentuk dalam nucleus dan tumbuh di membran nuklir. Virus herpes yang berselubung diangkut melalui membrane golgi dan dilepaskan oleh exocytosis, atau melepas melalui sel lysis.
Pembentukan yang lengkap dari fungsional influenza atau reovirus virion memerlukan akumulasi sedikitnya satu copy pada masing-masing segmen gen. Walaupun influenza hanya mempunyai 8 genome segmen, virions dapat secara acak membungkus 10 sampai 11 segmen. Secara statistik, hasil ini setidaknya 1 himpunan lengkap genomes dan virus fungsional per setiap 20 virus cacat. Reovirus genomes bagai tampak membentuk dalam perilaku yang serupa.
Kesalahan dalam pembentukan virus yaitu Virion kosong atau berisikan genome cacat diproduksi. Sebagai hasilnya, perbandingan unsur partikel virus cepat menyebar, meninggi, pada umumnya lebih besar dibanding 10 dan selama replikasi dapat bahkan sampai 104. Virus cacat dapat menduduki mekanisme yang
diperlukan saat replikasi virus normal untuk mencegah (bertentangan) produksi virus (partikel cacat yang bertentangan).
I1. 6 Pelepasan/Release
II. 6. 1 Inisiasi kembali Siklus Replikasi
Virus melepas pada extracellular medium, yang bertanggung jawab untuk memicu infeksi baru; bagaimanapun, peleburan sel-to-sel atau transmisi vertikal dari genome ke sel anak betina dapat juga menyebar infeksi. Beberapa virus herpes, retrovirus, dan paramyxovirus dapat mempengaruhi peleburan sel-to-sel untuk menciptakan sel raksasa yang multinucleated (syncytia). retrovirus dapat memancarkan copy integrasi genome mereka secara vertikal ke sel betina pada divisi sel.
Jelas bagi kita bahwa dengan makin majunya ilmu pengetahuan dan teknologi, terjadi perubahan pola penyakit termasuk penyakit viral. Tantangan-tantangan baru terus kita hadapi. Tidak hanya dari segi pencegahan dan pengobatan melainkan pengendalian berbagai penyakit dan rehabilitasinya, dimana faktor lingkungan baik lingkungan mati maupun mahluk hidup yang sangat berperan besar khususnya dalam hal infeksi ternyata kian meluas penyebarannya.
[1] Boy R.F.,1995 “ Basic Medical Microbiology ” Fifth Edition,Litte,Brown and Company,inc,New York.
[2] Rosenthal M & P Faller ,George S, Kobayasi,Murray,Patrik,1994 “ Medical
Mikrobiology ” Second Edition : Alfred Place,London.
