VIROLOGI
7.4 Perbanyakan Virus
7.4.1 Perlekatan, Penetrasi, dan Pelepasan genom
Tahap pertama siklus replikasi virus, terutama pada sel hewan, adalah pengiriman genom virus ke dalam sel target yang sesuai. Virus akan melakukan perlekatan (attachment) pada molekul reseptor spesifik di permukaan sel inang. Selain berupa molekul protein, molekul reseptor dapat pula karbohidrat dan lipid meskipun jarang. Reseptor tambahan atau koreseptor mungkin diperlukan. (Carroll et al., 2016; Flint et al., 2020).
Gambar 7.5. Mekanisme masuknya virus ke dalam sel. (a) perlekatan dan fusi selubung virus dan membran sel, diikuti pelepasan nukleokapsid ke dalam sitoplasma. (b, c) mekanisme endositosis diikuti pelepasan genom pada virus berselubung (b) dan virus telanjang (c).
Sumber : (Talaro and Chess, 2015)
Reseptor sel menentukan kisaran inang dan jaringan tropsime virus. Misalnya, virus polio hanya dapat menginfeksi sel manusia dan primata lainnya, sedangkan virus rabies dapat menginfeksi semua sel mamalia. Spesifisitas organ yang terinfeksi juga diatur oleh interaksi ini. Virus herpes simpleks (HSV) tipe 1 melekat pada reseptor faktor pertumbuhan fibroblast, virus rabies pada reseptor asetilkolin, HIV pada protein CD4. Virus dapat mengikat banyak reseptor yang berbeda, dan protein seluler individu dapat menjadi reseptor untuk banyak virus. (Flint et al., 2020).
Partikel virus tidak berselubung, secara langsung menembus membran sel untuk mengirimkan materi genetiknya dan terkadang seluruh partikel ikut masuk. Beberapa virus, peristiwa masuk seperti itu terjadi pada atau di dekat permukaan sel sementara yang lain menembus membran vesikel endositik setelah dibawa ke dalam sel. (Dimmock, Easton and
Lappard, 2016). Virus masuk melalui proses translokasi melintasi lipid bilayer. Mekanisme translokasi tersebut berupa:
endositosis yang dimediasi clathrin, endositosis yang dimediasi caveolae, endositosis yang dimediasi rakit lipid (raft-lipid), dan makropinositosis. Proses ini bersifat endositosis, yang menghasilkan pembentukan vesikel endosom yang mengandung bahan ekstraseluler (termasuk partikel virus) yang bergerak ke dalam sitoplasma. (Wagner et al., 2008; Flint et al., 2020)
Pada virus berselubung menggunakan glikoproteinnya untuk perlekatan. Mekanisme masuknya melalui fusi antara membran virus dan permukaan sel atau endositosis yang dimediasi reseptor virus (Flint et al., 2020). Seperti virus tidak berselubung, pH asam vesikel endositosis menyebabkan modifikasi selubung virus sehingga fusi dapat terjadi. Setelah kapsid berada di sitoplasma, interaksi spesifik dapat terjadi antara komponen kapsid dan mikrofilamen dan protein lain yang terlibat pengangkutan kapsid virus ke lokasi di sel inang yang cocok untuk melanjutkan proses infeksi.(Wagner et al., 2008).
Pelepasan genom (uncoating) merupakan pemisahan asam nukleat dari kapsid. Proses ini terjadi bersamaan dengan atau segera setelah penetrasi. Genom dapat dilepaskan sebagai asam nukleat bebas (picornavirus) atau sebagai nukleokapsid (reovirus). Nukleokapsid biasanya mengandung polimerase.
Bergantung pada virusnya, proses tersebut dapat berlangsung di permukaan sel dimana kapsid tetap berada di permukaan luar sel, di dalam sitoplasma, pada pori inti atau di dalam nukleus.
(Carter and Saunders, 2013; Carroll et al., 2016) 7.4.2 Ekspresi gen dan sintesis komponen virus
Tahap awal proses ini virus adalah sintesis mRNA untuk ekspresi gen dan replikasi informasi, di mana virus memiliki mekanisme yang berbeda bergantung pada asam nukleatnya dan bagian sel tempat bereplikasi. Virus menggunakan enzim tertentu dari sel inangnya untuk proses ini, sedangkan beberapa
virus memiliki enzim khusus yang terdapat di virion untuk proses tersebut. (Carroll et al., 2016)
Virus DNA untai ganda bereplikasi dalam nukleus dan menggunakan DNA dependent RNA polymerase sel inang untuk sintesis mRNA misal papovavirus. Berbeda dengan Poxvirus yang bereplikasi sitoplasma, memiliki enzim transkripsi dan replikasinya sendiri sehingga tidak menggunakan RNA polimerase sel inang. Hepadnavirus (virus hepatitis B) memiliki enzim polimerase DNA yang mensintesis bagian genom DNA, tetapi mRNA virus disintesis oleh RNA polimerase sel inang.
Pada virus DNA untai tunggal, replikasi berlangsung di nukleus, misal parvovirus membentuk untai ganda intermediate untuk cetakan DNA progeni baru menggunakan DNA polimerase sel inang dan RNA polimerase sel inang untuk sintesis mRNA.
(Cann, 2005; Levinson, 2014).
Sebagian besar virus RNA melakukan replikasi di sitoplasma, kecuali retrovirus dan virus influenza, yang bereplikasi di nukleus. mengintegrasikan salinan DNA genomnya ke DNA sel inang, dan virus influenza mensintesis genom turunannya di dalam nukleus. Selain itu, mRNA virus hepatitis D juga disintesis di dalam nukleus hepatosit.
Kelompok virus RNA memiliki mekanisme berbeda untuk membentuk mRNA:
1. Kelompok virus RNA untai tunggal dengan polaritas negatif (- ssRNA) menggunakan genomnya langsung sebagai mRNA misal picornavirus
2. Kelompok virus RNA untai tunggal dengan polaritas negatif (- ssRNA) (seperti orthomyxovirus misal virus influenza), mentranskripsi terlebih dahulu genomnya menjadi mRNA menggunakan RNA-dependent RNA polymerase yang dimilikinya. Hal ini dikarenakan enzim ini tidak dimiliki oleh sel inangnya.
3. Kelompok virus RNA untai ganda (dsRNA) misal reovirus, memiliki enzim polimerasenya sendiri untuk membentuk mRNA dari RNA untai yang negatif.
4. Kelompok virus RNA untai tungal dengan polaritas positif misalnya retrovirus memiliki RNA dependent DNA polymerase
(reverse transcriptase). Enzim ini berfungsi untuk mengubah RNA menjadi DNA yang selanjutkan ditranskripsi menjadi mRNA menggunakan RNA polimerase sel inang. (Levinson, 2014)
Ribosom sel inang akan mentranslasikan mRNA virus yang menjadi protein virus, berupa enzim yang diperlukan untuk replikasi genom virus dan protein struktural dari progeni virus. RNA polimerase yang akan mensintesis salinan materi genetik virus untuk partikel progeni virus (Levinson, 2014)
Beberapa mRNA virus diterjemahkan menjadi polipeptida prekursor yang dipotong oleh protease untuk menghasilkan protein struktural fungsional seperti pada Picornavirus (virus polio, rhinovirus, dan virus hepatitis A), sedangkan mRNA virus lainnya langsung diterjemahkan menjadi protein struktural. (Levinson, 2014)
Saat replikasi genom virus berlanjut, komponen struktural protein seperti kapsid untuk progeni virus disintesis.
Dalam beberapa kasus, genom virus yang baru direplikasi dapat berfungsi sebagai cetakan untuk mRNA akhir untuk membuat protein kapsid ini (Levinson, 2014)