[Murat KUTAY]

VİRUS GENETİĞİ

Virus genetiğini kapsayan çalışmalar, 1970’lerde rekombinant DNA teknolojisi veya genetik mühendisliği olarak bilinen olayın gelişmesiyle başlamıştır. Bu şekilde viral genomların yapı ve fonksiyonlarının anlaşılması bir ölçüde mümkün olabilmiştir. Bu konudaki çalışmalar son yıllarda hız kazanmıştır.
Viruslar genetik materyal olarak bir tek RNA ya da bir tek DNA molekülü kapsarlar. Farklı virusların sahip oldukları gen sayısı değişkendir. Viral genetik çalışmalarla virusun içerdiği gen sayısını, gen ürünlerini ve fonksiyonlarını saptayan rekombinasyon ve komplementasyon deneylerinin uygulanması, virusların genetik haritalarının çıkartılması yönünden çok yararlı olmuştur. Virusların genetik haritaları yardımı ile bugün hibridizasyon teknikleri, gen mühendisliği uygulamaları ve aşı üretimi alanlarında önemli aşamalar yapılmıştır.

Mutasyon
Mutasyon, canlı varlıkları cansızlardan ayıran önemli bir özelliktir. Viruslarda sık karşılaşılan genetik olaydır.
Bir virus partikülünün genetik yapısında (DNA veya RNA) meydana gelen az bir değişiklik mutasyon meydana getirir. Yalnız mutasyonun meydana gelebilmesi için virus nükleik asidindeki değişikliğin, nükleik asidin genel strüktürünü ve zincir uzunluğunu koruyabilecek kadar hafif olması gerekir. Aksi taktirde inaktivasyon oluşur.
Viruslarda mutasyonlar invitro’ya oranla invivo olarak daha kolaylıkla meydana gelmektedir. Örneğin iyonize edici ışınlar, invivo olarak kuvvetli mutajen oldukları halde, invitro olarak inaktivasyon meydana getirirler.
Virus mutasyonları spontan ve şarta bağlı letal mutasyonlar olarak iki şekilde meydana gelebilir. Spontan mutasyonlar, tabii şartlarda kendiliğinden ortaya çıkan mutasyonlardır.
Spontan mutasyonlar iki formda görülür.
1- Nokta mutasyonlar: Moleküler ağırlıkta değişiklik olmaksızın nükleik asit zincirlerinde veya zincir çiftlerindeki mutasyondur.
2- Çatısal değişiklik mutasyonları: Nükleik asit zincir çiftlerine ekleme ve çıkarma şekilinde oluşan mutasyonlardır. Şarta bağlı mutasyonlar, çeşitli indükleyici kimyasal mutajenler yardımı ile ortaya çıkar ve iki türlü mutantı kapsar.
1-Temperature sensitive mutant (Ts mutant) yani ısıya duyarlı mutant, 2- Host range mutant (Hr mutant) yani konakçı değişimi mutantıdır.
Mutasyon meydana getiren maddelere mutajen maddeler adı verilir. Geniş şekilde kullanılan mutajenler üç sınıfa ayrılır:

1-Replikasyon sırasında DNA’nın normal tabanları ile yer değiştirebilen taban analogları. Birinci sınıf mutajenlere örnek olarak timin’in yerine geçebilen ve guanin ile bağlanabilen, 5-Bromo-uracil verilebilir.

2-Dinlenme halindeki DNA’nın tabanlarını değiştiren kimyasal maddeler. İkinci sınıf mutajenlere en iyi örnek Nitrous asit (Azot asidi)’dir. Bu asidin mutajen etkisi adenin ve sitozini oksidatif olarak dezamine etme yeteneğine dayanır. Azot asidi ile nükleik asit içinde bulunan guanin, adenin ve sitozin bazları dezamine olarak ksantin, hipoksantin ve uracil’e çevrilirler. Buradaki mutasyonlar sadece adenin ve sitozinin dezamine olmasıyla meydana gelir. Eğer guanin de dezamine olursa inaktivasyon meydana gelir.

3-DNA tabanlarını giderebilme yeteneğinde olan kimyasal maddeler. Üçüncü sınıf mutajenlere en iyi örnek, ethylene ethanesulfonate’dır. Bu kimyasal maddenin nükleik asitteki guanin tabanlarını gidererek etki yaptığı düşünülmektedir.

Mutasyon irreversible (dönüşümsüz) bir olaydır. Etken ortadan kalksa bile etkisi kalıcı olarak devam eder.

Viruslar Arasında Genetik Etkileşimler
İki ya da daha fazla virus partikülü aynı konakçı hücreyi enfekte ettiğinde, çeşitli tarzda birbirlerini etkiliyebilirler. Bu viruslar birbirine oldukça yakın akraba olmalıdır. Genellikle bu etkileşimlerin çoğu aynı virus familyası içinde olmaktadır. Her iki virustan genetik olarak farklı olan bazı yeni oluşan viruslarda genetik etkilenme meydana gelir. Genetik olmayan etkilenme sonucu, yeni oluşan viruslar parenteral (ebeveyn) viruslara benzerler. Genetik etkileşmede asıl (ana) nükleik asit molekülleri etkilenir, halbuki gen ürünleri etkileşime uğramaz.

Rekombinasyon
Her iki ana virusta birlikte bulunmayan karakterleri taşıyan yeni bir virus oluşumunun meydana gelmesidir. Klasik mekanizma, nükleik asit iplikçiklerinin kopması (kırılması) ve bir virus genomu parçasının, ikinci virus genom parçasına katılması şeklinde olmakta ve rekombinant viruslar meydana gelmektedir. Rekombinant virus genetik olarak dayanıklı, replikasyonla kendisine benzeyen yeni viruslar meydana getirir.
Virusların rekombinasyona uğrama sıklığı oldukça değişkendir. Çift iplikçikli DNA genomlu viruslar etkin şekilde rekombine olurlar. Segmentli (parçalı) olmayan tek iplikçikli RNA genomlu çoğu viruslar rekombine olmazlar. Segmentli genoma sahip viruslarda (örneğin influenza) rekombinantların oluşumu, müstakil gen parçalarının yeniden tasnif edilmesine (reassortment) bağlıdır.
Segmentli genoma sahip RNA virusları, devamlı genomlulardan çok daha yüksek bir rekombinasyon oranına sahiptir.
Yukarıda belirtildiği gibi viruslar arasında iki ayrı tip rekombinasyon görülebilir. Bunlardan birisi tek bir nükleik asit molekülü içerisindeki mevcut sıraların yeniden düzenlenmesi ile ortaya çıkan (intramoleküler rekombinasyon), diğeri ise segmentli genoma sahip virusların nükleik asit moleküllerinin değiştirilmesiyle görülen (genetik reassortment)’dır.

Genetik Reaktivasyon
Bu olay, özel bir rekombinasyon durumunu ifade eder. Genetik reaktivasyonun iki tipi vardır:
1-Çapraz reaktivasyon (cross reactivation) ya da marker rescue
2-Multiplisite reaktivasyon (multiplicity reactivation)
Çapraz reaktivasyon, aktif bir virusun genomu ile inaktive edilmiş bir virusun genomu arasında meydana gelir. İnaktif virusun genom parçası, aktif virusun genom parçasıyla birleşir. Böylece inaktif virusun belirli işaretleri kurtarılarak (marker rescue), canlı yeni viruslarda ortaya çıkarlar. Oluşan yeni nesil virusların hiçbirisi inaktif parent (ata, ana) virusla aynı değildir. İnaktif parent virusun kurtarılmış işaretlerini taşıyan yeni nesil viruslar genetik olarak sabittirler.
Multiplisite reaktivasyon, inaktif bir virus genomu parçasının, aynı hücredeki başka bir inaktif virus genomu parçacığı ile etkileşimi sonucu, yeni aktif bir virusun meydana gelmesidir. Parent virusların zarar görmüş nükleik asitleri arasındaki etkileşim, çoğalabilen canlı yeni bir genom meydana getirebilir. Parent virus genomlarındaki yıkım büyüdükçe, böyle canlı bir genomun meydana gelmesi için daha çok sayıda inaktif parçacık gerekmektedir. Yeni oluşan viruslar parent (ata) viruslara benzemez.

Viruslar Arasında Kalıtsal Olmayan Etkileşimler
Fenotipik karışım
Fenotip, bir organizmanın dış koşulların etkisiyle genotipinin kontrolunda olan görülebilir özellikleridir. Fenotipik karışım, bir fenotipin heterolog bir genotiple birlikte olmasıdır. Bir virusun genomu, tesadüfen farklı bir virus içine girerse veya bir kapsid her iki virustan meydana gelen parçaları kapsarsa, fenotipik karışım meydana gelir. Bu sabit bir kalıtsal değişiklik değildir. Çünkü replikasyonda proteinlerin sentezi virus genomu tarafından kontrol edildiğinden, fenotip bakımdan karışık olan virus, kapsid içindeki genotipe uygun bir nesil meydana getirecektir.

Genotipik karışım
Genotip, bir organizmanın genetik yapısına denir. Farklı iki parent (ata) virus nesli meydana getirebilen bir virus parçacığıdır. Bu da sabit bir genetik değişiklik değildir. Büyük bir olasılıkla, tek bir virus kapsidinin içine iki tam virus genomunun tesadüfen girmesinden meydana gelir. Bu olay, sadece paramyxovirus grubu için gösterilmiştir.

İnterferens
Hücreye önceden giren bir virusun, ikinci bir virusun hücreye girmesini ve çoğalmasını önlemesi olayıdır. Bu olay, interferon etkisiyle hücre reseptörlerinin değişimi veya ikinci virusun üremesi için gerekli metabolik yolların değişimi sonucu olabilir. İnterferens’den bölüm 9’da bahsedilmiştir.

Arttırma
İnterferens’in aksine olarak ikinci bir virusun hücreye girmesi sonucunda, birinci virusun çoğalmasında bir artma olması demektir. Oluşan bütün yeni nesiller parent (ata) virus gibidirler. Temel mekanizma değişiktir. Bir araştırmaya göre, ikinci virusun aktivitesi ile interferon sentezi önlenir.

Komplementasyon (tamamlama)
Bir hücreyi enfekte eden iki virus arasında gen değişimi olmaksızın, gen ürünleri (yapısal proteinler, enzimler, vs) değişimi olabilir. Bu olaya komplementasyon denir.
Komplementasyonda hücrede yalnız başına üremeyen bir virus (defektif virus) veya inaktif bir virus, diğer akraba bir virus yardımıyla üreyebilir. Burada esas, defektif gen ürününün diğer virus tarafından tamamlanmasıdır. Yani bir gen ürünü alışverişi söz konusudur.
Komplementasyon üç türlü olabilir
1-Aktif virus+ İnaktif virus arasında komplementasyon (Poxviruslar)
2-Aktif virus+ Defektif virus arasında komplementasyon (Adenovirus+ Adenosatellite virus)
3-Defektif virus+ Defektif virus arasında komplementasyon (SV-40 Adeno+ Adenovirus)
Defektif viruslar, kendi başına üremeyen, üremeleri için yardımcı bir virusa ihtiyaç duyan viruslardır.

Modifikasyon
Viruslar fiziksel, kimyasal ve biyolojik etkiler sonucu karakter değişmelerine uğrarlar. Bu değişiklikler genlere kadar intikal etmezse, etkiler ortadan kalkınca değişikliklerde ortadan kalkar. Viruslarda bu olaya modifikasyon adı verilir. Modifikasyon, reversible (dönüşebilir) bir olaydır.
Fiziksel etkiler sonucu virusun antijenik özelliklerinde, kimyasal etkiler sonucu virusun patojenik özelliklerinde ve biyolojik etkiler sonucu virusun üremesinde değişiklikler meydana gelir.

Transdüksiyon
Virusların yardımıyla bir bakteri hücresinden diğerine sabit genetik özelliklerin, genlerin veya gen fragmentlerinin nakledilmesine transdüksiyon denir.

[palin]

paylaşım için teşekürler

[Yazar]

Yazılar