REPLIKASI VIRUSChapter 3 Veterinary Virology

Pendalaman Tentang Replikasi Virus dan Animasinya dapat anda akses melalui situs :http://darwin.bio.uci.edu/~faculty/wagner/movieindex.htmlhttp://www.blackwellpublishing.com/wagner/animation.asp#Merupakan mekanisme yang kompleks tapi menarik

Replikasi

Masih ingat ! :Virus hanya dapat bereplikasi bila dia hidup dalam sel yang hidup.Namun tidak semua sel dapat menjadi media replikasi bagi virus-virus tertentu .Agar dapat melakukan perlekatan (attachment) baik virus maupun sel harus memiliki hubungan yaitu adanya reseptor pada bagian sel dan ligan (complementarity) di bagian virusnya sehingga akhirnya virus dapat melekat!Ada kecocokan

ReplikasiAdanya kecocokan tersebut yang menyebabkan adanya pembatasan inang dari masing-masing virusArtinya : virus yang memil;iki tempat perlekatan yang sanagt spesifik haya akan berrpklikasi pada rentang sel inang yang sempit! Sebagai contoh : feline viral rhinotracheitis virus hanya bisa bereplikasi di sel yang berasal dari feline. Sementara itu ada virus-virus tertentu memiliki inang sangat luas ( macam-macam hewan) contohnya virus eastern equine encephalomyelitis, virus ini dapat bereplikasi pada sel hewan asal burung, nyamuk, ular, kuda dan manusia karena kemampuan perlekatan virus ini pada sel-sel diatas

VIRAL LIFE CYCLEATTACHMENTPENETRATIONHOSTFUNCTIONSASSEMBLY(MATURATION)TranscriptionREPLICATIONRELEASEUNCOATINGTranslationReplication

Mekanisme Replikasi

ATTACHMENT ( perlekatan) :Perlekatan (attachment) virion pada membran sel inang bersifat elektrostatik tergantung dari pasangan dari tempat perlekatan yang ada di permukaan sel , dan pelekatan tersebut dipengaruhi juga oleh suhu.Mekanisme replikasi virus DNA berbeda dengan virus RNA tetapi tahapan replikasi kedua kelompok virus tersebut sama. Tahapan replikasi terdiri atas :

VIRAL LIFE CYCLE

ATTACHMENT

PENETRATION

HOSTFUNCTIONS

ASSEMBLY(MATURATION)

Transcription

REPLICATION

RELEASE

UNCOATING

Translation

Replication

ATTACHMENT ( perlekatan) :Bagaian virus yang menempel/melekat ke membran sel mengandung protein virus attachment yang bersifat sangat spesifik (VIRAL ATTACHMENT PROTEIN /V.A.P.) terhadap RESEPTOR dari membran sel. Molekul Reseptor dapat berupa protein umumnya glycoproteins - specific molecules, atau residu gula yang ada di molekul glycoproteins atau glycolipids (less specific). Dua jenis interksi antara VAP dengan reseptor yang banyak dipelajari contohnya :

ATTACHMENT ( perlekatan) :Beberapa virus yang bersifat kompleks (e.g. Poxviruses, Herpesviruses) bisa memiliki lebih dari satu receptor/receptor-binding protein, oleh karenanya memiliki beberapa alternatif masuknya virus kedalam sel. Specific receptor binding side dapat juga ditempeli oleh antibodi spesifik yang telah tertempeli partikel partikel virus di bagian Fc reseptor dari permukaan sel monosit, kondisi ini juga menyebabkan virus ditelan

ATTACHMENT ( perlekatan) :Ada tidaknya reseptor dipermukaan sel sebagian besar dideterminasikan sebagai suatu TROPISM (kesukaan) dari beberapa virus,misalnya pada beberapa tipe sel yang membuat virus dapat bereplikasi berperan penting sebagai faktor patogenesa virus tersebut.Attachment pada beberapa kasus bersifat dapat balik(reversible), bila penitrasi tidak dapat terjadi virus dapat dilepaskan dari permukaan sel. Beberapa virus seperti virus influenza mempunyai mekanisme spesifik untuk melepaskan diri dari sel dengan adanya enzim neuramidase, tetapi pelepasa dari sel ini menyebabkan perubahan pada permukaan virus yang berakibat penurunan kemampuan virus untuk menempel lagi pada sel lain

Mekanisme Replikasipenitrasi virus masuk kedalam sel sangat dipengaruhi oleh suhu, suhu paling efisien untuk masuknya virus adalah 37oC. Penitrasi merupakan proses yang tergantung pada energi sehingga untuk dapat berpenitrasi sel harus dalam keadaan aktif bermetabolisme2.PENETRASI(PENITRATION):

VIRAL LIFE CYCLE

ATTACHMENT

PENETRATION

HOSTFUNCTIONS

ASSEMBLY(MATURATION)

Transcription

REPLICATION

RELEASE

UNCOATING

Translation

Replication

2.PENETRASI(PENITRATION):

Ada tiga model penitrasi yaitu : Endocytosis, mekanisme masuknya virus melalui engulfment dari virus dalam vacuola fagositik, mekanisme umum pada virus hewan.

Fusion mekanisme ini terjadi pada virus beramplop dimana lapisan amplopnya bersatu dengan membran plasma sel kemudian nucleocapsid dilepas masuk ke sitoplasma . Fusi antara amplop virus dengan membran sel memerlukan protein fusi virus yang ada diamplop contohnya heamagglutinin pada virus influenza dan glikoprotein amplop pada retrovirus.

Direct penetration (translocation), virus masuk melalui pori dari membran plasma sel, mekanisme ini terjadi pada picornaviruses and reoviruses. Pada translokasi ini seluruh virion masuk melewati membran sel.

EndocytosisReceptor mediated penetration by a togavirus.

Mekanisme Replikasi

3. UNCOATING: Pelepasan nucleic acid (NA) yang infektif dari protein kapsid from the capsid. Proses ini sangat dipengaruhi oleh suhu dan uncoating paling efisien terjadi pada 37oC. Setelah absorption, kapsid cukup untuk berubah maka kapsid akan pecah didalam sitoplasma. Enzim Lysosom diduga ikut berperan dalam mekanisme iniSecara umum uncoating adalah proses lanjutan dari penitrasi dimana kapsid dihilangkan sehingga genom virus keluar biasanya berupa kompleks nucleoprotein

VIRAL LIFE CYCLE

ATTACHMENT

PENETRATION

HOSTFUNCTIONS

ASSEMBLY(MATURATION)

Transcription

REPLICATION

RELEASE

UNCOATING

Translation

Replication

UNCOATINGContoh uncoating pada virus yg strukturnya sederhana :Picornaviruses mempunyai protein dasar yang kecil ~23 amino acids (VpG) secara kovalen melekat pada ujung 5' dari vRNA genome Contoh uncoating pada virus yang strukturnya kompleks: Kapsid Retrovirus sanagt kompleks yang mengandung enzim reverse transcriptase yang bertanggung jawab mengkonversi viral RNA genome menjadi DNA PROVIRUS. Proses tersebut terjadi didalam partikel virus (kapsid). Virus-virus yang bereplikasi disitoplasma e.g. Picornaviruses, genomenya dengan mudah dilepas masuk ke sel, tetapi virus yang Bereplikasi dinukleus e.g. Herpesviruses, genomnya berasosiasi dengan nucleoproteins, yang harus ditranspor ke membran nukleus. Transport tersebut merupakan hasil interaksi antara nucleoproteins (or capsid) dengan cytoskeleton. Di pori nukleus kapsid akan dilucuti sehingga genom bisa masuk ke nukleus.

REPLIKASI GENOM

Strategi replikasi masing-masing virus tergantung kondisi alami genomnya. Diklasifikasikan dalam tujuh kelompok model replikasi : I: Double-stranded DNA (Adenoviruses; Herpesviruses; Poxviruses, etc) II: Single-stranded (+)sense DNA (Parvoviruses) III: Double-stranded RNA (Reoviruses; Birnaviruses) IV: Single-stranded (+)sense RNA (Picornaviruses; Togaviruses, etc) V:Single-stranded (-)sense RNA (Orthomyxoviruses, Rhabdoviruses, etc) VI: Single-stranded (+)sense RNA with DNA intermediate in life-cycle (Retroviruses) VII: Double-stranded DNA with RNA intermediate (Hepadnaviruses)

Replikasi virus DNA

Replikasi virus DNAClass I: Double-stranded DNA (Adenoviruses; Herpesviruses; Poxviruses; Papovaviruses), Can be sub-divided into two groups: a) Replikasi di nucleus (e.g. Adenoviruses, Papovaviruses, Herpesviruses):Transkripsi genom virus terjadi berturut-turut berupa: Immediate-Early } Dependent on virus encodedEarly } trans-acting factors.Lateb) Replikasi terjadi disitoplasma (poxviruses):Virus tipe ini melibatkan semua faktor yang diperlukan untuk transcription/replication oleh karenaya virus ini umumnya tidak tergantung dengan perangkat sel .DNA viruses4. TRANSKRIPSI: Transkripsi DNA virus oleh virion bisa berlangsung di sitoplasma (poxviruses and iridoviruses) maupun di nukleus (parvo-, papova-; adeno-, and herpesviruses) transkripsi tersebut berkaitan dengan enzim trankriptase yang dimiliki virus (poxviruses) dan trankriptase sel inang (virus lain) menghasilkan m RNA

Replikasi virus DNAReplikasi terjadi di nucleus, melibatkan pembentukan suatu utas (-)sense yang bertindak sebagai template bagi dibuatnya utas (+)sense.

Class II: Single-stranded (+)sense DNA (Parvoviruses):

Replikasi virus DNAClass VII: Double-stranded DNA with RNA intermediate (Hepadnaviruses): Kelompok virus ini memerlukan enzim reverse transcriptase,tetapi tidak seperti Retrovirus,pembentukan RNA intermediate terjadi dalam partikel virus saat proses maturasi. Saat menginfeksi sel inang baru, genom virus akan memperbaiki gap yang ada dan melanjtkannya dengan proses transkripsi. Agar replikasi genomberlangsung sukses, virus mempresentasikan mRNAke sel inang dan selanjutnya di translasi menjadi protein virusdengan beberapa cara :d/s DNA viruses release their genome into the nucleus and rely on the cellular machinery for transcription. (+)sense RNA viruses have genomes which serve directly as mRNA (except retroviruses!) (-)sense RNA viruses must carry with them virus-coded enzymes for RNA-dependent RNA replication, since uninfected cells do not posses these enzymes.

Replikasi virus DNA5. TRANSLASI Translasi mRNAs mejdai protein berlangsung di sitoplasma di ribosom dan dihasilkan protein struktural dan protein kontrol dari virus.

Replikasi virus DNA6. REPLIKASI Replikasi asam inti (NA) virus terjadi dinucleus, kecuali iridovirus dan poxvirus. In these, the NA replicates in the cytoplasm so that DNA synthesis and viral protein synthesis occur in a common cytoplasmic factory. Cellular DNA polymerase is involved in replication of viral NA, except for the larger DNA viruses which code for their own DNA polymerase Control of viral replication is achieved by tight regulation of gene expression. The methods used depend on nature of the virus genome/replication strategy, e.g: Segmented genomes are usually transcribed to produce monocistronic mRNAs. One advantage of monocistronic mRNAs is that various proteins can be produced in different amounts, rather than in a constant ratio.

Replikasi virus DNA 7. ASSEMBLYAssembly of viral components takes place in the nucleus for parvo-, papova-, adeno-, and herpesviruses in which newly synthesized proteins migrate from the cytoplasm to the nucleus. Irido- and poxviruses are assembled in the cytoplasm. Herpesviruses acquire lipoprotein evelopes by budding through the nucelar membrane which is modified by incorporation of viral glycoproteins. Iridoviruses become enveloped by budding through the cytoplasmic membrane. Poxviruses specify their own lipoprotein membrane

VIRAL LIFE CYCLE

ATTACHMENT

PENETRATION

HOSTFUNCTIONS

ASSEMBLY(MATURATION)

Transcription

REPLICATION

RELEASE

UNCOATING

Translation

Replication

7. ASSEMBLY/PERAKITANInvolves the assembly of all the components necessary for the formation of the mature virion at a particular site in the cell. During this process, the basic structure of the virus is formed.

The site of assembly varies for different viruses, e.g: Picornaviruses, Poxviruses, Reoviruses - In the cytoplasm.

Adenoviruses, Papovaviruses, Parvoviruses - In the nucleus.

Retroviruses - On the inner surface of the cell membrane.

Replikasi virus DNA MATURATIONThe stage of the life-cycle at which the virus becomes infectious. Usually involves structural changes in the particle, often resulting from specific cleavage of capsid proteins to form the mature products, which frequently leads to a conformational change in the capsid, or the condensation of nucleoproteins with the genome. For some viruses, assembly and maturation are inseparable, whereas for others, maturation may occur after the virus particle has left the cell.

Replikasi virus DNA 8.RELEASE The DNA viruses are released mainly by cytolysis. Herpesviruses bud from the nuclear membrane into channels that lead to intercellular spaces.Since most DNA viruses, except poxviruses and iridoviruses, use cellular DNA transcriptases and polymerases, their extracted DNA can be infectious under favorable conditions. Poxviruses require their own virion-associated enzymes for multiplication, hence their extracted DNA in the absence of these enzymes is not infectious.

Replikasi virus DNA For lytic viruses (most non-enveloped viruses), release is a simple process - the cell breaks open and releases the virus. Enveloped viruses acquire the lipid membrane as the virus buds out through the cell membrane. Virion envelope proteins are picked up during this process as the virus is extruded. Budding may or may not kill the cell, but is controlled by the virus - the physical interaction of the capsid proteins on the inner surface of the cell membrane forces the particle out through the membrane: