Katalog

V İ RO LO Jİ Vîrüsler nasıl ürüyor? Virüslerin yapıları, üreme stratejileri çözüldükçe onlarla mücadele olanakları da artıyor. Kemal Güven Dicle Üni. Biyoloji Bölümü m j r m ^ I r ü s l e r " insanlık tari^ ^ hinde büyük tahribatlar yapW mıştır. Günümüzde bile çağın vebası olarak nitelendirilen AIDS gibi bazı hastalıklara yol açmakta, bu da virüslerle mücadele için yapılarının ve çoğalma şekillerinin bilinmesini gerekli kılmaktadır. Virüsleri tanımamızı gerektiren bir diğer neden, son yıllarda belirmeye başlayan, virüslerin gen naklinde kullanılması fikridir. Konu bu bağlamda ele alındığında bilim adamlarının büyük başarısı görülür. "Virüs" kelimesı Latınce "Zehir, pis koku" anlamına gelmektedir. Bakterilerden küçük olan bu mıkroorganizmaların varlığı ancak 19. yüzyılın sonlarına doğru anlaşılmıştır. Elektron mıkroskobu ile görülebilen ve mikroplar hakkında bilgi, 1931 yılında Alman fizıkçi Ernst Ruska'nın elektron mikroskobunu bulmasıyla elde edildi. Her virüsün kendine has bir büyüklüğü ve şekli vardır. Küresel veya çubuk şeklinde olabildikleri gibi karmaşık bir şekilde olanları da vardır. Şekilleri değişik de olsa virüslerin yapıları benzerdir: "Kapsld" adı verilen koruyucu bir kılıfla örtülüdürler. "Kapsld", kapsomer denen protein alt birimlerinin simetrik bir şekilde paketlenmesinden oluşmuştur. Bazı virüsler buna ek olarak hücre zarına benzer bir kılıfla sarılmışlardır Bu protein kılıfların içinde, virüslerin çoğalması için gerekli genetik bilgiyi taşıyan DNA (Deoksiribo Nükleik Asit) ve RNA'dan (Ribo Nükleik Asit) biri bulunur. Ayrıca sınırlı miktarda enzim de yer alır. Virüs canlı ile cansız arası bir mikroorganizmadır: Kendilerine benzer varlıklar oluşturabilecek genetik bilgiyi içeren genlere sahip olduklarından, canlı olarak kabul edilirler. Bilindiği gibi gen ile kontrol edilmiş kahtımla çoğalma, canlılığın en temel unsurudur. Diğer taraftan, gereksinim duydukları proteinlerin sentezini ve enerji üretimini gerçekleştiren çokenzimli sistemlerle, protein ve nükleik asit gibi yapısal elemanların alt birimleri olan amlno asit ve nükleotltlere sahip değildirler. Hücre dışında yaşayamazlar, hücre içi asalaklarıdırlar. Bu nedenlerden dolayı da cansız olarak nitelendirilirler. Virüs, girdiği hücrenin metabolik mekaYuvarlak ve çubuk seklindeki Hepatit bir maddenin, hücre zarı alıcıları tarafından tutularak hücre içerisine alınması) benzeri bir olayla hücreye girerler (Şekll 1 C, 2 A) Virus, diğer stratejilerı kullananlardan farklı olarak protein kılıfını, hücreye gırdıkten sonra kaybeder. neriye sadece viral RNA ve "ters tranmriptaz" enzımi kalır. Bu enzim, viral RNA'yı kalıp olarak kullanarak cDNA'lar (complementary DNA, viral RNA'nın tamamlayıcısı olan çift iplikli1 DNA kopyası) oluşturur. Çift iplikli cDNA lar daha fazla konak hücrenin kromozomlarına girerek sanki konak DNA zincirlerinin bir parçasıymış gibi fırsat kollarlar. Bu oportünist (fırsatçı) görünüm yıllarca sürebılmektedir. Bu şekilde mevzilenen virüslere "retrovlrüsler" denir. Son yıllarda insanlığın korkulu rüyası haline gelen AIDS'in etmeni olan virüs (HTLVIII) ile uçuk virüsü (Herpes slmpİex) birer retrovirüstür. Kendileri için uygun ortamı buluncaya kadar veya herhangi bir aktifleştirici etkene (ultraviyole ışığı, Xışınları, kimyasallar, vb) maruz kalıncaya kadar "durağan" bir dönem geçirirler. Herhangi bir nedenle aktifleşen virüs, normal bir çoğalım seyrini gösterir, fakat son aşamada konak hücrelerini parçalamazlar. Bunun yerine, tomurcuklanmaya benzer bir olayla konak hücreden ayrılırlar (Şekll 1 C, 2 B) Retrovirüslerin, girdikleri konak hücre kromozomlarından ayrılırlarken hücreye aıt DNA parçalarının bir kısmını da kendıleriyle birlikte götürmeleri olasıdır. Bu durumda, bir bakteriden başka bir bakteriye, insandan insana veya bir türden başka bir canlıya "gen lletlmi" söz konusu olabilmekte, "viral lletlm"de denen bu tip gen aktarımları çeşitli canlılarda genotlplk ve fenotlpik değişiklilere yol açmaktadır. Bu olayın, canlıların evrimindeki rolü tartışılır bir konudur. Ancak virüslerle taşınan genlerin kansere yol açabildikleri son yıllarda yeterince kamtlanmıştır. Her ne kadar zararlı varlıklar olarak bilinseler de bilim adamları retrovirüslerden yararlanacak çok şeyin olduğuna inanmaktadırlar. Zararlı genleri çıkartılan retrovirüslerin DNA'larına bağlanacak sağlıklı genlerin, hastalıklı hücrelere aktarılması, bir çok kalıtsal hastalığın sağaltımı yönünde etkin bir rol alabilir. Bir genin, herhangi bir protein özgün yapısını edinmesini sağlayan bir DNA parçası olduğu söylenebilır. Kalıtsal hastalığın temelinde yatan neden, hastanın hücrelerinde bulunan bozuk genin, hiçbir şekilde protein sentezleyememesi veya sentezlediği proteinin işlev görememesidir. Gen mühendlsllğlndekl teknik gelişmeler sayesinde, sağlıklı genlerin klonlanması (içerik olarak özdeş gen grubu oluşturma) ve hasta kişilere aktarılmasıyla, bozuk protein sentezleyen genlerin yerine alternatlf genler yerleştirilmiş olur. Bu yöntemle, içerisinde Insüllnln ve büyüme hormonunun da bulunduğu bazı genlere uygulanabilecek "viral gen nakll" bilim adamları kadar gen hastalarını da umutlandıracaktır. B virüsü nizmalarına el koyar ve "buranın tek hâkimi benim" dercesine, onları kendi amaçları doğrultusunda kullanır. Hücre, virüsün yapı taşlarını üretmeye başlar. Bu, virüsün içinde yaşadığı hücreyi sömürmesidir. Bu amaçla virüs hücrenin çeşitli kısımlarında mevzilenir; ya hücre DNA'sına entegre olur veya sitoplazmda yüzen bir "komuta merkezl" oluşturur. Virüsler böylece bağışıklık sisteminin askerlerinden ve antibiyotiklerin etkisinden de kurtulmuş olurlar. Ancak "hain" emellerini gerçekleştirebilmeleri için konak içinde çoğalmaları gerekmektedir. Genel olarak virüslerin üç ayrı üreme stratejileri vardır: En yaygın olan strateji, bakterlyofaj'ların da (Bakteri yiyiciler) dahil olduğu bazı tip DNA virüslerinde görülür: Virüs, hücre zarına kuyruğu ile bağlanır. Kuyruk kısımlarının kasılması sonucunda, protein kılıf dışarıda kalırken virüs DNA'sı hücre içinde enjekte edilir. Genel bir yasaya göre kasılma ancak ATP (Adenozin Tri Fosfat) varlığında gerçekleşir. Oysa virüslerin ATP enerjisi oluşturamadıkları biliniyor. Öyleyse bu enerjı nereden gelmektedir Bu soru bağlamında yapılan araştırmalar, virüslerin, bunu konak hücreden ayrılmadan önce temin ettikleri sonucunu ortaya çıkardı. Hücreye aktarılan virüs DNA'sı, yeni viral (virüse ait) DNA'ların oluşturulması ve proteinlerinin sentezi için gerekli genetik bilgileri kapsar. hücre içinde komuta merkezi kuran viral DNA'nın "transkripsiyonu (yazılımı)" sonucu mRNA'lar (messenger RNA, elçi RNA) oluşur. Emirlerle yüklenen mRNA'ların konak ribozomlarında "translaayonu (çevirimi) sonucunda "replikasyon eşleme" enzımlerı, hücreleri parçalayıcı enzimler ve yapısal proteınler sentezlenır. Oluşan eşleme enzimleri, viral RNA'yı kalıp olarak kullanarak bir teksir makinesi gibi çok sayıda viral DNA'lar meydana getirirler. Sentezlenen bu alt birimlerin birleşmesi ile yeni virüsler oluşur. Bunlar, parçalayıcı enzimler sayesinde konak hücrenin zarlarını parçalayarak serbest hale geçerler (şekll 1 A). Viral İletim Diğer Stratejiler Bazı RNA virüsleri ise bir başka strateji uygularlar: Hücre içine giren virüs RNA'sının yazılım adımı gereksizdir. "Kendi işini kendi gören "RNA'nın doğrudan çevirimi sonucu "RNA repllkaz" adlı özel bir enzim sentezlenir. Kendisinin oluşturduğu bu enzim sayesinde eşlenerek çok sayıda yeni viral RNA'lar meydana getirilir. Viral RNA'ların etrafı kılıf proteinleri ile sarılır ve parçalayıcı enzimlerin hücre zarını parçalamasıyla serbest duruma geçerler (Şekil 2 B). Üçüncü ve son strateji, tek iplikli RNA içeren özel tip virüsler tarafından gerçekleştirilir: Bu tip virüsler hücrenin alıcı kısımlanna bağlanarak endositoz (herhangi Sekit** 2: Hücreden tomurcuklanarak çıkan (B) ve başka bir hücreye endositoz benzeri bir olayla giren (A) AIDS Virüsleri Sorunlar Bu amaca ulaşabilmek için uygun vektörü (taşıyıcıyı) ve söz konusu geni iste 14