SARS hastalığına neden olan Co-ronavirüs yılın virüsüydü. Birkaç yıl öncenin korkulu rüyası Ebola'ydı. AİDS etkeni HIV sürekli zihnimizde. Artık aramızda olmasa da, Çiçek virüsü olası bir silah olarak bizleri tehdit ediyor. İnsanlık tarihi virüslerin neden olduğu binlerce kişinin ölümüne yol açan pek çok salgın hastalıkla dolu. Peki nedir bu virüsler? İnsanlığın ve tüm diğer canlıları en büyük düşmanlarında biri olan bu canlıları yakından tanıyalım. Pardon, canlı mı dedim?

"Virüsler canlı mıdır?" Sorusunun bugün bile kesin ve açık bir yanıtı yok. Yanıt tümüyle "yaşamın" kendisinin nasıl tanımlandığına bağlı. Eğer klasik ve artık popülerliğini yitirmiş tanıma uyup, "Canlılar üreme, beslenme, solunum, irkilme, hareket, büyüme ve boşaltım özellikleriyle cansızlardan ayrılır" dersek, virüsler tanımın açıkça cansızlar tarafında kalır. Ancak benzerlerini üretmek için gerekli genetik bilgiyi taşıma, bu bilginin kendileri tarafından olmasa bile ifadesiyle çoğalma ve evrimleşebilme-leriyle de canlı gibidirler. Öyle ya da böyle, virüslerin canlılar üzerindeki etkileri yabana atılamaz. Tüm canlı grupları virüslerin tehdidi altında, onlardan korunmak için yöntemler geliştirmiş ve onlarla birlikte evrimle-

şen virüslerle sürekli bir mücadele içinde.

Virüslerin kökenleri hakkında yeterli bilgiye sahip değiliz. Bugüne kadar hiçbir virüse ait fosile rastlanmadı. Oldukça küçük boyutları, fosilleşme süreçlerine dayanamayacak kırılgan yapıları ve onların garip yaşam biçimleri düşünüldüğünde bu anlaşılabilir bir durum. Yine de, virüslerin kökeni hakkında birden fazla tez var.

Virüsler asıllarından uzaklaşmış hücre içi parazitler olabilir. Parazitlerin bazı yeteneklerini zaman içinde kaybetmeleri doğal bir olgu; ancak, bu tez yine de virüslerin protein sentez unsurlarına sahip olmamalarını ve RNA virüslerinin varlığını açıklayamıyor. Bu "gerileme tezinin" karşıtı "gelişme tezine" göreyse, virüsler hücresel DNA veya RNA'nın kendi kendini kopyalayabilme yeteneği ka-

BİLİM ve TEKNİK 56 Kasım 2003

zanması ve evrilmesiyle ortaya çıkmış olabilir. Birlikte evrim tezine göreyse virüsler "RNA dünyasından" bu yana yaşamın kendisiyle birlikte evrimlerini sürdürüyor. Virüsleri sınıflandırma çalışmaları virüslerin tek kökenli bir ortaya çıkışlarının da olmadığını gösteriyor. Virüsler tek bir köke sahip bir "yaşam ağacına" değil de birden çok kökü olan bir yaşam çalılığına sahipler gibi görünüyor.

Yaşam ağacında aşağılara doğru inildikçe, yaşam biçimleri görece ba-sitleşirken canlı çeşitliliğinin de niteliği değişir; görünüşteki çeşitlilikten, özdeki çeşitliliğe doğru bir değişim olur. Bir bitki ile bir böcek ne kadar farklı gözükseler de, genetik ve biyokimyasal mimarileri hemen hemen aynıdır. Fakat mikroskop altında aynı görünen iki bakteri, "küre" biçiminde olmak dışında genetik ve biyokimyasal olarak fazlaca benzerlik göster-meyebilir. Tek göz bir kulübe yapacaksanız, çok farklı malzemelerden yararlanabilir, hemen eliniz altına ne varsa kullanabilirsiniz. Ancak, iş bir gökdelen inşa etmeye gelince, uymanız gereken mühendislik ve mimari yasaları sizi sınırlar. Bizim yaşam ağacımıza doğrudan dahil olmasalar da, basitliğe karşılık temeldeki çeşitlilik, virüslerde doruğa ulaşır. Başka hiç bir grupta göremeyeceğimiz yaşama ve çoğalma taktiklerini virüslerde görürüz.

HlV'in Yaşam Döngüsü

Virüslerin Yapısı

Virüsler, hücresel olmayan biyolojik varlıklar. Temelde, az sayıda gen taşıyan küçük bir genomdan ve bu genomu koruyup konak hücreye girişini

sağlayan protein bir kılıftan ibaret olan virüsler, tüm diğer canlılardan farklı olarak aktif bir metabolizmaya sahip değiller. Kendi benzerlerini üretmek için, içine girdikleri hücrenin protein sentez ve enzim sistemlerinin kontrolünü ele geçirir, çok sayıda kopyalarını ürettikten sonra çoğunlukla hücrenin ölümüne yol açarak hücreden dışarı çıkarlar.

Virüs genomunu hücre dışında taşıyan onu olumsuz koşullardan koruyan, konak hücreyi tanıyarak ona tutunan ve genomun konak hücre içine girmesini sağlayan protein kılıf, çok az sayıda protein türünün tekrarlı şekilde düzenlenip bir araya gelmesiyle oluşur. İlk kez James Watson ve Fran-cis Crick tarafından 1956 yılında teorik olarak ortaya atılan bu durum, sonradan açık biçimde kanıtlandı. Çok küçük olan virüs parçacıkları içinde ancak sınırlı miktarda bulunan genetik malzemenin fazla sayıda protein şifreleyecek kapasitesi olamayacağından, az sayıda proteinin uygun şekilde düzenlenmesiyle virüs parçacığını oluşturmak kullanılabilecek en ekono-

Kasım 2003 57 BİLİ M ve .TEKNİK

mik yol. Bu düzenlenişin kübik simetrik olması gerektiği de Watson ve Crick tarafından önerildi. Sonradan birbiriyle akraba olmayan pek çok virüs grubunun kübik simetrili ikoza-hedron yapısını protein kılıf olarak kullandığı gösterildi. Tütün mozaik virüsü gibi daha basit yapılı virüsler, tek bir proteinin sürekli tekrarıyla oluşturulan sarmal simetrili protein kılıflara sahipler. Çiçek virüsü gibi daha büyük virüslerinse çok daha karmaşık yapılı protein kılıfları var. Bu karmaşık yapılı protein kılıfların doğası henüz tam olarak anlaşılabilmiş değil. Bazı virüs grupları konak hücreden tomurcuklanarak ayrılırken önceden kendi proteinlerini de ekledikleri hücre zarından bir parçayı protein kılıfı üzerine alarak hücreden ayrılırlar. Protein kılıfın üzerindeki bu yapı "zarf" olarak isimlendirilir. Zarflı virüsler çevresel koşullara karşı çok daha hassaslar. Lipit yapıdaki zarf sabun gibi temizleyicilerle kolayca bozularak virüs etkisiz hale getirilebilir. Diğer yandan zarflı virüsler konak hücreden tomurcuklanarak birer birer çıktıkları için konağın ölümüne yol açmaz ve çok daha uzun süreli ve dirençli hastalıklara neden olurlar.

Genetik bilgiyi taşıyan nükleik asi-tin yapısı da virüsler de oldukça farklılık ve çeşitlilik gösterir. Tüm diğer canlılardan farklı olarak virüsler tek tip nükleik asit; DNA ya da RNA taşırlar. RNA'nın genetik bilgi taşıma amaçlı kullanımı yeryüzünde sadece virüslere hastır. RNA genoma sahip virüsler, molekülün yapısından dolayı çok daha fazla mutasyona uğrar; dolayısıyla çok daha hızlı değişirler. Bu durum, RNA virüsleriyle mücadelede büyük güçlüklere neden olur. Sürekli ve hızla değişen virüse karşı ilaç ve aşıların da durmadan yenilenmesi gerekir. Bazı RNA virüsleri, konak hücre içine girdikten sonra RNA'dan DNA sentezleyecek enzimlerle genomlarını DNA'ya çevirirler. Bazılarıysa genomlarını RNA biçimde kullanmayı yeğlerler. RNA'da da bir tercih söz konusudur. Virüs RNA'sı anlamlı (artı kutuplu) olabilir; yani doğrudan mesajcı RNA olarak görev yapabilecek durumdayken, bazıları anlamsızdır. Anlamsız (eksi kutuplu) RNA'dan protein sentezine katılacak mesajcı RNA'ya geçmek için, tamamlayıcı karşıt anlamlı zinci-

BILIMveTEKNİK 58 Kasım 2003

RNA virüsleri

Picornavirüsler

25-30 nm boyutlarında, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı,

ikozahedral protein kılıf

rin sentezlenmesi gerekir. Genomik molekülün yapısal farklılıkları burada da bitmez. DNA'nın ikili sarmal ve RNA'nın tek sarmallı olması, virüsler için geçerli olmayan kurallardan biri. Bakteriler çoğunlukla tek parça, çem-bersel DNA'ya (bazen çok parçalı olabilir) ya da çizgisel çift iplikli DNA'ya (Streptomyces, Helicobacter) sahipken, tüm ökaryotlar (çekirdekli hücreye sahip canlılar) çok parçalı, çizgisel, çift zincirli DNA'ya sahiptir. Virüsler söz konusu olduğundaysa, tek zincirli DNA'dan, çift zincirli RNA'ya, tek ya da çok parçalı, çizgisel ya da halkasal genomlar karmaşık, bir çeşitlilikte bir kombinasyon oluştururlar. Nükleik asitin tipi ne olursa olsun, viral genomlar her zaman çok küçüktür ve virüsler az proteinle çok iş başarmak zorundalar. Virüsün konak hücre içerisinde başarması gerekenler, genomunu kopyalamak, virüsü oluşturmak için gerekli proteinleri sentezleyip bir araya getirmek ve konak hücrenin yapı ve işlevlerini kendi yararına değiştirmek. Bazı virüsler 10'dan daha az gen taşıdıkları halde tüm bu işleri nasıl başarıyorlar? Virüsler yalnızca konak hücrede bulamayacakları enzim ve proteinler için gerekli bilgileri taşırlar. Protein sentez ve hücre metabolizmasının kilit noktalarına müdahale ederek, sistemi kendilerine hizmet edecek yöne çevirirler. Küçük genom, olabildiğince verimli şekilde kullanılır: Virüs genomunu, sıkıştırılmış bir bilgisayar dosyasına benzetebiliriz. Aynı nükleik asit dizisinin farklı proteinlere dönüşecek şekilde kullanılması, virüslerde oldukça yaygın bir taktiktir.

Konak hücreyi enfekte edebilme yeteneğine sahip tam bir virüs parçacığına virion denir. Virion, virüsün hücre dışı biçimi olarak düşünülebilirler. Hiçbir yaşamsal etkinliği olmayan virionun görevi, viral genomu bir hücreden diğerine taşımak. Virionun konak hücrenin yüzeyiyle temasıyla virüsün yaşam döngüsü başlar. Konak hücre içinse artık ölüm çok yakındır.

Murat Gülsaçan

Togavirüsler

60-70 nm boyutlarında, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı,

ikozahedral protein kılıf, Örnek:Kızamıkçık virüsü

Flavivirüsler

45-55 nm boyutlarında, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı, ikozahedral protein kılıf, sitoplazmada replike olur. Örnek: Sarı humma virüsü

Coronavirüsler

120 nm boyutlu, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı, sarmal protein kılıf. Örnek: SARS virüsü, soğuk algınlıklarının %10-30'undan sorumlu.

Reovirüsler

75 nm boyutunda, 10,11,12 parçalı çift iplikli RNA, zarfsız,

ikozahedral protein kılıf çift tabakalı,

RNA bağımlı RNA polimeraz enzimi taşır.

Rhabdovirü'sler

180X75 nm mermi biçimli, tek iplikli eksi kutuplu RNA,

sarmal protein kılıf, zarflı. Örnek:Kuduz virüsü

Filovirü'sler

80 nm boyutunda filament biçimli, zarflı, sarmal protein kılıf.

Örnek:Ebola virüsü

Paramyxovirüsler

150 nm boyutunda, tek iplikli eksi kutuplu RNA

Örnek:Kızamık virüsü

Orthomyxovirüsler

80-120 nm boyutlarında, 8 parçalı tek iplikli eksi kutuplu RNA,

zarflı, sarmal protein kılıf. Örnek: Grip virüsü

Bunyavirü'sler

100 nm boyutunda, zarflı, sarmal protein kılıf.

Örnek: Tatarcık Ateşi virüsü

Arenavirüsler

110-130 nm boyutlarında

Zarflı, Sarmal protein kılıf

Viral zarf içinde hücresel ribozomlar bulunur

Retrovirüsler

(RNA tümör virüsleri), 100 nm boyutlarında

Artı kutuplu birbirinin aynı iki RNA, Zarftı, İkozahedral protein kılıf,

Virion içinde Reverse Transkriptaz enzimi taşırlar. Örnek:HIV

Kaynaklar

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTV/ http://www.med.sc.edu:85/book/virol-sta.htm http://www .virology. net/B ig_Vi rology/BVH ome Page. html Simmonds P., The Origin and evolution of hepatitis viruses in humans, Journal of General Virology (2001) 82, 693-712 Zaitlin M., The Discovery of the Causal Agent of the Tobacco Mosaic Disase, Discoveries in Plant Biology 1998 pp.:105-110

Kasım 2003 59 BİLİM ve TEKNİK



zanması ve evrilmesiyle ortaya çıkmış olabilir. Birlikte evrim tezine göreyse virüsler "RNA dünyasından" bu yana yaşamın kendisiyle birlikte evrimlerini sürdürüyor. Virüsleri sınıflandırma çalışmaları virüslerin tek kökenli bir ortaya çıkışlarının da olmadığını gösteriyor. Virüsler tek bir köke sahip bir "yaşam ağacına" değil de birden çok kökü olan bir yaşam çalılığına sahipler gibi görünüyor. Yaşam ağacında aşağılara doğru inildikçe, yaşam biçimleri görece ba-sitleşirken canlı çeşitliliğinin de niteliği değişir; görünüşteki çeşitlilikten, özdeki çeşitliliğe doğru bir değişim olur. Bir bitki ile bir böcek ne kadar farklı gözükseler de, genetik ve biyokimyasal mimarileri hemen hemen aynıdır. Fakat mikroskop altında aynı görünen iki bakteri, "küre" biçiminde olmak dışında genetik ve biyokimyasal olarak fazlaca benzerlik göster-meyebilir. Tek göz bir kulübe yapacaksanız, çok farklı malzemelerden yararlanabilir, hemen eliniz altına ne varsa kullanabilirsiniz. Ancak, iş bir gökdelen inşa etmeye gelince, uymanız gereken mühendislik ve mimari yasaları sizi sınırlar. Bizim yaşam ağacımıza doğrudan dahil olmasalar da, basitliğe karşılık temeldeki çeşitlilik, virüslerde doruğa ulaşır. Başka hiç bir grupta göremeyeceğimiz yaşama ve çoğalma taktiklerini virüslerde görürüz.	HlV'in Yaşam Döngüsü
	Virüslerin Yapısı Virüsler, hücresel olmayan biyolojik varlıklar. Temelde, az sayıda gen taşıyan küçük bir genomdan ve bu genomu koruyup konak hücreye girişini	sağlayan protein bir kılıftan ibaret olan virüsler, tüm diğer canlılardan farklı olarak aktif bir metabolizmaya sahip değiller. Kendi benzerlerini üretmek için, içine girdikleri hücrenin protein sentez ve enzim sistemlerinin kontrolünü ele geçirir, çok sayıda kopyalarını ürettikten sonra çoğunlukla hücrenin ölümüne yol açarak hücreden dışarı çıkarlar. Virüs genomunu hücre dışında taşıyan onu olumsuz koşullardan koruyan, konak hücreyi tanıyarak ona tutunan ve genomun konak hücre içine girmesini sağlayan protein kılıf, çok az sayıda protein türünün tekrarlı şekilde düzenlenip bir araya gelmesiyle oluşur. İlk kez James Watson ve Fran-cis Crick tarafından 1956 yılında teorik olarak ortaya atılan bu durum, sonradan açık biçimde kanıtlandı. Çok küçük olan virüs parçacıkları içinde ancak sınırlı miktarda bulunan genetik malzemenin fazla sayıda protein şifreleyecek kapasitesi olamayacağından, az sayıda proteinin uygun şekilde düzenlenmesiyle virüs parçacığını oluşturmak kullanılabilecek en ekono-

		Kasım 2003 57 BİLİ M ve .TEKNİK



RNA virüsleri	Picornavirüsler 25-30 nm boyutlarında, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı, ikozahedral protein kılıf	rin sentezlenmesi gerekir. Genomik molekülün yapısal farklılıkları burada da bitmez. DNA'nın ikili sarmal ve RNA'nın tek sarmallı olması, virüsler için geçerli olmayan kurallardan biri. Bakteriler çoğunlukla tek parça, çem-bersel DNA'ya (bazen çok parçalı olabilir) ya da çizgisel çift iplikli DNA'ya (Streptomyces, Helicobacter) sahipken, tüm ökaryotlar (çekirdekli hücreye sahip canlılar) çok parçalı, çizgisel, çift zincirli DNA'ya sahiptir. Virüsler söz konusu olduğundaysa, tek zincirli DNA'dan, çift zincirli RNA'ya, tek ya da çok parçalı, çizgisel ya da halkasal genomlar karmaşık, bir çeşitlilikte bir kombinasyon oluştururlar. Nükleik asitin tipi ne olursa olsun, viral genomlar her zaman çok küçüktür ve virüsler az proteinle çok iş başarmak zorundalar. Virüsün konak hücre içerisinde başarması gerekenler, genomunu kopyalamak, virüsü oluşturmak için gerekli proteinleri sentezleyip bir araya getirmek ve konak hücrenin yapı ve işlevlerini kendi yararına değiştirmek. Bazı virüsler 10'dan daha az gen taşıdıkları halde tüm bu işleri nasıl başarıyorlar? Virüsler yalnızca konak hücrede bulamayacakları enzim ve proteinler için gerekli bilgileri taşırlar. Protein sentez ve hücre metabolizmasının kilit noktalarına müdahale ederek, sistemi kendilerine hizmet edecek yöne çevirirler. Küçük genom, olabildiğince verimli şekilde kullanılır: Virüs genomunu, sıkıştırılmış bir bilgisayar dosyasına benzetebiliriz. Aynı nükleik asit dizisinin farklı proteinlere dönüşecek şekilde kullanılması, virüslerde oldukça yaygın bir taktiktir. Konak hücreyi enfekte edebilme yeteneğine sahip tam bir virüs parçacığına virion denir. Virion, virüsün hücre dışı biçimi olarak düşünülebilirler. Hiçbir yaşamsal etkinliği olmayan virionun görevi, viral genomu bir hücreden diğerine taşımak. Virionun konak hücrenin yüzeyiyle temasıyla virüsün yaşam döngüsü başlar. Konak hücre içinse artık ölüm çok yakındır. Murat Gülsaçan

	Togavirüsler 60-70 nm boyutlarında, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı, ikozahedral protein kılıf, Örnek:Kızamıkçık virüsü
	Flavivirüsler 45-55 nm boyutlarında, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı, ikozahedral protein kılıf, sitoplazmada replike olur. Örnek: Sarı humma virüsü
	Coronavirüsler 120 nm boyutlu, tek iplikli artı kutuplu RNA, zarflı, sarmal protein kılıf. Örnek: SARS virüsü, soğuk algınlıklarının %10-30'undan sorumlu. Reovirüsler 75 nm boyutunda, 10,11,12 parçalı çift iplikli RNA, zarfsız, ikozahedral protein kılıf çift tabakalı, RNA bağımlı RNA polimeraz enzimi taşır.
	Rhabdovirü'sler 180X75 nm mermi biçimli, tek iplikli eksi kutuplu RNA, sarmal protein kılıf, zarflı. Örnek:Kuduz virüsü
	Filovirü'sler 80 nm boyutunda filament biçimli, zarflı, sarmal protein kılıf. Örnek:Ebola virüsü
	Paramyxovirüsler 150 nm boyutunda, tek iplikli eksi kutuplu RNA Örnek:Kızamık virüsü
	Orthomyxovirüsler 80-120 nm boyutlarında, 8 parçalı tek iplikli eksi kutuplu RNA, zarflı, sarmal protein kılıf. Örnek: Grip virüsü
	Bunyavirü'sler 100 nm boyutunda, zarflı, sarmal protein kılıf. Örnek: Tatarcık Ateşi virüsü
	Arenavirüsler 110-130 nm boyutlarında Zarflı, Sarmal protein kılıf Viral zarf içinde hücresel ribozomlar bulunur
	Retrovirüsler (RNA tümör virüsleri), 100 nm boyutlarında Artı kutuplu birbirinin aynı iki RNA, Zarftı, İkozahedral protein kılıf, Virion içinde Reverse Transkriptaz enzimi taşırlar. Örnek:HIV	Kaynaklar http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTV/ http://www.med.sc.edu:85/book/virol-sta.htm http://www .virology. net/B ig_Vi rology/BVH ome Page. html Simmonds P., The Origin and evolution of hepatitis viruses in humans, Journal of General Virology (2001) 82, 693-712 Zaitlin M., The Discovery of the Causal Agent of the Tobacco Mosaic Disase, Discoveries in Plant Biology 1998 pp.:105-110

Kasım 2003 59 BİLİM ve TEKNİK