Virus

Ada banyak struktur genom dalam virus. Sebagai sebuah kelompok, virus memiliki keragaman genomik struktural yang lebih banyak daripada tumbuhan, hewan, archaea, atau bakteri. Ada jutaan jenis virus yang berbeda, tetapi hanya sekitar 5.000 di antaranya yang telah dijelaskan secara rinci. ⁴⁹

Virus memiliki gen RNA atau DNA dan masing-masing disebut virus RNA atau virus DNA. Sebagian besar virus memiliki genom RNA. Virus tanaman cenderung memiliki genom RNA untai tunggal dan bakteriofag cenderung memiliki genom DNA untai ganda. ^96/99

Populasi virus tidak tumbuh melalui pembelahan sel, karena mereka tidak memiliki sel. Sebaliknya, mereka menggunakan mesin dan metabolisme sel inang untuk menghasilkan banyak salinan dari diri mereka sendiri, dan mereka berkumpul (disatukan) di dalam sel.

Siklus hidup virus sangat berbeda antar spesies, tetapi ada enam tahap dasar dalam siklus hidup virus: ^75/91

• Perlekatan adalah pengikatan spesifik antara protein kapsid virus dan reseptor spesifik pada permukaan sel inang.
• Penetrasi mengikuti perlekatan: Virion (partikel virus tunggal) memasuki sel inang melalui endositosis yang dimediasi reseptor atau fusi membran. Ini sering disebut entri virus.
  Infeksi sel tanaman dan jamur berbeda dari sel hewan. Tumbuhan memiliki dinding sel kaku yang terbuat dari selulosa, dan jamur salah satu dari kitin. Ini berarti sebagian besar virus hanya bisa masuk ke dalam sel-sel ini dengan paksa.⁷⁰ Contohnya adalah: virus berjalan pada vektor serangga yang memakan getah tanaman. Kerusakan yang terjadi pada dinding sel akan memungkinkan virus masuk.
  Bakteri, seperti halnya tanaman, memiliki dinding sel yang kuat yang harus dilalui virus untuk menginfeksi sel. Namun, dinding sel bakteri jauh lebih tipis daripada dinding sel tanaman, dan beberapa virus memiliki mekanisme yang menyuntikkan genom mereka ke dalam sel bakteri melintasi dinding sel, sementara kapsid virus tetap berada di luar.⁷¹
• Uncoating adalah proses di mana kapsid virus dihilangkan: Hal ini mungkin melalui degradasi oleh enzim virus atau enzim inang atau dengan disosiasi sederhana; hasil akhirnya adalah pelepasan asam nukleat virus.
• Replikasi virus melibatkan penggandaan genom. Hal ini biasanya memerlukan produksi RNA utusan virus (mRNA) dari gen "awal". Hal ini dapat diikuti, untuk virus kompleks dengan genom yang lebih besar, oleh satu atau lebih putaran sintesis mRNA lebih lanjut: ekspresi gen "akhir" adalah protein struktural atau virion.
• Setelah perakitan diri partikel virus yang dimediasi struktur, beberapa modifikasi protein sering terjadi. Pada virus seperti HIV, modifikasi ini (kadang-kadang disebut pematangan) terjadi setelah virus dilepaskan dari sel inang.
• Virus dapat dilepaskan dari sel inang dengan lisis, suatu proses yang membunuh sel dengan memecahkan membran dan dinding selnya. Ini adalah fitur dari banyak bakteri dan beberapa virus hewan.
  Pada beberapa virus, genom virus dimasukkan melalui rekombinasi genetik ke dalam tempat tertentu dalam kromosom inang. Genom virus kemudian dikenal sebagai "provirus" atau, dalam kasus bakteriofag, sebuah "prophage".⁶⁰
   Setiap kali inang membelah, genom virus juga direplikasi. Genom virus sebagian besar diam di dalam inang; namun, pada titik tertentu, provirus atau prophage dapat memunculkan virus aktif, yang dapat melisiskan sel inang. ^{bab 15}
  Virus yang diselubungi (misalnya HIV) biasanya dilepaskan dari sel inang setelah virus memperoleh selubungnya. Amplop adalah bagian yang dimodifikasi dari membran plasma inang.^185/7

Materi genetik dan replikasi

Materi genetik di dalam partikel virus, dan metode yang digunakan untuk mereplikasi materi tersebut, sangat bervariasi di antara berbagai jenis virus.

Virus RNA

Replikasi biasanya terjadi di sitoplasma. Virus RNA dapat ditempatkan ke dalam empat kelompok yang berbeda tergantung pada mode replikasi mereka. Semua virus RNA menggunakan enzim replikasi RNA mereka sendiri untuk membuat salinan genom mereka.⁷⁹

Virus DNA

Replikasi genom dari sebagian besar virus DNA terjadi di dalam inti sel. Sebagian besar virus DNA sepenuhnya bergantung pada mesin sintesis DNA dan RNA sel inang, dan mesin pemrosesan RNA. Virus dengan genom yang lebih besar dapat menyandikan sendiri sebagian besar mesin ini. Pada eukariota, genom virus harus melintasi membran nuklir sel untuk mengakses mesin ini, sementara pada bakteri hanya perlu memasuki sel.⁵⁴⁷⁸

Membalikkan transkrip virus

Virus transkripsi terbalik dengan genom RNA (retrovirus) menggunakan perantara DNA untuk mereplikasi. Mereka yang memiliki genom DNA (pararetrovirus) menggunakan perantara RNA selama replikasi genom. Mereka rentan terhadap obat antivirus yang menghambat enzim reverse transcriptase. Contoh dari jenis pertama adalah HIV, yang merupakan retrovirus. Contoh jenis kedua adalah Hepadnaviridae, yang mencakup virus Hepatitis B.^88/9

Sistem kekebalan tubuh bawaan

Garis pertahanan pertama tubuh terhadap virus adalah sistem kekebalan tubuh bawaan. Sistem ini memiliki sel dan mekanisme lain yang mempertahankan inang dari infeksi apa pun. Sel-sel sistem bawaan mengenali, dan menanggapi, patogen secara umum.

Interferensi RNA adalah pertahanan bawaan yang penting terhadap virus. Banyak virus memiliki strategi replikasi yang melibatkan RNA untai ganda (dsRNA). Ketika virus semacam itu menginfeksi sel, ia melepaskan molekul RNA-nya. Kompleks protein yang disebut dicer menempel padanya dan memotong RNA menjadi beberapa bagian. Kemudian jalur biokimia, yang disebut kompleks RISC, dimulai. Ini menyerang mRNA virus, dan sel bertahan dari infeksi.

Rotavirus menghindari hal ini dengan tidak melepaskan sepenuhnya di dalam sel dan dengan melepaskan mRNA yang baru diproduksi melalui pori-pori di kapsid bagian dalam partikel. DsRNA genom tetap terlindungi di dalam inti virion.

Produksi interferon adalah mekanisme pertahanan inang yang penting. Ini adalah hormon yang diproduksi oleh tubuh ketika ada virus. Perannya dalam imunitas sangat kompleks; pada akhirnya, interferon menghentikan virus untuk bereproduksi dengan membunuh sel yang terinfeksi dan tetangga dekatnya.

Sistem kekebalan tubuh adaptif

Vertebrata memiliki sistem kekebalan kedua yang lebih spesifik. Ini disebut sistem kekebalan adaptif. Ketika bertemu dengan virus, sistem ini menghasilkan antibodi spesifik yang mengikat virus dan membuatnya tidak menular. Ada dua jenis antibodi yang penting.

Yang pertama, yang disebut IgM, sangat efektif dalam menetralkan virus, tetapi diproduksi oleh sel-sel sistem kekebalan tubuh hanya selama beberapa minggu. Yang kedua, disebut IgG, diproduksi tanpa batas waktu. Kehadiran IgM dalam darah inang digunakan untuk menguji infeksi akut, sedangkan IgG menunjukkan infeksi di masa lalu. Antibodi IgG diukur ketika tes kekebalan dilakukan.

Pertahanan vertebrata lainnya terhadap virus adalah imunitas yang dimediasi sel. Ini melibatkan sel-sel kekebalan yang dikenal sebagai sel T. Sel-sel tubuh secara konstan menampilkan fragmen pendek protein mereka pada permukaan sel, dan, jika sel T mengenali fragmen virus yang mencurigakan di sana, sel inang dihancurkan oleh sel T pembunuh dan sel T spesifik virus berkembang biak. Sel-sel seperti makrofag adalah spesialis dalam presentasi antigen ini.

Menghindari sistem kekebalan tubuh

Tidak semua infeksi virus menghasilkan respon imun yang protektif. Virus-virus yang persisten ini menghindari kontrol kekebalan tubuh dengan cara sekuestrasi (bersembunyi); memblokir presentasi antigen; resistensi sitokin; menghindari aktivitas sel pembunuh alami; melarikan diri dari apoptosis (kematian sel), dan pergeseran antigenik (mengubah protein permukaan). HIV menghindari sistem kekebalan tubuh dengan terus-menerus mengubah urutan asam amino protein pada permukaan virion. Virus lain, yang disebut virus neurotropik, bergerak di sepanjang saraf ke tempat-tempat yang tidak dapat dijangkau oleh sistem kekebalan tubuh.

Virus tidak termasuk dalam salah satu dari enam kerajaan. Mereka tidak memenuhi semua persyaratan untuk diklasifikasikan sebagai organisme hidup karena mereka tidak aktif sampai titik infeksi. Namun, itu hanyalah poin verbal.

Jelas, struktur dan cara kerja mereka berarti mereka telah berevolusi dari makhluk hidup lain, dan hilangnya struktur normal terjadi pada banyak endoparasit. Asal-usul virus dalam sejarah evolusi kehidupan tidak jelas: beberapa mungkin telah berevolusi dari plasmid - potongan-potongan DNA yang dapat bergerak di antara sel - sementara yang lain mungkin telah berevolusi dari bakteri. Dalam evolusi, virus merupakan sarana penting transfer gen horizontal, yang meningkatkan keragaman genetik.

Sebuah proyek baru-baru ini menemukan hampir 1500 virus RNA baru dengan mengambil sampel lebih dari 200 spesies invertebrata. "Tim peneliti... mengekstrak RNA mereka dan, dengan menggunakan pengurutan generasi berikutnya, menguraikan urutan 6 triliun huruf yang mengejutkan yang ada di perpustakaan RNA invertebrata". Penelitian ini menunjukkan bahwa virus mengubah potongan-potongan RNA mereka dengan berbagai mekanisme genetik. "Virome invertebrata [menunjukkan] fleksibilitas genom yang luar biasa yang mencakup rekombinasi yang sering terjadi, transfer gen lateral di antara virus dan inang, perolehan dan kehilangan gen, dan penataan ulang genom yang kompleks".

Sekelompok virus besar menginfeksi amuba. Yang terbesar adalah Pithovirus. Yang lainnya dalam urutan ukuran adalah Pandoravirus, kemudian Megavirus, lalu Mimivirus. Mereka lebih besar daripada beberapa bakteri, dan terlihat di bawah mikroskop cahaya.

Virus digunakan secara luas dalam biologi sel. Ahli genetika sering menggunakan virus sebagai vektor untuk memperkenalkan gen ke dalam sel yang sedang mereka pelajari. Hal ini berguna untuk membuat sel menghasilkan zat asing, atau untuk mempelajari efek dari memasukkan gen baru ke dalam genom. Ilmuwan Eropa Timur telah menggunakan terapi fag sebagai alternatif antibiotik selama beberapa waktu, dan minat dalam pendekatan ini semakin meningkat, karena tingginya tingkat resistensi antibiotik yang sekarang ditemukan pada beberapa bakteri patogen.