Dasar-dasar Virologi

Peristiwa bersejarah dalam bidang virologi• Th 1789; Penemuan vaksin cacar E. Jenner• Th 1892; Penemuan virus mozaik daun tembakau• Th 1918; Pandemi influenza• Th 1940; Penemuan Mikroskop Elektron• Th 1949; Penemuan teknik Tissue Culture• Th 1952; Penemuan DNA : Wartson & Crick• Th 1959; Penemuan vaksin polio (Sabin)• Th 1985; Kontroversi Penemuan virus HIV• Th 1990; Teknik rekombinan vaksin (Hep B)• Th 1992; Aplikasi bio molekuler virus: HCV• Th 2002; Multi Country Epidemi: SARS

Sifat umum Virus:• Jasad renik hidup; ultra mikroskopik• Parasit obligat intra sel• Partikel gen berdiri sendiri• Dapat lolos saringan kuman (0,45 u)• Dapat mensintesa ensim• Tropisme spesifik thdp hospes• Bersifat antigenik• Dapat dikristalkan• Bersifat onkogenik• Bersifat Hemaglutinasi• Bersifat interferensi• Dapat bermutasi

• Bersifat toksik

• Resisten thd antibiotik

• Dpt dihambat dg khemoterafi

• Dpt direkayasa menjadi virus beda sifat

• Dpt direkonstruksi menjadi virus lengkap

• Dpt membentuk plaques dan pocks

Teknik embrio ayamSelaput khorio

alantoik

Embrio ayam umur 9-11 hr

rongga udara

POCKS

Vero E6 cells inoculated with Oropharyngeal Specimens from Patients with SARS.The typical early cytopathic effect seen with coronavirus isolates from patients with SARS is shown in Panel A (x40). Infected Vero cells are shown reacting with the serum of a convalescent patient in an indirect fluorescence antibody assay in Panel B (x400).

Ksiazek et al. A novel Coronavirus associated with SARS. NEJM April 10, 2003

SARSV characterization

Teknik biakan selPLAQUES virus pd biakan sel dlm media agar

PLAQUES

Morfologi virus• Simetri kubus: ikosahedral• Simetri heliks: spiral• Simetri kompleks: gab. kubus + heliksA. Simetri kubus:

ikosahedron heksamer pentamer berenvelopContoh: Picornaviridae; polio, coxsackie, ECHO

NP

M

Spike

Lipid bilayer

RNA

B. Simetri heliks

penampang lintang

penampang bujur

Contoh: Orthomyxoviridae; Paramyxoviridae,

Simetri kompleks:

contoh: bakteriofaga

Simetri heliks

Simetri kubus

Struktur virus:

• Unit kimiawi: asam nukleat (DNA/RNA)

• Unit struktural: kapsomer kapsid nukleokapsid;

envelop (peplos): selubung protein virus

• Unit morfologi: virion bentuk virus infektif

Unit kimiawi:• Genom virus: suatu as. nukleat virus yang

diwariskan: suatu rangkaian kode genetik yang mengekspresi protein virus dengan bantuan komponen sel inang (host).

• Suatu ORF: open reading frame

intron intron

5’ 3’

NCD struktural Non struktural (NS) NCD

hekson

Sistem Polisistronik: menghasilkan suatu rangkaian protein panjang

L

1 2 2-1 3 4 5 6 7

Cell penetration(+) genomic RNA (-) strand templateRNA# Protein2 ------> NS2

2-1 ------> HE

3 ------> S

4 ------> NS4

5 ------> NS5a, b

6 ------> M

7 ------> N

1 ------> Polgenomic RNA for new virions

Sistem Monosistronik: menghasilkan satu jenis protein

Unit struktural

Protein pada envelop virus

• Glikoprotein: hemaglutinin (bentuk duri (spike); 10 nm).

• Lipoprotein: neuraminidase (ensim utk replikasi virus)

• Membran lipid bilayer

Unit morfologi: bentuk virion

Replikasi virusReplikasi virus DNA:1. Adsorbsi2. Penetrasi3. Uncoating4. Transkripsi awal5. Translasi awal6. Transkripsi akhir7. Translasi akhir8. Perakitan (morfogenesis)9. Sel lisis10. Virus baru (anak)

Replikasi virus DNA

Inti sel

virus1

2

3

4

56

78

9

10 Contoh:

Adenovirus; virus Hepatitis B

Replikasi virus RNA (RNA positif)

RNA positif:

contoh: Picornavirus(virus polio)

Inti sel

translasi

genom +genom -

Protein virus

diferensiasi

polimerase; protein struktural

morfogenesis

progeni genom

• Replikasi virus RNA negatif:

pd. Orthomyxoviridae (virus influenza)

• Replikasi virus RNA dg ensim reverse transkriptase (HIV; virus Hepatitis C)

Replikasi retrovirus

RNAds DNA

Integrasi ke dlm kromosom inti sel host

transkripsi

translasi protein virus

morfogenesis

Reaksi thd. pengaruh kimia dan fisika• Pelarut lemak: kloroform; ether ether sensitif dan ether resisten• Deterjen Anionik: SDS: Sodium Dodesil Sulfat

(larut amplop virus/rusak kapsid polipeptida terpisah).

Deterjen Nonionik : Triton X-100 (larut bagian lipid membran virus).

• Zat warna vital: penetrasi zw vital inaktif.

ZW vital inaktif: HSV; vaccinia

inaktif sedang: Adenovirus; Reovirus

ZW vital resisten: poliovirus• Antibiotik: semua virus resisten antibiotik

• Khemoterafi: menghambat replikasi virus dg cara menghambat kerja ensim virus.

• Beberapa virus non responsif obat: VHB; VHC non responsif interferon; HIV non responsif AZT.

• Desinfektan: semua virus sensitif thd khlor aktif (khlorin); formalin; HCl.

• Stabil dlm larutan garam anorganik:

MgCl2: polio; enterovirus; reovirus

MgSO4: influenza; campak (Orthomyxo & Paramyxo)

Na2SO4: herpes virus

• Pemanasan: 50 – 60 C; 30 menit inaktif• Penyimpanan: -20 C : enterovirus -70C s/d -120C (N2 cair/ CO2 kering utk

transportasi); preservatif: gelatin; glyserin. Liofilisasi: beku kering; kristal 4C.• pH; virus tahan pd pH asam: enterovirus.• Radiasi sinar glb pendek: sinar UV; sinar X

as. nukleat rusak mutasi/inaktif.

KlasifikasiDasar klasifikasi: 1. Tipe as nukleat: DNA/RNA2. Sifat as nukleat: ss/ds3. BM as nukleat: kD/kb4. Simetri kapsid: ikosahedral; heliks; kompleks5. Tempat perakitan kapsid; inti sel/sitoplasma6. Selubung/envelop:/peplos: ada/tdk ada7. Tempat perakitan/morfogenesis: mbr sel. sitoplasma;

inti sel8. Diameter: virion; nukleokapsid9. Kapsomer: jumlah kapsomer (pentamer; heksamer)

Klasifikasi yg sederhana

Virus DNA:

As nukleat

simetri Diameter

(nm)

Famili

ss

ds

ds

ds

ds

ds

Ikosahedral

“

“

“

Komplex

“

18-26

45-55

70-90

100

230-400

22-42

Parvoviridae

Papovaviridae

Adenoviridae

Herpesviridae

Poxviridae

Hepadnaviridae

Klasifikasi virus RNA

As nukleat

simetri Diameter

(nm)

Famili

ss

ds

ss

ss

ss

ss

ss

ss

ss

ss

Ikosahedral

“

“

Komplex

“

“

Heliks

“

“

“

20-30

60-80

30-90

50-300

80-130

s/d 100

90-160

80-120

150-300

70-175

Picornaviridae

Reoviridae

Togaviridae

Arenaviridae

Coronaviridae

Retroviridae

Bunyaviridae

Orthomyxoviridae

Paramyxoviridae

Rhabdoviridae

Nomenklatur virusDasar:I. Gambaran klinik: measles; morbilli; small pox Gambaran patologik; polimyelitis, hepatitis,dll Gambaran epidemiologik: parotitis epidemikaII. Geografis: NCDV (New Castle Diarrhea Virus);

Murray valley Ensefalitis virus (MEV); West Nile fever virus; Coxsackie virus, dll.

III. Sifat utama partikel virus: Orthomyxovirus mempunyai ensim neuraminidase (N-asetil neuraminat)

IV. Nama orang: virus fibroma Shope, strain virus: Edmonston; Schwarz; Sabin; Salk,

Saukett, dll.

V. Huruf awal: REO (Respiratory Enteric Orphan

ARD: Acute Respiratory Disaeses

VI. Gabungan kata:

PicoRNAvirus: virus RNA kecil (25 nm)

HepaDNAvirus: virus DNA dlm hepar

Papovavirus: papiloma-polioma-vakuola-

virus

ARBOvirus: Arthrophode Born Virus

FAMILI VIRUS PENYAKIT YANG DITIMBULKANPICORNAVIRIDAE A. ENTEROVIRUS

1. POLIOVIRUS2. COXSACKIE VIRUS

3. ECHOVIRUSB. RHINOVIRUSC. CARDIOVIRUS

1.Poliomyelitis2.Aseptic meningitis, herpangina pleurodyna, miokarditis, perikarditis, common cold3.Aseptic meningitis, febrile Illness, common coldB. Common ColdC. Miokarditis

REOVIRIDAE A. REOVIRUSB. ORBIVIRUSC. ROTAVIRUS

A.Minor febrille illness, diare, infeksi saluran nafas atasB.Colorado tick FeverC. Diare infantile

TOGAVIRIDAE A. Alfavirus1. EE virus2. WE virusB. Flavivirus1. SLE virus2. Yellow fever virusC. Rubivirus : Rubella virus

1.Ensefalitis2.Ensefalitis

1.Ensefalitis2. Yellow FeverC. German Measles

BUNYAVIRIDAE A. California Encephalitis Virus Ensefalitis

ORTHOMYXOVIRIDAE A. Influezae Virus A.. Influenzae

PARAMYXOVIRIDAE A. Paramyxovirus1. Parainfluenzae virus

2. MumpsvirusB. Pneumovirus: Respiratory syncytial virusC. Morbilivirus: Measles

1.Infeksi pernafasan berat, croup, bronkiolitis, bronkhitis, pneumonia anak, common cold dewasa

2.Epidemis parotitisB. Bronkiolitis & pneumonia (anak) & common cold (dewasa)C. Measles

RHABDOVIRIDAE A. Lyssavirus: Rabies virusB. Vesiculovirus: Vesicular stomatitis virus.

A. RabiesB. Penyakit Stomatitis vesicular pada sapi

RETROVIRIDAE A. Leukosis virusB. Bimer virusC. Visna virus

A. Leukemia & Sarkoma pd HewanB. Karsinoma pd TikusC. Penyakit CNS pd Domba

ARENAVIRIDAE A. LCM virusB. Lassa Fever virus

A. Aseptic meningitisB. Lassa Fever

CORONAVIRIDAE A. Human respiratory virus A. Infeksi Pernafasan

FAMILI VIRUS PENYAKIT YANG DITIMBULKAN

PAPOVAVIRIDAE 1. Papilllomavirus2. Polyomavirus3. SV40 virus

1. Warts2. Onkogenik pd Tikus3. Onkogenik pd Sel Manusia & Rodent

PARVOVIRIDAE 1. Adeni-associated virus

2. Virus H1 & H3

1. Tak menimbulkan penyakit Pd Manusia

2. Spt Diisolasi dr Keganasan pd Manusia

ADENOVIRIDAE 1. Adenovirus 1. Iinfeksi mata, infeksi saluran pernafasan.

HERPETOVIRIDAE 1. Herpes simplex virus

2. Varicella zoster virus

1. Fever blister, cervical cancer

2. Burkitt lymphoma, mononukleosis.

IRIDOOVIRIDAE 1. African swine fever virus 1. African swine fever

POXVIRIDAE 1. Variola virus2. Vaccinia virus3. Molluscum contagiosum4. Orf

1. Variola2. Komplikasi sesudah vaksinasi3. Benign skin nodule4. Contagious pustular dermatitis

HEPADNAVIRIDAE 1. Hepadnavirus 1. Hepatitis akut & kronis

HUBUNGAN VIRUS SEL Virus untuk replikasinya memerlukan sel hidup, krn

virus memerlukan beberapa aparat sel utk pembentukan komponen-komponennya.

Virus berkembang biak : - cepat

- lambat Infeksi virus dapat digolongkan menjadi :

- Infeksi produktif ditandai pembentukan progeni

- Infeksi abortif tdk menimbulkan pembentukan

progeni

INFEKSI PRODUKTIF : Infeksi produktif oleh virus sitosidal pada sel peka biasanya

diakhiri dengan kematian sel tsb. tergantung jenis sel & virusnya (kadang kala), sel & virus

berkembang biak bersama hubungan Koeksistensi Damai.

2 Keadaan Koeksistensi Damai Invitro, yaitu :

- berupa steady state infection

- carrier culture Steady state Infection ditandai oleh 3 hal :

- seluruh/ hampir seluruh sel terinfeksi

- virus dilepas dari sel secara terus menerus dalam jumlah kecil

- Infeksi tidak dapat dihilangkan dalam dengan zat anti

Steady state Infection ditandai oleh 3 hal :

- Infeksi ini sering dijumpai oleh infeksi virus RNA yang proses pematangannya melalui pros Budding dari membran plasma

- contoh : Infeksi SVS pada biakan sel ginjal monyet. Carrier Culture :

- tidak semua sel terinfeksi

- tidak terjadinya penyebaran infeksi dari satu sel ke sel lainnya, mungkin krn :

* terdapatnya beberapa zat yang menghambat penyebaran (berupa antiviral)

* zat anti/ pembentukan interferon yang cukup

* adanya sel secara genetis kebal (non permissive) terhadap infeksi tersebut.

Terjadinya Koeksistensi Damai ini dapat :

- mengganggu isolasi virus

- mengganggu identifikasi virus

- menyebabkan kontaminasi pada vaksin Infeksi Abortif dapat disebabkan :

- virus menginfeksi sel yang kurang peka

- sel telah dipengaruhi oleh zat kimia tertentu

- virusnya sendiri defektif

- contohnya : infeksi oleh virus secara genetis defektif (genetically defective viruses), adenoassociated virus misnya tidak dapat berkembang biak didalam sel.

Adenovirus manusia bersifat defektif pada sel monyet, kecuali ada virus lain sbg penolong (helper), seperti papovavirus, SV40 (simian Adenovirus).

Akibat Infeksi Virus pada sel sebagai berikut :1. Kerusakan Sel Akibat Virus Sitosidal- Terjadinya perubahan morfologik sel akibat virus

bervariasi mulai dari yang ringan sampai kematian sel (perbahan sifat khas (tujuan diagnostik)

- Terjadinya perubahanperubahan biokimiawi Bbrp komponen virus spt kapsid dapat bersifat

toksik utk sel & pengumpulan virion dlm jmlh besar menyebabkan sel alami distorsi

- Kadang – kadang lisosom pecah & menyebabkan lisis sel (kelainan-kelainan akibat virus bersifat litik dpt diamati secara makroskopik & mikroskopik), contoh sejumlah sel-sel virus mati tampak sbg plaque.

- Kapsid dpt menimbulkan efek sitopatogenik.- Kerusakan sel dpt disebabkan oleh pengaktifan

lisosom.Permeabilitas lisosom secara reversibel berkurang,diikuti difusi enzim-enzim lisosom kedlm sitoplasma & merusak bagian-bagian sel yang peka thd ensim tsb.

- Terjadi piknosis inti perubahan struktur anak inti & kromatin serta pbtkan massa granular (fibriler) didlm sitoplasma perubahan sifat tidak khas & terjadi sbl perubahan pd lisosom.

Terjadi JISIM yang makin lama makin banyak menyebabkan gangguan mekanik pd proses transport bhn

metabolisme & desakan pd organel-organel sel metabolisme sel.

(Jisim : tempat-tempat yang pada pewarnaan berbeda dgn asanya & sbg pabrik virus)

Reaksi Jisim thd zat warna, mk bbrp jenis virus memberikan gbran sbb:

1. Virus Vaccinia membentuk jisim intrasitoplasma yang asidofiul (Badan Guarnieri)

2. Virus herpes simplex membentuk jisim intranukleus yang asidofil (tipe A Cowdry)

3. Reovirus membentuk jisim perinukleus intrasitoplasma yang asidofil

4. Adenovirus membentuk jisim intranukleus yang basofil5. Virus rabies jisim intrasitoplasma asidofil (Badan

Negri)

Bbrp virus yang bersifat sitosidal/ tdk sitosidal perubahan pd membran sel (fusi antara 1 sel dgn sel tetangganya sel raksasa dgn banyak inti), contoh : Paramyxovirus & Herpesvirus.

2. Pembentukan Ag baru pada Permukaan Sel Sel terinfeksi oleh Paramyxovirus, bbrp togavirus,

orthomyxovirus memperlihatkan fenomena hemadsorpsi krn permukaan sel tsb tdp struktur hematinin.

Ag tsb mrp sasaran reaksi kekebalan khas oleh zat anti sitotoksik, sel limfosit T, sel NK, sel makrofag yg menyebabkan sel hancur & akibat sebagian virion tidak lengkap dibentuk. Hal ini mungkin berperan pd proses penyembuhan & timbulnya gejal-gejala penyakit.

3. Pengaruh Infeksi Pada Kromosom & MitosisVirus berpengaruh pd mitosis sel Pd infeksi yg menyebabkan steady state infection ,

mitosis sel berlangsung terus bersama dgn perkembang biakan virus sendiri.

Contoh : Infeksi Picornavirus & herpesvirus sintesis RNA sel & protein segera berhenti dgn akibat sel tdk mampu bermitosis, ttp jika infeksi terjadi pd siklus akhir mitosis sel mk utk sementara mitosis tetap berlangsung

Bbrp virus sitosidal/ tidak sitosidal Aberasi Kromosom

Aberasi terjadi pd sel peka & tidak peka, seperti infeksi CMV, morbili, varicella, & parotitis derajat perkembang biakan rendah.

Bbrp keadaan herpes zoster perubahan spt akibat Kolhisin

Pd lekosit pasien yg menderita cacar air & morbili kelainan-kelainan kromosom.

4. Perubahan Biokimiawi Pada Sel Efek utama infeksi virus yang bersifat litik hambatan

replikasi DNA disusul sintesis RNA sel (umumnya).Akibat : - penyediaan ribosom baru mengalami gangguan - sdgkan ribosom yg ada pembentukan protein yang

diperlukan utk perkembangbiakan virus - pembentukan protein berkembang jauh dibandingkan

RNAnya.

Setelah infeksi berlangsung aktivitas beberapa enzim meningkat.

Contoh: Infeksi Polyomavirus & SV 40 menyebabkan peningkatan paling tidak 6 enzim tdk mungkin diatur oleh genom virus

Interferon yang mempunyai sifat antiviral dibentuk setelah virus berlangsung.

Hal ini terjadi krn bbrp gen yang tadinya tdk berekspresi, setelah terjadi infeksi virus menjadi berekspresi.

Terima Kasih