Virus dan Perkembangan RNA pada Virus

VIRUS DAN PERKEMBANGAN RNA

PADA VIRUS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Virus dapat menginfeksi setiap bentuk kehidupan sehingga sering menyebabkan penyakit yang diantaranya berakibat cukup serius. Virus berbeda dengan agen penyebab infeksi lainnya dalam hal struktur dan biologis, khususnya reproduksi. Walaupun virus membawa informasi genetik dalam bentuk DNA atau RNA, tetapi ada kekurangan dalam sistem sintesis yang diperlukan untuk memproses informasi ini kedalam materi virus baru. Replikasi baru terjadi setelah virus menginfeksi sel inang yang kemudian mengendalikan sel inang untuk melakukan transkripsi dan/atau translasi informasi genetik demi kelangsungan hidup virus.Ukuran virus bervariasi dari mulai yang paling kecil yaitu poliovirus: 30 nm sampai yang cukup besar yaitu vaccinia virus : 400nm, hampir seukuran dengan bakteri. Virus terdiri dari materi genetik yang berada didalam kapsul atau capsid. Virus dapat menginfeksi sel inang melalui replikasi materi genetic yang dibawa. 

Materi genetik pada virus sangat mudah mengalami mutasi misalnya karena rawan kesalahan dalam replikasi. Perubahan susunan molekul RNA pada virus menyebabkan munculnya virus-viru dengan materi genetik yang berbeda dengan virus sebelumnya. Penelitian mengenai perkembangan RNA virus sangat penting terutama  dalam pembuatan vaksin yang sesuai dengan virus menyerang ataupun virus yang menyebabkan penyakit, dengan demikian efek dari keberadaan virus hasil mutasi menjadi lebih minimal.Dalam makalah ini akan dibahas mengenai virus dan silkus hidup virus, materi genetik pada virus serta perkembangan RNA pada virus.

BAB II

PEMBHASAN

2.1       Virus dan Siklus Hidup Virus

         Virus penting bagi ahli biologi karena beberapa alasan diantaranya adalah virus merupakan bentuk sederhana dari kehidupan. virus berada di batas antara hidup dan mati, non-biologis dunia. Virus juga mengungkapkan banyak hal tentang entitas biologis yang lebih kompleks termasuk sel-sel, karena replikasi virus diatur oleh prinsip-prinsip yang sama dengan pengaturan kehidupan dari sel. Selain itu virus adalah penyebab beberapa penyakit pada manusia, termasuk influenza dan AIDS

Karena genom virus dapat diisolasi dari genom dari sel yang terinfeksi, virus adalah sumber DNA murni. Hal ini menjelaskan mengapa virus dipelajari secara intensif sebelum munculnya kloning gen. Sebagai contoh, virus SV40, DNA virus beruntai ganda, membawa sekitar lima gen dalam genom dan molekul DNA virus dengan  mudah dipisahkan dari DNA dari sel-sel monyet terinfeksi oleh virus ini (genom sel inang membawa sekitar tiga puluh ribu gen). Asal-usul virus bahkan lebih jelas dari asal-usul bentuk kehidupan selular. Genom virus berkembang lebih cepat daripada genom organisme seluler.Virus yang parasit pada sel bakteri (bakteriofag) dan virus yang parasit pada sel-sel hewan (virus hewan) beroperasi pada prinsip yang sama, meskipun rincian dari gen mereka dan organisasi genom mereka tidak memberikan tanda-tanda keterkaitan.

Karena genom virus dapat diisolasi dari genom dari sel yang terinfeksi, virus adalah sumber DNA murni. Hal ini menjelaskan mengapa virus dipelajari secara intensif sebelum munculnya kloning gen. Sebagai contoh, virus SV40, DNA virus beruntai ganda, membawa sekitar lima gen dalam genom dan molekul DNA virus dengan  mudah dipisahkan dari DNA dari sel-sel monyet terinfeksi oleh virus ini (genom sel inang membawa sekitar tiga puluh ribu gen). Asal-usul virus bahkan lebih jelas dari asal-usul bentuk kehidupan selular. Genom virus berkembang lebih cepat daripada genom organisme seluler.Virus yang parasit pada sel bakteri (bakteriofag) dan virus yang parasit pada sel-sel hewan (virus hewan) beroperasi pada prinsip yang sama, meskipun rincian dari gen mereka dan organisasi genom mereka tidak memberikan tanda-tanda keterkaitan.                                                     

2.2       Siklus hidup Virus

        Secara umum, rincian siklus replikasi virus ditentukan oleh jenis materi genetik yang masuk ke dalam sel inang. Kebanyakan DNA virus memasuki inti yang akan ikut bereplikasi ketika terjadi replikasi DNA sel inang. Terdapat pengecualian, terutama DNA Virus cacar yang mengkodekan dan mereplikasi DNA dengan sendirinya, dan dengan demikian tetap berada dalam sitoplasma. Kebanyakan RNA virus bereplikasi dalam sitoplasma karena enzim yang digunakan untuk mereplikasi RNA virus bekerja pada sitoplasma. Secara konseptual, untuk memahami virus dengan genom DNA beruntai ganda (dsDNA) perlu diketahui siklus hidup virus. Setelah nukleokapsid dari jenis virus ini memasuki sel, maka dilanjutkan ke inti di mana ia meniru genom sel inang. Biasanya, genom virus direplikasi menggunakan DNA polimerase sel inang, dan genom virus ditranskripsi oleh RNA polimerase sel inang. Transkrip yang dihasilkan membawa informasi pengkodean protein virus ini kemudian diangkut ke sitoplasma dan dianggap sebagai template oleh ribosom sel inang. Beberapa protein virus yang baru disintesis digunakan sebagai protein kapsid disekitar tempat replikasi molekul DNA virus. virion baru Ini dilepaskan dari sel, di mana mereka menargetkan sel inang lainnya dan memicu putaran baru infeksi.

DNA Virus mengeksploitasi sel inang untuk melengkapi siklus hidup mereka dengan membawa genom kecil yang mengkode sebagian besar protein struktural virus, seperti untuk kapsid. Beberapa dsDNA virus, seperti famili virus herpes atau virus Epstein-Barr (penyebab mononukleosis), memiliki genom yang besar, yang berisi lebih dari enam puluh gen. Virus ini mengkode sendiri sistesis DNA polimerase dengan demikian memastikan mereplikasi kemampuan mereka dalam sel yang sedang dalam keadaan tidak aktif membelah. virus Lain menghindari masalah ini dengan memproduksi protein yang menginduksi sel inang yang berada dalam fase istirahat untuk memasukkan siklus aktif sel. Hal Ini berarti produksi banyak virion biasanya menyebabkan kematian sel inang. Namun perlu dicatat, apa yang mungkin terjadi jika sel yang terinfeksi tidak dibunuh oleh virus. Kehadiran virus dan protein menyebabkan pertumbuhan virus dapat mendorong sel inang menjadi tumbuh dan membelah secara terus-menerus sel. Ini mengubah pertumbuhan sel inang dari pola normal menjadi pola khas seperti pada sel-sel kanker. Gen yang mengkode protein pada virus dapat berfungsi sebagai onkogen yang bertindak untuk mengubah sel yang terinfeksi menjadi sel kanker. 

2.3       Molekul Genatik pada Virus

Virus (+) Single-stranded virus RNA (+) Single-stranded (ssRNA) adalah anggota dari keluarga besar virus yang juga disebut picornavirus karena mereka memiliki genom RNA kecil ("pico"). RNA beruntai tunggal dari genom picornavirus secara stuktural dan fungsional identik dengan suatu molekul mRNA dan seperti disebut "+". Molekul RNA virus dapat langsung diterjemahkan oleh ribosom sel inang untuk membuat protein virus.  sel inang tidak memiliki mekanisme untuk mereplikasi RNA (tidak ada enzim pada host yang menggunakan RNA sebagai template untuk sintesis asam nukleat). Dengan demikian, genom ini harus mengkodekan suatu enzim virus yang dapat mereplikasi genom ssRNA serta protein yang dibutuhkan untuk kapsid. Anggota kelas ini virus mencakup banyak virus flu biasa serta virus polio. Virus flu bereplikasi dalam lapisan epitel pada saluran pernapasan. Virus polio bereplikasi dalam lapisan usus, tetapi pada beberapa kesempatan, lolos dari usus dan menginfeksi sel-sel saraf ditulang belakang yang mengakibatkan kelumpuhan.

RNA Virus(-) Single-stranded Genom virus jenis ini  tidak dapat langsung diterjemahkan. Alam telah menciptakan ratusan (-) ssRNA virus yang berbeda mulai dari campak, virus influenza, rabies dan Ebola virus. Virus memiliki strategi replikatif sangat aneh. Virus jenis ini dapat digambarkan melalui virus stomatitis vesikuler (VSV).

VSV adalah kerabat dekat dari virus rabies. Menginfeksi kuda, sapi dan babi dan menghasilkan lesi pada kuku dan mulut hewan yang terinfeksi. Hal ini dapat ditularkan ke manusia yang dapat menyebabkan demam dan pembengkakan dalam mulut. Setelah memasuki sel inang, VSV dengan RNA untai tunggal (-) menghadapi masalah logistik bahkan lebih besar daripada yang dihadapi oleh virus polio. Selain itu, RNA stranded (-) ini  tidak diakui oleh ribosom tuan rumah sebagai template dan dengan demikian enzim ini dapat tidak langsung diproduksi

Beberapa  virus ssRNA(-) memiliki genom tersegmentasi. Sebagai contoh, virus Ebola diperkirakan memiliki tiga (-)ssRNAs berbeda di dalamnya genom, untuk setiap pengkodean protein yang terpisah. Anggota virus  influenza memiliki delapan (-) ssRNAs yang berbeda. Masing-masing RNA virus direplikasikan secara terpisah, dan kemasan harus diatur untuk memastikan bahwa virion masing-masing menerima satu dari setiap RNA yang berbeda

Double-stranded RNA virus Sekelompok kecil virus membawa informasi genetik dalam bentuk double-stranded RNA (dsRNA). Anggota dari virus kelas ini memiliki sepuluh dsRNAs berbeda dalam virion. Virion juga membawa RNA polimerase yang mentranskripsi  dsRNA ke (+) ssRNA. Hasil transkrip ini dapat berfungsi sebagai mRNA yang kemudian diterjemahkan menjadi protein virus yang diperlukan atau mereka dapat bertindak sebagai template untuk (-) sintesis untai dan diubah kembali menjadi genom dsRNA.

Retrovirus (+) SsRNA Virus ini adalah virus yang mengandung genom yang dapat bertindak sebagai mRNA. yang paling terkenal di antaranya adalah HIV, virus yang menyebabkan AIDS. Selain HIV, retrovirus agak jarang pada manusia, namun lazim di mamalia lain dan burung. Genom retrovirus serupa dalam struktur dan ukuran picornavirus seperti virus polio, dan orang mungkin mengira bahwa replikatif strategi retrovirus menyerupai virus polio. Hal ini tidak terjadi. Kehidupan siklus retrovirus adalah unik dan tidak biasa.

Setelah memasuki sel, untai RNA (+)  tidak terkait dengan ribosom, meskipun memiliki semua atribut dari mRNA. Sebaliknya, RNA virion digunakan sebagai template untuk membuat DNA salinan genom virus. Istilah "terbalik" dan "retro" menyiratkan suatu mekanisme yang kebalikan dari yang biasanya beroperasi di semua sel.pada Alur biasa,  informasi dalam sebuah sel dari DNA ke RNA, bukan dari RNA pada DNA. Produk awal transkripsi balik RNA adalah: DNA helix ganda hybrid. Proses ini berlangsung di sitoplasma. Setelah dsDNA virus disintesis, kemudian diangkut ke dalam inti, karena sifatnya yang kovalen sehingga dapat dihubungkan ke DNA kromosom sel inang . DNA virus yang terintegrasi ke dalam genom inang disebut provirus, akibatnya retrovirus telah menciptakan sebuah versi dari genom virus yang memiliki semua atribut dari gen seluler yang ditemukan dalam sel inang. DNA virus dapat ditranskripsi oleh sel inang menjadi  RNA (+) yang diangkut ke sitoplasma dan digunakan baik sebagai mRNA dalam sintesis protein virus ataupun sebagai genom untuk progeni baru virus.

Virus DNA beruntai tunggal Beberapa virus kecil membawa genom mereka sebagai molekul DNA beruntai tunggal (ssDNA). virus Ini memiliki genom sederhana: satu gen untuk protein nukleokapsid virus dan gen lain untuk enzim replikasi DNA. Virus dengan genom ssDNA juga menghadapi masalah replikasi yang serius dalam sel inang. Ketika masuk ke dalam sel inang, genom tidak dapat digunakan untuk membuat protein virus karena template untuk transkripsi adalah DNA beruntai ganda. Karena hal ini, langkah pertama setelah infeksi adalah konversi dari ssDNA virus ke dsDNA menggunakan DNA polymerase sel inang. Pada beberapa virus, ujung 3 'dari lipatan DNA virus dan dsDNA dibentuk kembali oleh pasangan dasar dengan urutan internal. Dengan cara ini, primer yang dibangun ke dalam genom dengan ujung 3 'dapat diperpanjang untuk menciptakan dsDNA yang berfungsi sebagai template untuk transkripsi. Hasil transkrip dijabarkan untuk membuat protein virus, DNA virus direplikasi diubah kembali menjadi genom ssDNA, dan virion dikemas untuk ekspor. Virus parvo pada anjing dan kucing adalah  anggota famili ssDNA virus.

2.4       Perkembangan RNA pada Virus

Sesuatu yang fundamental untuk memahami proses yang mengatur evolusi virus dan untuk memprediksi respon mereka terhadap pengobatan dengan vaksin dan obat-obatan. Ketika mempelajari RNA virus, sering diasumsikan bahwa karena rawan kesalahan dalam replikasi, cepat dalam bermutasi dan karenanya terjadi perkembangan pada RNA dari waktu ke waktu.Sejauh ini, tingkat substitusi telah diperkirakan hanya terbatas untuk sejumlah RNA virus tertentu. Nilai subtistusi biasanya mendekati 1 × 10-3 substitusi / situs / tahun. Beberapa jenis virus menunjukkan nilai yang bervariasi, influenza virus dilaporkan memiliki tingkat substitusi lebih dari 1 × 10-3, sedangkan perkiraan untuk virus campak, C, GBV-Cvirus, dan banyak vektor virus yang ditularkan, mulai dari 1 × 10-6 hingga 1 × 10-3 Selanjutnya, evolusi beberapa virus tampaknya berbanding lurus seiring dengan perkembangan waktu, kasus yang  menonjol adalah virus influenza A dan HIV-1, akan tetapi  virus lain seperti virus stomatitis vesikuler, menunjukkan tidak ada hubungan antara waktu dan tingkat divergensi urutan genom yang diamati. Tingkat sebenarnya dari variasi dalam tingkat substitusi nukleotida sulit untuk ditentukan karena angka ini sering diperkirakan dengan menggunakan metode yang tidak begitu ketat.

Tingkat subtitusi RNA pada 50 sampel virus berbeda dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 1. Subtitusi RNA pada 50 Jenis Virus

 

RNA Virus memiliki tingkat mutasi yang sangat tinggi, hal ini tentu berkaitan dengan kecepatan replikasi. Estimasi kesalahan antara 0,4 dan 1,1 nukleotida per genom per putaran replikasi (termasuk beberapa retrovirus). Kecepatan replikasi diperkirakan seratus kali lipat lebih cepat dibanding kecepatan replikasi mikroba lainnya. Pada virus, RNA adalah molekul sederhana dibungkus protein yang memasuki sel inang dan diterjemahkan, protein yang dihasilkan memulai replikasi virus dan mengarah ke produksi lebibanyak virus partikel oleh sel inang

Saat ini virus dengan urutan genom lengkap "500 nukleotida pada genom yang beruntai tunggal (ss) disebut positif virus, diketahui menginfeksi hewan, tanaman dan bakteri (dan termasuk virus polio, kaki-dan-mulut penyakit virus (FMDV ) dan 'commoncold' rhinoviruses). Kelompok virus lainnya, dengan "100 nukleotida pada genom adalah virus ss negatif (di mana RNA genom akan disalin untuk membentuk mRNA segera setelah masuk ke dalam sel, yang meliputi influenza, campak, gondok dan virus rabies), virus beruntai ganda (yang meliputi penyebab diare), dan retrovirus, yang mengkonversi RNA menjadi DNA sebagai bagian dari siklus replikasi mereka (termasuk virus hepatitis B dan HIV retrovirus). Virus merupakan bagian dalam daftar penyakit menular yang paling serius Karena bersifat sebagai pembunuh, pembunuh terbesar kedua dan keenam di seluruh dunia adalah HIV dan campak sedangkan pembunuh terbesar pertama dan ketiga masing-masing adalah infeksi Pernafasan dan diare.

RNA virus memiliki mutasi yang tinggi, apa konsekuensi dari hal  ini, baik untuk populasi virus dan tuan rumah manusia?. Laju mutasi yang tinggi dari RNA virus mempengaruhi pentingnya mereka sebagai patogen manusia, dimana virus dapat dengan cepat melarikan diri dan adaptif terhadap respon imun maupun terapi obat.

Banyak  virus dengan genom berupa RNA menginfeksi host yang memiliki sistem imun adaptif (pertahanan yang belajar untuk mengenali dan menghancurkan patogen menyerang) Tingkat mutasi yang tinggi merupakan adaptasi virus yang memungkinkan mereka untuk tetap tidak terdeteksi oleh sistem kekebalan dari tuan rumah lebih lama. Tingkat mutasi yang tinggi virus dianggap berasal dari sejarah hidup mereka.

Antivirus yang layak adalah alasan di balik apa yang disebut terapi mutagenesis untuk mengobati beberapa penyakit infeksi virus pada manusia termasuk virus hepatitis C (HCV) dan virus RSV (RSV), dan diperkirakan bahwa efeknya adalah menjadi yang tidak dikenal karena mutagen . Bahan kimia juga telah terbukti mengurangi pertumbuhan setidaknya enam lainnya RNA spesies virus dalam kultur sel. Pada primata, beberapa protein APOBEC bertindak sebagai pertahanan terhadap patogen retroviral akan tetapi salah satu protein aksesori dari HIV-1, VIF, bertindak untuk menetralisir APOBEC.

Genom RNA virus berukuran kecil dengan panjang, biasanya hanya 10kb hingga yang  terbesar (coronavirus) pada 30 kb. Namun, bukan ukuran kecil RNA virus yang mencolok, melainkan pengamatan bahwa tidak satupun dari mereka telah berevolusi untuk menjadi lebih besar. DNA Virus dapat sekecil RNA virus tetapi ukuran genom mereka berkisar lebih dari tiga lipat, dengan genom DNA beberapa virus yang lebih besar dari genom beberapa bakteri endosimbion. Namun tidak diketahui apakah RNA virus dengan genom yang lebih besar memiliki lebih rendah per tingkat dasar mutasi,  seperti halnya pengukuran langsung dari tingkat mutasi hanya ada untuk beberapa spesies. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa tingkat substitusi tampaknya lebih rendah pada virus dengan genom yang berukuran lebih besar (meskipun tingkat substitusi juga dapat dipengaruhi oleh seleksi alam dan pergeseran genetik). Hasil penelitian juga mengemukakan bahwa spesies RNA virus dengan genom yang lebih besar cenderung memiliki polimerase yang relatif lebih besar, selain itu parvoviruses (DNA virus yang sangat kecil) memiliki tingkat substitusi yang mirip dengan RNA virus. Faktor terkait yang juga mungkin memainkan peran dalam ukuran kecil RNAvirus diduga adalah keterbatasan titik inisiasi pada saat transkripsi.

  

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Virus merupakn bentuk sederhana dari kehidupan, virus dapat dikatakan antara hidup dan mati. Virus hanya akan hidup dan berkembang apabila memperoleh inangnya. Virus disusun oleh molekul-molekul selular yang sederhana. Molekul genetic ynag terdapat pada virus adalah DNA dan RNA. Pada kebanyakan virus materi genetiknya adalah RNA. Molekul genetic, khususnya RNA pada virus sangat mudah mengalami mutasi. Perubahan susunan molekul RNA pada virus menyebabkan munculnya virus-viru hasil mutasi yang berbeda dari virus sebelumnya. Penelitian mengenai perkembangan RNA virus sangat penting, karena virus sangat cepat mengalami mutasi maka penyakit atau akibat yang disebabkan seringkali menjadi lebih kompleks seiring perkembangan waktu. Perkembangan RNA virus penting dipelajari terutama dalam pembuatan vaksin yang sesuai.

DAFTAR PUSTAKA

Belshaw, Robert, Andy Gardner, Andrew Rambaut and Oliver G. Pybus. 2008. Pacing a small cage: mutation and RNAviruse.  Jour nal of Trends in Ecology and Evolution. Department of Zoology, University of Oxford, Oxford OX1 3PS, UK

Hermiyanti, Emmy. 2010. Biologi Molekuler Virus. Program Pasca Sarjana Universitas Pajadjaran : Bandung.

Holmes, Edward C. 2008. Evolutionary History and Phylogeography of Human Viruses. Annu. Rev. Microbiol. 2008. 62:307–28. Center for Infectious Disease Dynamics, Department of Biology, The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania.

Jenkins, Gareth M., Andrew Rambaut, Oliver G. Pybus, Edward C. Holmes. 2002.  Rates of Molecular Evolution in RNA Viruses: A Quantitative Phylogenetic Analysis. J Mol Evol (2002) 54:156–165. Department of Zoology, University of Oxford, South Parks Road, Oxford OX1 3PS, UK.

Simmonds,Peter . 2004. RNA viruses – evolution in action. Microbiology Today Vol 31/Nov04 Centre for Infectious Diseases, University of Edinburgh, Summerhall, Edinburgh, EH9 1QH, UK.

Wagner, andreas and Peter F. Stadler. 1999. Viral RNA and Evolved Mutational Robustnes.  Journal Of Exeperimental Zoology (MOL DEV EVOL) 285:119–127 (1999). 1Department of Biology, University of New Mexico, Albuquerque, New Mexico.