Sejak artikel Dmitri Ivanovsky 1892 yang menggambarkan patogen non-bakteri yang menginfeksi tanaman tembakau, dan penemuan virus mosaik tembakau oleh Martinus Beijerinck pada tahun 1898, sekitar 5.000 spesies virus telah dijelaskan secara rinci, dari jutaan jenis virus di lingkungan. Virus ditemukan di hampir setiap ekosistem di Bumi dan merupakan jenis entitas biologis yang paling banyak. Studi tentang virus dikenal sebagai virologi, subspesialisasi mikrobiologi.
Ketika terinfeksi, sel inang dipaksa untuk dengan cepat menghasilkan ribuan salinan identik dari virus asli. Ketika tidak di dalam sel yang terinfeksi atau dalam proses menginfeksi sel, virus ada dalam bentuk partikel independen, atau virion, yang terdiri dari: (i) bahan genetik, yaitu molekul panjang DNA atau RNA yang menyandikan struktur protein tempat virus bertindak; (ii) lapisan protein, kapsid, yang mengelilingi dan melindungi materi genetik; dan dalam beberapa kasus (iii) amplop lipid luar.
Baca Juga: Menguak Sejarah Berdirinya Alfamart, Perusahaan Ritel Terkemuka di Indonesia
Bentuk-bentuk partikel virus ini berkisar dari bentuk heliks dan icosahedral sederhana hingga struktur yang lebih kompleks. Sebagian besar spesies virus memiliki virion yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mikroskop optik karena ukurannya seperseratus dari kebanyakan bakteri.
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 berevolusi dari bakteri.
Dalam evolusi, virus merupakan sarana penting transfer gen horizontal, yang meningkatkan keragaman genetik dengan cara analog dengan reproduksi seksual. Virus dianggap oleh beberapa ahli biologi sebagai bentuk kehidupan, karena mereka membawa bahan genetik, bereproduksi, dan berevolusi melalui seleksi alam, meskipun mereka tidak memiliki karakteristik kunci (seperti struktur sel) yang umumnya dianggap perlu untuk dihitung sebagai kehidupan.
Karena mereka memiliki beberapa tetapi tidak semua kualitas tersebut, virus telah digambarkan sebagai "organisme di ujung kehidupan", dan sebagai replikator.
Baca Juga: Menguak Sejarah Berdirnya Indomaret, Raja Retail Minimarket di Indonesia
Virus menyebar dalam banyak cara. Salah satu jalur penularannya adalah melalui organisme pembawa penyakit yang dikenal sebagai vektor: misalnya, virus sering ditularkan dari tanaman ke tanaman oleh serangga yang memakan getah tanaman, seperti kutu daun; dan virus pada hewan dapat dibawa oleh serangga penghisap darah.
Virus influenza disebarkan melalui batuk dan bersin. Norovirus dan rotavirus, penyebab umum gastroenteritis virus, ditularkan melalui rute feses-oral, dilewatkan melalui kontak dan masuk ke tubuh dalam makanan atau air.
HIV adalah salah satu dari beberapa virus yang ditularkan melalui kontak seksual dan oleh paparan darah yang terinfeksi. Variasi sel inang yang dapat menginfeksi virus disebut "kisaran inangnya". Ini bisa sempit, artinya virus mampu menginfeksi beberapa spesies, atau luas, yang berarti mampu menginfeksi banyak spesies.
Baca Juga: Menguak Sejarah Kartu Kredit, Alat Pembayaran Masa Depan
Infeksi virus pada hewan memicu respons kekebalan yang biasanya menghilangkan virus yang menginfeksi. Respons kekebalan juga dapat diproduksi oleh vaksin, yang memberikan kekebalan buatan terhadap infeksi virus tertentu. Beberapa virus, termasuk yang menyebabkan AIDS, infeksi HPV, dan virus hepatitis, menghindari tanggapan kekebalan ini dan mengakibatkan infeksi kronis. Beberapa obat antivirus telah dikembangkan.
Etimologi
Kata ini berasal dari bahasa Latin netral yang mengacu pada racun dan cairan berbahaya lainnya, dari pangkalan Indo-Eropa yang sama dengan Sanskrit viṣa, Avestan vīša, dan Greek Yunani kuno (semua yang berarti "racun"), pertama kali dibuktikan dalam bahasa Inggris pada tahun 1398 di John Terjemahan Trevisa tentang Bartholomeus Anglicus's De Proprietatibus Rerum.
Virulent, dari Latin virulentus (beracun), berasal dari c. 1400. Arti dari "agen yang menyebabkan penyakit menular" pertama kali dicatat pada 1728, jauh sebelum penemuan virus oleh Dmitri Ivanovsky pada tahun 1892. Bahasa Inggris jamak adalah virus (kadang-kadang juga viri atau vira), sedangkan kata Latin adalah kata benda massa, yang tidak memiliki bentuk jamak klasik yang dibuktikan (vīra digunakan dalam Neo-Latin).
Vaksin kata sifat berasal dari tahun 1948. Istilah virion (virion jamak), yang berasal dari tahun 1959, juga digunakan untuk merujuk pada partikel virus tunggal yang dilepaskan dari sel dan mampu menginfeksi sel-sel lain dari jenis yang sama.
Sejarah
Seorang pria tua berkacamata memakai jas dan duduk di bangku dekat jendela besar. Bangku ditutupi dengan botol kecil dan tabung reaksi. Di dinding di belakangnya ada jam besar kuno di bawahnya yang merupakan empat rak kecil tertutup tempat duduk banyak botol berlabel rapi.
Louis Pasteur tidak dapat menemukan agen penyebab rabies dan berspekulasi tentang patogen yang terlalu kecil untuk dideteksi oleh mikroskop. Pada tahun 1884, ahli mikrobiologi Perancis Charles Chamberland menemukan filter Chamberland (atau filter Pasteur-Chamberland) dengan pori-pori yang cukup kecil untuk menghilangkan semua bakteri dari larutan yang melewatinya.
Pada tahun 1892, ahli biologi Rusia Dmitri Ivanovsky menggunakan filter ini untuk mempelajari apa yang sekarang dikenal sebagai virus mosaik tembakau: ekstrak daun yang dihancurkan dari tanaman tembakau yang terinfeksi tetap menular bahkan setelah penyaringan untuk menghilangkan bakteri. Ivanovsky menyarankan infeksi mungkin disebabkan oleh racun yang diproduksi oleh bakteri, tetapi tidak mengejar gagasan itu.
Pada saat itu diperkirakan bahwa semua agen infeksi dapat ditahan oleh filter dan ditumbuhkan pada media nutrisi, ini adalah bagian dari teori penyakit kuman. Pada tahun 1898, ahli mikrobiologi Belanda Martinus Beijerinck mengulangi percobaan dan menjadi yakin bahwa solusi yang disaring mengandung bentuk baru agen infeksi.
Dia mengamati bahwa agen tersebut berkembang biak hanya dalam sel-sel yang membelah, tetapi karena eksperimennya tidak menunjukkan bahwa itu terbuat dari partikel, ia menyebutnya sebagai contagium vivum fluidum (kuman hidup terlarut) dan memperkenalkan kembali kata virus.
Beijerinck berpendapat bahwa virus bersifat cair, sebuah teori yang kemudian didiskreditkan oleh Wendell Stanley, yang membuktikan bahwa mereka adalah partikel. Pada tahun yang sama Friedrich Loeffler dan Paul Frosch menularkan virus hewan pertama melalui filter serupa: aphthovirus, agen penyakit kaki dan mulut.
Pada awal abad ke-20, ahli bakteriologi Inggris Frederick Twort menemukan sekelompok virus yang menginfeksi bakteri, yang sekarang disebut bacteriophage (atau biasanya 'fag'), dan mikrobiolog Perancis-Kanada Félix d'Herelle menggambarkan virus itu, ketika ditambahkan untuk bakteri di piring agar-agar, akan menghasilkan area bakteri mati.
Dia secara akurat melarutkan penangguhan virus-virus ini dan menemukan bahwa pengenceran tertinggi (konsentrasi virus terendah), daripada membunuh semua bakteri, membentuk area terpisah dari organisme mati. Menghitung area-area ini dan mengalikannya dengan faktor dilusi memungkinkannya untuk menghitung jumlah virus dalam suspensi asli.
Fag digembar-gemborkan sebagai pengobatan potensial untuk penyakit seperti tipus dan kolera, tetapi janji mereka dilupakan dengan pengembangan penisilin. Perkembangan resistensi bakteri terhadap antibiotik telah memperbarui minat dalam penggunaan terapeutik bakteriofag.
Pada akhir abad ke-19, virus didefinisikan dalam hal infektivitasnya, kemampuan mereka untuk melewati filter, dan persyaratan mereka untuk inang yang hidup. Virus hanya tumbuh pada tumbuhan dan hewan. Pada tahun 1906, Ross Granville Harrison menemukan metode untuk menumbuhkan jaringan di getah bening, dan, pada tahun 1913, E. Steinhardt, C. Israeli, dan R. A. Lambert menggunakan metode ini untuk menumbuhkan virus vaccinia dalam potongan-potongan jaringan kornea babi guinea. Pada tahun 1928, H. B. Maitland dan M. C. Maitland menanam virus vaccinia dalam suspensi ginjal ayam yang dicincang. Metode mereka tidak diadopsi secara luas sampai 1950-an ketika virus polio ditanam dalam skala besar untuk produksi vaksin.
Terobosan lain terjadi pada tahun 1931, ketika ahli patologi Amerika Ernest William Goodpasture dan Alice Miles Woodruff tumbuh influenza dan beberapa virus lain dalam telur ayam yang dibuahi.
Pada tahun 1949, John Franklin Enders, Thomas Weller, dan Frederick Robbins menumbuhkan virus polio dalam sel embrio manusia yang dikultur, virus pertama yang ditanam tanpa menggunakan jaringan hewan atau telur padat. Pekerjaan ini memungkinkan Jonas Salk untuk membuat vaksin polio yang efektif.
Gambar pertama virus diperoleh setelah penemuan mikroskop elektron pada tahun 1931 oleh insinyur Jerman Ernst Ruska dan Max Knoll. Pada tahun 1935, ahli biokimia dan virologi Amerika Wendell Meredith Stanley memeriksa virus mosaik tembakau dan mendapati sebagian besar terbuat dari protein. Tidak lama kemudian, virus ini dipisahkan menjadi bagian protein dan RNA. Virus mosaik tembakau adalah yang pertama kali dikristalisasi dan strukturnya dapat, oleh karena itu, dijelaskan secara rinci.
Gambar-gambar difraksi sinar-X pertama dari virus yang dikristalisasi diperoleh oleh Bernal dan Fankuchen pada tahun 1941. Atas dasar gambar-gambar kristalografi sinar-X-nya, Rosalind Franklin menemukan struktur penuh virus pada tahun 1955.
Pada tahun yang sama, Heinz Fraenkel-Conrat dan Robley Williams menunjukkan bahwa virus mosaik tembakau RNA yang dimurnikan dan mantel proteinnya dapat berkumpul sendiri untuk membentuk virus fungsional, menunjukkan bahwa mekanisme sederhana ini mungkin merupakan sarana melalui mana virus dibuat di dalam sel inang mereka.
Paruh kedua abad ke-20 adalah masa keemasan penemuan virus dan sebagian besar spesies hewan, tumbuhan, dan virus bakteri yang didokumentasikan ditemukan selama tahun-tahun ini. [38] Pada tahun 1957, virus equine arteri dan penyebab diare virus Bovine (a pestivirus) ditemukan. Pada 1963, virus hepatitis B ditemukan oleh Baruch Blumberg, dan pada 1965, Howard Temin menggambarkan retrovirus pertama.
Reverse transcriptase, enzim yang digunakan retrovirus untuk membuat salinan DNA RNA mereka, pertama kali dijelaskan pada tahun 1970, secara independen oleh Temin dan David Baltimore. Pada tahun 1983 tim Luc Montagnier di Institut Pasteur di Perancis, pertama kali mengisolasi retrovirus yang sekarang disebut HIV. Pada tahun 1989 tim Michael Houghton di Chiron Corporation menemukan Hepatitis C.
Asal
Virus ditemukan di mana pun ada kehidupan dan mungkin ada sejak sel hidup pertama kali berevolusi. Asal usul virus tidak jelas karena mereka tidak membentuk fosil, sehingga teknik molekuler digunakan untuk menyelidiki bagaimana mereka muncul. Selain itu, materi genetik virus kadang-kadang berintegrasi ke dalam germline organisme inang, yang dengannya mereka dapat ditularkan secara vertikal ke keturunan inang selama beberapa generasi.
Ini memberikan sumber informasi yang tak ternilai bagi paleovirologis untuk melacak kembali virus purba yang telah ada hingga jutaan tahun yang lalu. Ada tiga hipotesis utama yang bertujuan untuk menjelaskan asal-usul virus.
Hipotesis Regresi
Virus mungkin dulunya adalah sel-sel kecil yang parasit sel-sel yang lebih besar. Seiring waktu, gen yang tidak dibutuhkan oleh parasitisme mereka hilang. Bakteri rickettsia dan klamidia adalah sel hidup yang, seperti virus, hanya dapat bereproduksi di dalam sel inang.
Mereka mendukung hipotesis ini, karena ketergantungan mereka pada parasitisme kemungkinan telah menyebabkan hilangnya gen yang memungkinkan mereka untuk bertahan hidup di luar sel. Ini juga disebut 'hipotesis degenerasi', atau 'hipotesis reduksi'.
Hipotesis Asal Sel
Beberapa virus mungkin telah berevolusi dari potongan DNA atau RNA yang "lolos" dari gen organisme yang lebih besar. DNA yang lolos bisa berasal dari plasmid (potongan-potongan DNA telanjang yang dapat berpindah antar sel) atau transposon (molekul DNA yang mereplikasi dan bergerak ke berbagai posisi di dalam gen sel).
Pernah disebut "gen pelompat", transposon adalah contoh elemen genetik seluler dan bisa menjadi asal beberapa virus. Mereka ditemukan di jagung oleh Barbara McClintock pada tahun 1950. Ini kadang-kadang disebut 'hipotesis vagrancy', atau 'hipotesis pelarian'.
Hipotesis Co-evolusi
Ini juga disebut 'hipotesis pertama virus' dan mengusulkan bahwa virus mungkin telah berevolusi dari molekul kompleks protein dan asam nukleat pada saat yang sama ketika sel pertama kali muncul di Bumi dan akan tergantung pada kehidupan seluler selama miliaran tahun. Viroid adalah molekul RNA yang tidak diklasifikasikan sebagai virus karena mereka tidak memiliki lapisan protein. Mereka memiliki karakteristik yang umum untuk beberapa virus dan sering disebut agen subviral.
Viroid adalah patogen penting tanaman. Mereka tidak mengkode protein tetapi berinteraksi dengan sel inang dan menggunakan mesin inang untuk replikasi mereka. Virus hepatitis delta manusia memiliki genom RNA yang mirip dengan viroid tetapi memiliki lapisan protein yang berasal dari virus hepatitis B dan tidak dapat menghasilkan satu pun.
Karena itu, ia adalah virus yang rusak. Meskipun genom virus hepatitis delta dapat bereplikasi secara independen begitu berada di dalam sel inang, ia membutuhkan bantuan virus hepatitis B untuk menyediakan mantel protein sehingga dapat ditransmisikan ke sel-sel baru.
Dengan cara yang sama, virophage sputnik bergantung pada mimivirus, yang menginfeksi protozoa Acanthamoeba castellanii. Virus-virus ini, yang bergantung pada keberadaan spesies virus lain dalam sel inang, disebut 'satelit' dan dapat mewakili perantara evolusi viroid dan virus.
Di masa lalu, ada masalah dengan semua hipotesis ini: hipotesis regresif tidak menjelaskan mengapa bahkan parasit seluler terkecil tidak menyerupai virus dengan cara apa pun. Hipotesis pelarian tidak menjelaskan kapsid kompleks dan struktur lain pada partikel virus. Hipotesa virus-pertama bertentangan dengan definisi virus karena mereka membutuhkan sel inang.
Virus sekarang dikenal sebagai kuno dan memiliki asal usul yang menentukan tanggal divergensi kehidupan ke dalam tiga domain. Penemuan ini telah menyebabkan ahli virologi modern untuk mempertimbangkan kembali dan mengevaluasi kembali ketiga hipotesis klasik ini.
Bukti untuk dunia nenek moyang sel RNA dan analisis komputer dari sekuens DNA virus dan inang memberikan pemahaman yang lebih baik tentang hubungan evolusi antara virus yang berbeda dan dapat membantu mengidentifikasi nenek moyang virus modern.
Sampai saat ini, analisis tersebut belum membuktikan hipotesis mana yang benar. Tampaknya tidak mungkin bahwa semua virus yang dikenal saat ini memiliki nenek moyang yang sama, dan virus mungkin telah muncul beberapa kali di masa lalu oleh satu atau lebih mekanisme.
Mikrobiologi
Sifat Kehidupan
Pendapat ilmiah berbeda tentang apakah virus adalah bentuk kehidupan, atau struktur organik yang berinteraksi dengan organisme hidup. Mereka telah dideskripsikan sebagai "organisme di tepi kehidupan", karena mereka mirip dengan organisme yang mereka miliki gen, berevolusi melalui seleksi alam, dan bereproduksi dengan membuat banyak salinan dari diri mereka sendiri melalui perakitan mandiri. Meskipun mereka memiliki gen, mereka tidak memiliki struktur seluler, yang sering dipandang sebagai unit dasar kehidupan.
Virus tidak memiliki metabolisme sendiri, dan membutuhkan sel inang untuk membuat produk baru. Oleh karena itu mereka tidak dapat bereproduksi secara alami di luar sel inang bahkan spesies bakteri seperti rickettsia dan klamidia dianggap organisme hidup meskipun memiliki keterbatasan yang sama.
Bentuk kehidupan yang diterima menggunakan pembelahan sel untuk bereproduksi, sedangkan virus secara spontan berkumpul di dalam sel. Mereka berbeda dari pertumbuhan kristal yang otonom karena mereka mewarisi mutasi genetik sambil menjadi subjek seleksi alam. Perakitan virus sendiri di dalam sel inang memiliki implikasi untuk studi asal usul kehidupan, karena ia memberikan kepercayaan lebih pada hipotesis bahwa kehidupan dapat dimulai sebagai molekul organik yang dapat merakit diri.
Struktur
Virus menampilkan beragam bentuk dan ukuran, yang disebut 'morfologi'. Secara umum, virus jauh lebih kecil daripada bakteri. Sebagian besar virus yang telah dipelajari memiliki diameter antara 20 dan 300 nanometer. Beberapa filovirus memiliki panjang total hingga 1400 nm; diameternya hanya sekitar 80 nm. Sebagian besar virus tidak dapat dilihat dengan mikroskop optik, jadi pemindaian dan transmisi elektron mikroskop digunakan untuk memvisualisasikannya.
Untuk meningkatkan kontras antara virus dan latar belakang, "noda" padat elektron digunakan. Ini adalah larutan garam logam berat, seperti tungsten, yang menghamburkan elektron dari daerah yang tertutup oleh noda. Ketika virion dilapisi dengan pewarnaan (pewarnaan positif), detail halus dikaburkan. Pewarnaan negatif mengatasi masalah ini dengan pewarnaan latar belakang saja.
Partikel virus lengkap, yang dikenal sebagai virion, terdiri dari asam nukleat yang dikelilingi oleh lapisan pelindung protein yang disebut capsid. Ini terbentuk dari subunit protein identik yang disebut capsomeres. Virus dapat memiliki "sampul" lipid yang berasal dari membran sel inang. Kapsid dibuat dari protein yang dikodekan oleh genom virus dan bentuknya berfungsi sebagai dasar untuk pembedaan morfologis.
Subunit protein yang dikode virus akan berkumpul sendiri untuk membentuk kapsid, secara umum membutuhkan kehadiran genom virus. Kode virus kompleks untuk protein yang membantu dalam pembangunan kapsid mereka. Protein yang terkait dengan asam nukleat dikenal sebagai nukleoprotein, dan hubungan protein kapsid virus dengan asam nukleat virus disebut nukleokapsid. Struktur kapsid dan seluruh virus dapat diperiksa secara mekanis (fisik) melalui mikroskop kekuatan atom. Secara umum, ada empat jenis virus morfologi utama:
Spiral
Virus-virus ini terdiri dari satu jenis kapsomer yang ditumpuk di sekitar sumbu pusat untuk membentuk struktur heliks, yang mungkin memiliki rongga pusat, atau tabung. Susunan ini menghasilkan virion berbentuk batang atau berserabut yang bisa pendek dan sangat kaku, atau panjang dan sangat fleksibel.
Bahan genetik (biasanya RNA untai tunggal, tetapi ssDNA dalam beberapa kasus) terikat ke dalam heliks protein oleh interaksi antara asam nukleat bermuatan negatif dan muatan positif pada protein. Secara keseluruhan, panjang kapsid heliks terkait dengan panjang asam nukleat yang terkandung di dalamnya, dan diameternya tergantung pada ukuran dan susunan kapsomer. Virus mosaik tembakau yang dipelajari dengan baik adalah contoh dari virus heliks.
Icosahedral
Sebagian besar virus hewan bersifat icosahedral atau hampir bulat dengan simetri icosahedral kiral. Icosahedron biasa adalah cara optimal untuk membentuk cangkang tertutup dari sub-unit yang identik. Jumlah minimum capsomere identik yang diperlukan untuk setiap wajah segitiga adalah 3, yang memberikan 60 untuk icosahedron.
Banyak virus, seperti rotavirus, memiliki lebih dari 60 capsomer dan tampak bulat tetapi tetap mempertahankan simetri ini. Untuk mencapai hal ini, kapsomer di apeks dikelilingi oleh lima kapsomer lainnya dan disebut penton. Capsomeres pada wajah segitiga dikelilingi oleh enam lainnya dan disebut hexons.
Hexon pada dasarnya datar dan penton, yang membentuk 12 simpul, melengkung. Protein yang sama dapat bertindak sebagai subunit dari pentamers dan hexamers atau mereka dapat terdiri dari protein yang berbeda.
Prolate
Ini adalah icosahedron memanjang sepanjang sumbu lima kali lipat dan merupakan pengaturan umum dari kepala bakteriofag. Struktur ini terdiri dari sebuah silinder dengan penutup di kedua ujungnya.
Sampul
Beberapa spesies virus membungkus diri dalam bentuk modifikasi dari salah satu membran sel, baik membran luar yang mengelilingi sel inang yang terinfeksi atau membran internal seperti membran nuklir atau retikulum endoplasma, sehingga memperoleh lapisan ganda lipid luar yang dikenal sebagai amplop virus. Membran ini dipenuhi dengan protein yang dikode oleh genom virus dan genom inang; membran lipid itu sendiri dan semua karbohidrat yang hadir berasal sepenuhnya dari inang. Virus influenza dan HIV menggunakan strategi ini. Sebagian besar virus yang diselimuti tergantung pada amplop untuk infektivitasnya.
Kompleks
Virus-virus ini memiliki kapsid yang tidak murni heliks maupun icosahedral murni, dan yang mungkin memiliki struktur tambahan seperti ekor protein atau dinding luar yang kompleks. Beberapa bakteriofag, seperti Enterobacteria phage T4, memiliki struktur kompleks yang terdiri dari kepala icosahedral yang terikat pada ekor heliks, yang mungkin memiliki pelat dasar heksagonal dengan serat ekor protein yang menonjol.
Struktur ekor ini bertindak seperti jarum suntik molekuler, menempel pada inang bakteri dan kemudian menyuntikkan genom virus ke dalam sel.
Poxvirus adalah virus besar dan kompleks yang memiliki morfologi yang tidak biasa. Genom virus dikaitkan dengan protein dalam struktur cakram pusat yang dikenal sebagai nukleoid. Nukleoid dikelilingi oleh membran dan dua benda lateral yang fungsinya tidak diketahui. Virus ini memiliki selubung luar dengan lapisan protein tebal yang bertabur di permukaannya. Seluruh virion sedikit pleiomorfik, mulai dari berbentuk bulat telur hingga berbentuk bata.
Virus Raksasa
Mimivirus adalah salah satu virus berkarakter terbesar, dengan diameter kapsid 400 nm. Filamen protein berukuran proyek 100 nm dari permukaan. Kapsid tersebut tampak heksagonal di bawah mikroskop elektron, oleh karena itu kapsid mungkin berbentuk icosahedral. Pada 2011, para peneliti menemukan virus terbesar yang diketahui saat itu dalam sampel air yang dikumpulkan dari dasar laut di lepas pantai Las Cruces, Chili.
Sementara dinamai Megavirus chilensis, dapat dilihat dengan mikroskop optik dasar. Pada 2013, genus Pandoravirus ditemukan di Chili dan Australia, dan memiliki genom sekitar dua kali lebih besar dari Megavirus dan Mimivirus. Semua virus raksasa memiliki genom dsDNA dan diklasifikasikan menjadi beberapa keluarga: Mimiviridae, Pithoviridae, Pandoraviridae, Phycodnaviridae, dan genus Mollivirus.
Beberapa virus yang menginfeksi Archaea memiliki struktur kompleks yang tidak terkait dengan bentuk lain dari virus, dengan berbagai macam bentuk yang tidak biasa, mulai dari struktur berbentuk gelendong, hingga virus yang menyerupai batang bengkok, tetesan air mata atau bahkan botol. Virus archaeal lainnya menyerupai bakteriofag berekor, dan dapat memiliki banyak struktur ekor.
Genom
Berbagai variasi struktur genom dapat dilihat di antara spesies virus; sebagai suatu kelompok, mereka mengandung lebih banyak keanekaragaman genom struktural daripada tanaman, hewan, archaea, atau bakteri. Ada jutaan jenis virus, meskipun hanya sekitar 5.000 jenis yang telah dijelaskan secara terperinci. Pada September 2015, basis data genom Virus NCBI memiliki lebih dari 75.000 sekuens genom lengkap, tetapi masih banyak lagi yang bisa ditemukan.
Virus memiliki genom DNA atau RNA dan masing-masing disebut virus DNA atau virus RNA. Sebagian besar virus memiliki genom RNA. Virus tanaman cenderung memiliki genom RNA untai tunggal dan bakteriofag cenderung memiliki genom DNA untai ganda.
Genom virus berbentuk lingkaran, seperti pada poliomavirus, atau linier, seperti pada adenovirus. Jenis asam nukleat tidak relevan dengan bentuk genom. Di antara virus RNA dan virus DNA tertentu, genom sering dibagi menjadi beberapa bagian yang terpisah, yang dalam hal ini disebut segmen. Untuk virus RNA, setiap segmen sering mengkode hanya satu protein dan biasanya ditemukan bersama dalam satu kapsid. Semua segmen tidak diharuskan berada dalam virion yang sama agar virus dapat menular, seperti yang ditunjukkan oleh virus brome mosaic dan beberapa virus tanaman lainnya.
Genom virus, terlepas dari jenis asam nukleat, hampir selalu berupa untai tunggal atau untai ganda. Genom beruntai tunggal terdiri dari asam nukleat yang tidak berpasangan, analog dengan setengah tangga yang terbelah di tengah. Genom beruntai ganda terdiri dari dua asam nukleat berpasangan komplementer, analog dengan tangga. Partikel-partikel virus dari beberapa famili virus, seperti yang dimiliki oleh Hepadnaviridae, mengandung genom yang sebagian-untaian ganda dan sebagian untai-tunggal.
Untuk sebagian besar virus dengan genom RNA dan beberapa dengan genom untai tunggal, untai tunggal dikatakan memiliki indra positif (disebut 'plus-untai') atau negatif-indera (disebut 'untai minus'), tergantung aktif jika mereka melengkapi viral load RNA (mRNA). RNA virus dengan indra positif memiliki arti yang sama dengan viral mRNA dan dengan demikian setidaknya sebagian darinya dapat segera diterjemahkan oleh sel inang.
RNA virus negatif-akal melengkapi mRNA dan karenanya harus dikonversi ke RNA positif-perasaan oleh RNA polimerase tergantung-RNA sebelum diterjemahkan. Nomenklatur DNA untuk virus dengan ssDNA genom rasa tunggal mirip dengan nomenklatur RNA, dalam hal itu ssDNA viral-strand positif identik secara berurutan dengan mRNA virus dan dengan demikian merupakan untai pengkodean, sedangkan ssDNA viral untai negatif merupakan pelengkap dari mRNA virus dan karenanya merupakan untai templat.
Beberapa jenis virus ssDNA dan ssRNA memiliki genom yang ambisense dalam transkripsi yang dapat terjadi pada kedua untai dalam intermediate replikasi beruntai ganda. Contohnya termasuk geminivirus, yang merupakan virus tanaman ssDNA dan arenavirus, yang merupakan virus ssRNA hewan.
Ukuran Genom
Ukuran genom sangat bervariasi antar spesies. Yang terkecil - virus ssDNA, keluarga Circoviridae - kode untuk hanya dua protein dan memiliki ukuran genom hanya dua kilobase, yang terbesar - pandoravirus - memiliki ukuran genom sekitar dua megabase yang mengkode sekitar 2.500 protein. Gen virus jarang memiliki intron dan sering disusun dalam genom sehingga saling tumpang tindih.
Secara umum, virus RNA memiliki ukuran genom yang lebih kecil daripada virus DNA karena tingkat kesalahan yang lebih tinggi saat bereplikasi, dan memiliki batas ukuran maksimum maksimum.Selain itu, kesalahan saat mereplikasi membuat virus tidak berguna atau tidak kompetitif.
Untuk mengimbanginya, virus RNA sering memiliki genom yang tersegmentasi, genom itu dipecah menjadi molekul yang lebih kecil, sehingga mengurangi kemungkinan kesalahan dalam genom komponen tunggal akan melumpuhkan seluruh genom.
Sebaliknya, virus DNA umumnya memiliki genom yang lebih besar karena tingginya kesetiaan enzim replikasi mereka. Virus DNA untai tunggal merupakan pengecualian terhadap aturan ini, karena laju mutasi untuk genom ini dapat mendekati kasus virus ssRNA yang ekstrem.
Mutasi Genetik
Virus mengalami perubahan genetik dengan beberapa mekanisme. Ini termasuk proses yang disebut penyimpangan antigenik di mana basis individu dalam DNA atau RNA bermutasi ke basis lain. Sebagian besar mutasi titik ini adalah "diam", mereka tidak mengubah protein yang dikode gen, tetapi yang lain dapat memberi keuntungan evolusioner seperti resistensi terhadap obat antivirus.
Pergeseran antigenik terjadi ketika ada perubahan besar dalam genom virus. Ini bisa merupakan hasil rekombinasi atau reassortment. Ketika ini terjadi dengan virus influenza, pandemi mungkin terjadi. Virus RNA sering ada sebagai quasispecies atau segerombolan virus dari spesies yang sama tetapi dengan urutan nukleosida genom yang sedikit berbeda. Quasispecies tersebut adalah target utama untuk seleksi alam.
Genom tersegmentasi memberi keuntungan evolusioner; berbagai jenis virus dengan genom tersegmentasi dapat mengocok dan menggabungkan gen dan menghasilkan virus progeni (atau keturunan) yang memiliki karakteristik unik. Ini disebut reassortment atau 'viral sex'.
Rekombinasi genetik adalah proses di mana untai DNA dipecah dan kemudian bergabung ke ujung molekul DNA yang berbeda. Ini dapat terjadi ketika virus menginfeksi sel secara bersamaan dan penelitian tentang evolusi virus telah menunjukkan bahwa rekombinasi telah merajalela pada spesies yang diteliti. Rekombinasi umum terjadi pada virus RNA dan DNA.
Siklus Replikasi
Populasi virus tidak tumbuh melalui pembelahan sel, karena mereka aselular. Sebagai gantinya, mereka menggunakan mesin dan metabolisme sel inang untuk menghasilkan banyak salinan dari diri mereka sendiri, dan mereka berkumpul di dalam sel. Ketika terinfeksi, sel inang dipaksa untuk dengan cepat menghasilkan ribuan salinan identik dari virus asli.
Siklus hidup mereka sangat berbeda antar spesies, tetapi ada enam tahapan dasar dalam siklus hidup mereka:
Attachment adalah pengikatan spesifik antara protein kapsid virus dan reseptor spesifik pada permukaan sel inang. Spesifisitas ini menentukan kisaran host dan jenis sel host dari virus. Sebagai contoh, HIV menginfeksi sejumlah terbatas leukosit manusia. Ini karena protein permukaannya, gp120, secara khusus berinteraksi dengan molekul CD4, reseptor kemokin, yang paling umum ditemukan pada permukaan Sel T CD4 +.
Mekanisme ini telah berkembang untuk mendukung virus-virus yang hanya menginfeksi sel-sel di mana mereka mampu mereplikasi. Keterikatan pada reseptor dapat menginduksi protein selubung virus untuk mengalami perubahan yang menghasilkan perpaduan selaput virus dan seluler, atau perubahan protein permukaan virus selubung yang memungkinkan virus untuk masuk.
Penetrasi mengikuti perlekatan: Virion memasuki sel inang melalui endositosis yang dimediasi reseptor atau fusi membran dalam proses yang sering dikenal sebagai entri virus. Infeksi sel tumbuhan dan jamur berbeda dari sel hewan. Tumbuhan memiliki dinding sel yang kaku yang terbuat dari selulosa, dan jamur merupakan salah satu dari kitin, sehingga sebagian besar virus dapat masuk ke dalam sel-sel ini hanya setelah trauma pada dinding sel.
Hampir semua virus tanaman (seperti virus mosaik tembakau) juga dapat berpindah langsung dari sel ke sel, dalam bentuk kompleks nukleoprotein beruntai tunggal, melalui pori-pori yang disebut plasmodesmata. Bakteri, seperti tanaman, memiliki dinding sel yang kuat sehingga virus harus dilanggar untuk menginfeksi sel.
Mengingat bahwa dinding sel bakteri jauh lebih tipis daripada dinding sel tanaman karena ukurannya yang jauh lebih kecil, beberapa virus telah mengembangkan mekanisme yang menyuntikkan genom mereka ke dalam sel bakteri di dinding sel, sementara kapsid virus tetap berada di luar.
Uncoating adalah suatu proses di mana kapsid virus dihilangkan: Ini mungkin oleh degradasi oleh enzim virus atau enzim inang atau dengan disosiasi sederhana; hasil akhirnya adalah pelepasan asam nukleat genomik virus.
Replikasi virus terutama melibatkan multiplikasi genom. Replikasi melibatkan sintesis viral messenger RNA (mRNA) dari gen "awal" (dengan pengecualian untuk virus RNA indera positif), sintesis protein virus, kemungkinan perakitan protein virus, kemudian replikasi genom virus yang dimediasi oleh ekspresi protein awal atau regulasi.
Ini dapat diikuti, untuk virus kompleks dengan genom yang lebih besar, oleh satu atau lebih putaran sintesis mRNA lebih lanjut: ekspresi gen "terlambat" pada umumnya adalah protein struktural atau virion.
Perakitan - Mengikuti perakitan-partikel partikel virus yang dimediasi-struktur, beberapa modifikasi protein sering terjadi. Pada virus seperti HIV, modifikasi ini (kadang-kadang disebut maturasi) terjadi setelah virus dilepaskan dari sel inang.
Pelepasan - Virus dapat dilepaskan dari sel inang dengan lisis, suatu proses yang membunuh sel dengan menghancurkan membran dan dinding selnya jika ada: ini adalah fitur dari banyak bakteri dan beberapa virus hewan. Beberapa virus menjalani siklus lisogenik di mana genom virus digabungkan dengan rekombinasi genetik ke tempat tertentu dalam kromosom inang.
Genom virus ini kemudian dikenal sebagai "provirus" atau, dalam kasus bakteriofag, "profage". Setiap kali tuan rumah membelah, genom virus juga direplikasi. Genom virus sebagian besar diam di dalam inang.
Pada titik tertentu, provirus atau profag dapat menimbulkan virus aktif, yang dapat melisiskan sel inang. Virus yang diselubungi (mis., HIV) biasanya dilepaskan dari sel inang dengan cara bertunas. Selama proses ini, virus memperoleh amplopnya, yang merupakan bagian modifikasi dari plasma inang atau membran internal lainnya.
Replikasi Genom
Materi genetik dalam partikel virus, dan metode replikasi materi, sangat bervariasi di antara berbagai jenis virus.
Virus DNA
Replikasi genom dari sebagian besar virus DNA terjadi di dalam inti sel. Jika sel memiliki reseptor yang sesuai pada permukaannya, virus-virus ini memasuki sel baik melalui fusi langsung dengan membran sel (mis., Virus herpes) atau, lebih biasanya oleh endositosis yang dimediasi reseptor.
Sebagian besar virus DNA sepenuhnya bergantung pada DNA dan mesin sintesis RNA sel inang, dan mesin pemrosesan RNA. Virus dengan genom yang lebih besar dapat mengkodekan banyak dari mesin ini sendiri. Dalam eukariota, genom virus harus melintasi membran nuklir sel untuk mengakses mesin ini, sedangkan pada bakteri hanya perlu memasuki sel.
Virus RNA
Replikasi virus RNA biasanya terjadi di sitoplasma. Virus RNA dapat ditempatkan ke dalam empat kelompok berbeda tergantung pada mode replikasi mereka. Polaritas (apakah itu dapat digunakan secara langsung atau tidak oleh ribosom untuk membuat protein) dari virus RNA untai tunggal sebagian besar menentukan mekanisme replikasi, kriteria utama lainnya adalah apakah materi genetik beruntai tunggal atau beruntai ganda. Semua virus RNA menggunakan enzim RNA replicase mereka sendiri untuk membuat salinan genomnya.
Membalikkan Transkrip Virus
Virus transkrip terbalik memiliki ssRNA (Retroviridae, Metaviridae, Pseudoviridae) atau dsDNA (Caulimoviridae, dan Hepadnaviridae) dalam partikel mereka. Membalikkan virus yang menyalin dengan genom RNA (retrovirus) menggunakan perantara DNA untuk mereplikasi, sedangkan mereka yang memiliki genom DNA (pararetrovirus) menggunakan perantara RNA selama replikasi genom.
Kedua jenis ini menggunakan reverse transcriptase, atau enzim DNA polimerase yang bergantung pada RNA, untuk melakukan konversi asam nukleat. Retrovirus mengintegrasikan DNA yang dihasilkan oleh transkripsi terbalik ke dalam genom inang sebagai provirus sebagai bagian dari proses replikasi; Pararetrovirus tidak, meskipun salinan genom terintegrasi dari pararetrovirus tanaman dapat menimbulkan virus menular.
Mereka rentan terhadap obat antivirus yang menghambat enzim reverse transcriptase, mis. AZT dan lamivudine. Contoh dari tipe pertama adalah HIV, yang merupakan retrovirus. Contoh dari tipe kedua adalah Hepadnaviridae, yang termasuk virus Hepatitis B.
Efek Sitopatik pada Sel Inang
Kisaran efek struktural dan biokimia yang dimiliki virus pada sel inang sangat luas. Ini disebut 'efek sitopatik'. Sebagian besar infeksi virus pada akhirnya menyebabkan kematian sel inang. Penyebab kematian termasuk lisis sel, perubahan pada membran permukaan sel dan apoptosis. Seringkali kematian sel disebabkan oleh penghentian aktivitas normalnya karena penekanan oleh protein spesifik virus, tidak semuanya merupakan komponen dari partikel virus.
Perbedaan antara sitopatik dan tidak berbahaya adalah bertahap. Beberapa virus, seperti virus Epstein-Barr, dapat menyebabkan sel berkembang biak tanpa menyebabkan keganasan, sementara yang lain, seperti papillomaviruses, merupakan penyebab kanker.
Infeksi Aktif dan Laten
Beberapa virus tidak menyebabkan perubahan nyata pada sel yang terinfeksi. Sel-sel di mana virus itu laten dan tidak aktif menunjukkan beberapa tanda infeksi dan sering berfungsi secara normal. Ini menyebabkan infeksi persisten dan virus sering tidak aktif selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun. Ini sering terjadi pada virus herpes.
Rentang Host
Virus sejauh ini merupakan entitas biologis paling melimpah di Bumi dan jumlahnya lebih banyak dari yang lainnya yang disatukan. Mereka menginfeksi semua jenis kehidupan seluler termasuk hewan, tumbuhan, bakteri dan jamur. Berbagai jenis virus hanya dapat menginfeksi rentang inang terbatas dan banyak yang spesifik spesies. Beberapa, seperti virus cacar misalnya, dapat menginfeksi hanya satu spesies, dalam hal ini manusia, dan dikatakan memiliki kisaran inang yang sempit.
Virus lain, seperti virus rabies, dapat menginfeksi spesies mamalia yang berbeda dan dikatakan memiliki jangkauan luas. Virus yang menginfeksi tanaman tidak berbahaya bagi hewan, dan sebagian besar virus yang menginfeksi hewan lain tidak berbahaya bagi manusia. Kisaran inang dari beberapa bakteriofag terbatas pada satu strain bakteri dan mereka dapat digunakan untuk melacak sumber wabah infeksi dengan metode yang disebut mengetik fag.
Klasifikasi
Klasifikasi berupaya menggambarkan keragaman virus dengan memberi nama dan mengelompokkannya berdasarkan kesamaan. Pada tahun 1962, André Lwoff, Robert Horne, dan Paul Tournier adalah yang pertama mengembangkan alat klasifikasi virus, berdasarkan sistem hierarki Linnaean. Sistem ini berdasarkan klasifikasi pada filum, kelas, ketertiban, keluarga, genus, dan spesies.
Virus dikelompokkan sesuai dengan sifat mereka bersama (bukan milik inang mereka) dan jenis asam nukleat yang membentuk genom mereka. Pada tahun 1966, Komite Internasional tentang Taksonomi Virus (ICTV) dibentuk.
Sistem yang diusulkan oleh Lwoff, Horne dan Tournier tidak pernah sepenuhnya diterima oleh ICTV karena virus berukuran genom kecil dan tingkat mutasi yang tinggi membuat sulit untuk menentukan nenek moyang mereka di luar ketertiban. Dengan demikian, klasifikasi Baltimore digunakan untuk melengkapi hierarki yang lebih tradisional.
Klasifikasi ICTV
Komite Internasional tentang Taksonomi Virus (ICTV) mengembangkan sistem klasifikasi saat ini dan menulis pedoman yang memberi bobot lebih besar pada sifat-sifat virus tertentu untuk menjaga keseragaman keluarga. Taksonomi terpadu (sistem universal untuk mengklasifikasikan virus) telah ditetapkan. Hanya sebagian kecil dari total keragaman virus yang telah diteliti.
Struktur taksonomi umum rentang takson yang sebenarnya digunakan (pada 2018) adalah sebagai berikut:
- Ranah (-viria)
- Subrealm (-vira)
- Filum (-viricota)
- Subphylum (-viricotina)
- Kelas (-viricetes)
- Pesan (-virales)
- Subordo (-virineae)
- Keluarga (-viridae)
- Subfamili (-virinae)
- Genus (-virus)
- Subgenus (-virus)
- Jenis
Pada 2018, 1 ranah, 1 filum, 2 subphyla, 6 kelas, 14 pesanan, 7 suborder, 150 keluarga, 79 subfamili, 1.019 genera, 59 subgenera, dan 5.560 spesies virus telah ditentukan oleh ICTV. Ranah Riboviria diakui sebagai ranah pertama pada 2018, dan filum, subphyla, dan kelas yang ada masing-masing dimiliki oleh Riboviria. Riboviria mencakup semua virus dan viroid RNA yang bereplikasi dengan menggunakan RNA polimerase yang bergantung pada RNA, yaitu Baltimore Groups III (dsRNA), IV ((+) ssRNA), dan V ((-) ssRNA).
Klasifikasi Baltimore
Klasifikasi virus Baltimore didasarkan pada mekanisme produksi mRNA. Virus harus menghasilkan mRNA dari genomnya untuk menghasilkan protein dan mereplikasi diri mereka sendiri, tetapi mekanisme berbeda digunakan untuk mencapai hal ini di setiap keluarga virus. Genom virus mungkin beruntai tunggal (ss) atau beruntai ganda (ds), RNA atau DNA, dan mungkin atau mungkin tidak menggunakan reverse transcriptase (RT). Selain itu, virus ssRNA dapat berupa indra (+) atau antisense (-). Klasifikasi ini menempatkan virus ke dalam tujuh kelompok:
- I: virus dsDNA (mis. Adenovirus, Herpesviruses, Poxviruses)
- II: virus ssDNA (+ untai atau "indera") DNA (mis. Parvoviruses)
- III: virus dsRNA (mis. Reoviruses)
- IV: (+) virus ssRNA (+ untai atau indra) RNA (mis. Coronaviruses, Picornaviruses, Togaviruses)
- V: (-) virus ssRNA (- untai atau antisense) RNA (mis. Orthomyxoviruses, Rhabdoviruses)
- VI: virus ssRNA-RT (+ untai atau indra) RNA dengan DNA perantara dalam siklus hidup (mis. Retrovirus)
- VII: dsDNA-RT virus DNA dengan RNA perantara dalam siklus hidup (mis. Hepadnaviruses)
Sebagai contoh klasifikasi virus, virus cacar air, varicella zoster (VZV), termasuk dalam urutan Herpesvirales, keluarga Herpesviridae, subfamili Alphaherpesvirinae, dan genus Varicellovirus. VZV berada di Grup I dari Klasifikasi Baltimore karena merupakan virus dsDNA yang tidak menggunakan reverse transcriptase.
Set lengkap virus dalam suatu organisme atau habitat disebut virome; misalnya, semua virus manusia membentuk virom manusia.
Berperan dalam Penyakit Manusia
Tinjauan tentang jenis utama infeksi virus dan spesies yang paling terkenal yang terlibat
Contoh penyakit manusia yang umum disebabkan oleh virus termasuk flu biasa, influenza, cacar air, dan luka dingin. Banyak penyakit serius seperti rabies, penyakit virus Ebola, AIDS (HIV), flu burung, dan SARS disebabkan oleh virus. Kemampuan relatif virus untuk menyebabkan penyakit dijelaskan dalam hal virulensi.
Penyakit lain sedang diselidiki untuk mengetahui apakah mereka memiliki virus sebagai agen penyebab, seperti kemungkinan koneksi antara human herpesvirus 6 (HHV6) dan penyakit neurologis seperti multiple sclerosis dan sindrom kelelahan kronis. Ada kontroversi mengenai apakah bornavirus, yang sebelumnya dianggap menyebabkan penyakit neurologis pada kuda, dapat menyebabkan penyakit kejiwaan pada manusia.
Virus memiliki mekanisme berbeda yang dengannya mereka menghasilkan penyakit dalam suatu organisme, yang sangat tergantung pada spesies virus. Mekanisme pada tingkat sel terutama meliputi lisis sel, kematian sel yang terbuka dan selanjutnya. Pada organisme multiseluler, jika cukup banyak sel mati, seluruh organisme akan mulai menderita efeknya.
Meskipun virus menyebabkan gangguan homeostasis yang sehat, yang mengakibatkan penyakit, mereka mungkin ada relatif tidak berbahaya dalam suatu organisme. Sebuah contoh akan mencakup kemampuan virus herpes simpleks, yang menyebabkan luka dingin, untuk tetap dalam keadaan tidak aktif di dalam tubuh manusia.
Ini disebut latensi dan merupakan karakteristik dari virus herpes, termasuk virus Epstein-Barr, yang menyebabkan demam kelenjar, dan virus varicella zoster, yang menyebabkan cacar air dan herpes zoster. Sebagian besar orang telah terinfeksi setidaknya satu dari jenis virus herpes ini. Virus laten ini kadang-kadang bermanfaat, karena keberadaan virus dapat meningkatkan kekebalan terhadap bakteri patogen, seperti Yersinia pestis.
Beberapa virus dapat menyebabkan infeksi seumur hidup atau kronis, di mana virus terus bereplikasi di dalam tubuh terlepas dari mekanisme pertahanan inang. Ini umum terjadi pada virus hepatitis B dan infeksi virus hepatitis C. Orang yang terinfeksi kronis dikenal sebagai pembawa, karena mereka berfungsi sebagai tempat penyimpanan virus menular. Pada populasi dengan proporsi pembawa yang tinggi, penyakit ini dikatakan endemik.
Epidemiologi
Epidemiologi virus adalah cabang ilmu kedokteran yang berhubungan dengan penularan dan pengendalian infeksi virus pada manusia. Penularan virus bisa vertikal, yang berarti dari ibu ke anak, atau horizontal, yang berarti dari orang ke orang. Contoh penularan vertikal termasuk virus hepatitis B dan HIV, di mana bayi lahir sudah terinfeksi virus.
Contoh lain yang lebih jarang, adalah virus varicella zoster, yang, meskipun menyebabkan infeksi yang relatif ringan pada anak-anak dan orang dewasa, dapat berakibat fatal bagi janin dan bayi yang baru lahir.
Transmisi horizontal adalah mekanisme penyebaran virus yang paling umum dalam populasi. Penularan dapat terjadi ketika: cairan tubuh dipertukarkan selama aktivitas seksual, misalnya, HIV; darah ditukar dengan transfusi yang terkontaminasi atau berbagi jarum, misalnya, hepatitis C; pertukaran air liur melalui mulut, mis., virus Epstein-Barr; makanan atau air yang terkontaminasi tertelan, misalnya, norovirus; aerosol yang mengandung virion dihirup, mis., virus influenza; dan vektor serangga seperti nyamuk menembus kulit inang, mis., demam berdarah.
Tingkat atau kecepatan penularan infeksi virus tergantung pada faktor-faktor yang mencakup kepadatan populasi, jumlah orang yang rentan, (yaitu, mereka yang tidak kebal), kualitas perawatan kesehatan dan cuaca.
Epidemiologi digunakan untuk memutus rantai infeksi pada populasi selama wabah penyakit virus. Langkah-langkah pengendalian digunakan yang didasarkan pada pengetahuan tentang bagaimana virus ditularkan. Penting untuk menemukan sumber, atau sumber, dari wabah dan untuk mengidentifikasi virus.
Setelah virus teridentifikasi, rantai penularannya terkadang dapat dipecah oleh vaksin. Ketika vaksin tidak tersedia, sanitasi dan desinfeksi bisa efektif. Seringkali, orang yang terinfeksi diisolasi dari komunitas yang lain, dan mereka yang telah terpapar virus ditempatkan di karantina. Untuk mengendalikan wabah penyakit kaki-dan-mulut pada sapi di Inggris pada tahun 2001, ribuan sapi disembelih. Sebagian besar infeksi virus pada manusia dan hewan lain memiliki masa inkubasi di mana infeksi tersebut tidak menimbulkan tanda atau gejala.
Periode inkubasi untuk penyakit virus berkisar dari beberapa hari hingga beberapa minggu, tetapi dikenal untuk sebagian besar infeksi. Agak tumpang tindih, tetapi terutama setelah masa inkubasi, ada periode menular, masa ketika individu atau hewan yang terinfeksi menular dan dapat menginfeksi orang atau hewan lain.
Ini juga dikenal karena banyak infeksi virus, dan pengetahuan tentang lamanya kedua periode itu penting dalam pengendalian wabah. Ketika wabah menyebabkan proporsi kasus yang luar biasa tinggi dalam suatu populasi, komunitas, atau wilayah, mereka disebut epidemi. Jika wabah menyebar ke seluruh dunia, mereka disebut pandemi.
Epidemi dan Pandemi
Pandemi adalah epidemi sedunia. Pandemik flu 1918, yang berlangsung sampai 1919, adalah pandemi influenza kategori 5 yang disebabkan oleh virus influenza A yang parah dan mematikan. Para korban seringkali adalah orang dewasa muda yang sehat, berbeda dengan kebanyakan wabah influenza, yang sebagian besar memengaruhi pasien remaja, manula, atau yang lemah.
Perkiraan yang lebih lama mengatakan itu menewaskan 40-50 juta orang, sementara penelitian yang lebih baru menunjukkan bahwa itu mungkin membunuh sebanyak 100 juta orang, atau 5% dari populasi dunia pada tahun 1918.
Meskipun pandemi virus jarang terjadi, HIV, yang berevolusi dari virus yang ditemukan pada monyet dan simpanse, telah menjadi pandemi sejak setidaknya tahun 1980-an. Selama abad ke-20 ada empat pandemi yang disebabkan oleh virus influenza dan yang terjadi pada tahun 1918, 1957 dan 1968 sangat parah. Sebagian besar peneliti percaya bahwa HIV berasal dari Afrika sub-Sahara selama abad ke-20; sekarang menjadi pandemi, dengan perkiraan 38,6 juta orang sekarang hidup dengan penyakit ini di seluruh dunia.
Program Gabungan PBB untuk HIV / AIDS (UNAIDS) dan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) memperkirakan bahwa AIDS telah membunuh lebih dari 25 juta orang sejak pertama kali diakui pada 5 Juni 1981, menjadikannya salah satu epidemi paling merusak dalam catatan. sejarah. Pada 2007 ada 2,7 juta infeksi HIV baru dan 2 juta kematian terkait HIV.
Beberapa patogen virus yang sangat mematikan adalah anggota Filoviridae. Filovirus adalah virus mirip filamen yang menyebabkan demam berdarah virus, dan termasuk virus ebola dan virus marburg. Virus Marburg, pertama kali ditemukan pada tahun 1967, menarik perhatian pers luas pada bulan April 2005 untuk wabah di Angola.
Penyakit virus Ebola juga menyebabkan wabah intermiten dengan tingkat kematian yang tinggi sejak 1976 ketika pertama kali diidentifikasi. Yang terburuk dan terkini adalah epidemi Afrika Barat 2013-2016.
Dengan pengecualian cacar, sebagian besar pandemi disebabkan oleh virus yang baru berevolusi. Virus "muncul" ini biasanya adalah mutan dari virus yang kurang berbahaya yang telah beredar sebelumnya baik pada manusia maupun hewan lain.
Sindrom pernapasan akut berat (SARS) dan sindrom pernapasan Timur Tengah (MERS) disebabkan oleh coronavirus tipe baru. Virus korona lain diketahui menyebabkan infeksi ringan pada manusia, sehingga virulensi dan penyebaran infeksi SARS yang cepat, yang pada Juli 2003 telah menyebabkan sekitar 8.000 kasus dan 800 kematian, tidak terduga dan sebagian besar negara tidak siap.
Virus korona terkait muncul di Wuhan, Cina pada November 2019 dan menyebar dengan cepat ke seluruh dunia. Diduga berasal dari kelelawar dan kemudian dinamai sindrom pernafasan akut akut coronavirus 2, infeksi dengan virus tersebut menyebabkan pandemi pada tahun 2020. Pembatasan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam masa damai telah ditempatkan pada perjalanan internasional, dan jam malam diberlakukan di beberapa kota besar di seluruh dunia
Kanker
Virus adalah penyebab kanker pada manusia dan spesies lainnya. Kanker virus hanya terjadi pada sebagian kecil orang yang terinfeksi (atau hewan). Virus kanker berasal dari berbagai keluarga virus, termasuk RNA dan virus DNA, sehingga tidak ada satu jenis "oncovirus" (istilah usang yang awalnya digunakan untuk mengubah retrovirus secara akut).
Perkembangan kanker ditentukan oleh berbagai faktor seperti imunitas inang dan mutasi pada inang. Virus yang diterima sebagai penyebab kanker pada manusia termasuk beberapa genotipe human papillomavirus, virus hepatitis B, virus hepatitis C, virus Epstein-Barr, herpesvirus terkait sarkoma Kaposi dan virus T-limfotropik manusia. Virus kanker manusia yang paling baru ditemukan adalah polyomavirus (Merkel cell polyomavirus) yang menyebabkan sebagian besar kasus kanker kulit langka yang disebut karsinoma sel Merkel.
Virus hepatitis dapat berkembang menjadi infeksi virus kronis yang mengarah ke kanker hati. Infeksi oleh virus T-limfotropik manusia dapat menyebabkan paraparesis spastik tropis dan leukemia sel T dewasa. Human papillomaviruses adalah penyebab kanker serviks, kulit, anus, dan penis.
Dalam Herpesviridae, herpesvirus terkait sarkoma Kaposi menyebabkan sarkoma Kaposi dan limfoma rongga tubuh Kaposi, dan virus Epstein-Barr menyebabkan limfoma Burkitt, limfoma Hodgkin, kelainan limfoproliferatif B, dan karsinoma nasofaring.
Poliomavirus sel merkel terkait erat dengan SV40 dan polyomavirus tikus yang telah digunakan sebagai model hewan untuk virus kanker selama lebih dari 50 tahun.
Tuan Rumah Mekanisme Pertahanan
Garis pertahanan pertama tubuh terhadap virus adalah sistem imun bawaan. Ini terdiri dari sel dan mekanisme lain yang mempertahankan inang dari infeksi dengan cara yang tidak spesifik. Ini berarti bahwa sel-sel sistem bawaan mengenali, dan merespons, patogen secara generik, tetapi, tidak seperti sistem kekebalan adaptif, sel tidak memberikan kekebalan yang tahan lama atau protektif pada inang.
Gangguan 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 atau molekulnya, yang segera berikatan dengan protein kompleks yang disebut pemain dadu yang memotong RNA menjadi potongan-potongan yang lebih kecil. Jalur biokimia, kompleks RISC, diaktifkan, yang memastikan kelangsungan hidup sel dengan merendahkan mRNA virus.
Rotavirus telah berevolusi untuk menghindari mekanisme pertahanan ini dengan tidak melepas sepenuhnya di dalam sel, dan melepaskan mRNA yang baru diproduksi melalui pori-pori di kapsid dalam partikel. DsRNA genomik mereka tetap terlindungi di dalam inti virion.
Ketika sistem kekebalan adaptif vertebrata bertemu virus, ia menghasilkan antibodi spesifik yang mengikat virus dan sering membuatnya tidak menular. Ini disebut kekebalan humoral. Dua jenis antibodi penting. Yang pertama, yang disebut IgM, sangat efektif untuk menetralkan virus tetapi diproduksi oleh sel-sel sistem kekebalan tubuh hanya selama beberapa minggu. Yang kedua, disebut IgG, diproduksi tanpa batas. Kehadiran IgM dalam darah inang digunakan untuk menguji infeksi akut, sedangkan IgG mengindikasikan infeksi di masa lalu. Antibodi IgG diukur ketika tes imunitas dilakukan.
Antibodi dapat terus menjadi mekanisme pertahanan yang efektif bahkan setelah virus berhasil masuk ke sel inang. Sebuah protein yang ada di dalam sel, yang disebut TRIM21, dapat menempel pada antibodi di permukaan partikel virus. Hal ini memicu kehancuran virus selanjutnya oleh enzim dari sistem proteosom sel.
Dua partikel rotavirus berbentuk bola, satu dilapisi dengan antibodi yang terlihat seperti banyak burung kecil, yang ditempatkan secara teratur di permukaan virus.
Dua rotavirus: yang di sebelah kanan dilapisi dengan antibodi yang mencegah perlekatan pada sel dan menginfeksi mereka.
Pertahanan kedua vertebrata terhadap virus disebut kekebalan yang diperantarai sel dan melibatkan 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 'pembunuh T' dan sel-T-spesifik virus berkembang biak. Sel-sel seperti makrofag adalah spesialis pada presentasi antigen ini.
Produksi interferon adalah mekanisme pertahanan tuan rumah yang penting. Ini adalah hormon yang diproduksi oleh tubuh ketika virus hadir. Perannya dalam kekebalan sangat kompleks; akhirnya menghentikan virus dari reproduksi dengan membunuh sel yang terinfeksi dan tetangga dekatnya.
Tidak semua infeksi virus menghasilkan respons imun protektif dengan cara ini. HIV menghindari sistem kekebalan dengan secara konstan mengubah urutan asam amino dari protein pada permukaan virion. Ini dikenal sebagai "lolos mutasi" karena epitop virus lolos dari pengakuan oleh respon imun inang.
Virus persisten ini mengelak dari kontrol kekebalan tubuh dengan sekuestrasi, blokade presentasi antigen, resistensi sitokin, penghindaran aktivitas sel pembunuh alami, melarikan diri dari apoptosis, dan pergeseran antigenik. Virus lain, yang disebut 'virus neurotropik', disebarluaskan oleh penyebaran saraf di mana sistem kekebalan tubuh mungkin tidak dapat menjangkau mereka.
Pencegahan dan Perawatan
Karena virus menggunakan jalur metabolisme vital dalam sel inang untuk bereplikasi, mereka sulit untuk dihilangkan tanpa menggunakan obat yang menyebabkan efek toksik pada sel inang secara umum. Pendekatan medis yang paling efektif untuk penyakit virus adalah vaksinasi untuk memberikan kekebalan terhadap infeksi, dan obat antivirus yang secara selektif mengganggu replikasi virus.
Vaksin
Vaksinasi adalah cara yang murah dan efektif untuk mencegah infeksi oleh virus. Vaksin digunakan untuk mencegah infeksi virus jauh sebelum ditemukannya virus yang sebenarnya. Penggunaannya telah menghasilkan penurunan dramatis dalam morbiditas (penyakit) dan mortalitas (kematian) yang terkait dengan infeksi virus seperti polio, campak, gondok dan rubela.
Infeksi cacar telah diberantas. Vaksin tersedia untuk mencegah lebih dari tiga belas infeksi virus pada manusia, dan lebih banyak digunakan untuk mencegah infeksi virus pada hewan. Vaksin dapat terdiri dari virus yang dilemahkan atau dibunuh, atau protein virus (antigen). Vaksin hidup mengandung bentuk virus yang lemah, yang tidak menyebabkan penyakit tetapi, bagaimanapun, memberi kekebalan.
Virus semacam itu disebut dilemahkan. Vaksin hidup bisa berbahaya ketika diberikan kepada orang dengan kekebalan yang lemah (yang digambarkan sebagai immunocompromised), karena pada orang-orang ini, virus yang melemah dapat menyebabkan penyakit aslinya. Bioteknologi dan teknik rekayasa genetika digunakan untuk memproduksi vaksin subunit.
Vaksin ini hanya menggunakan protein kapsid dari virus. Vaksin hepatitis B adalah contoh dari jenis vaksin ini. Vaksin subunit aman untuk pasien yang mengalami gangguan kekebalan karena tidak dapat menyebabkan penyakit. Vaksin virus demam kuning, jenis yang dilemahkan yang disebut 17D, mungkin merupakan vaksin yang paling aman dan paling efektif yang pernah dihasilkan.
Obat antivirus
Obat antivirus sering merupakan analog nukleosida (blok pembangun DNA palsu), yang secara tidak sengaja dimasukkan oleh virus ke dalam genomnya selama replikasi. Siklus hidup virus kemudian dihentikan karena DNA yang baru disintesis tidak aktif. Ini karena analog ini tidak memiliki gugus hidroksil, yang, bersama dengan atom fosfor, terhubung bersama untuk membentuk "tulang punggung" yang kuat dari molekul DNA. Ini disebut pemutusan rantai DNA.
Contoh analog nukleosida adalah asiklovir untuk infeksi virus Herpes simplex dan lamivudine untuk infeksi virus HIV dan hepatitis B. Aciclovir adalah salah satu obat antivirus tertua dan paling sering diresepkan. Obat antivirus lain yang digunakan menargetkan berbagai tahap siklus hidup virus. HIV tergantung pada enzim proteolitik yang disebut HIV-1 protease agar dapat sepenuhnya menular. Ada kelas besar obat yang disebut protease inhibitor yang menonaktifkan enzim ini.
Hepatitis C disebabkan oleh virus RNA. Pada 80% orang yang terinfeksi, penyakit ini kronis, dan tanpa pengobatan, mereka terinfeksi selama sisa hidup mereka. Sekarang ada pengobatan efektif yang menggunakan obat analog nukleosida ribavirin yang dikombinasikan dengan interferon. Pengobatan pembawa kronis virus hepatitis B dengan menggunakan strategi yang sama menggunakan lamivudine telah dikembangkan.
Infeksi Pada Spesies Lain
Virus menginfeksi semua kehidupan seluler dan, meskipun virus terjadi secara universal, masing-masing spesies seluler memiliki kisaran spesifik sendiri yang sering hanya menginfeksi spesies itu. Beberapa virus, yang disebut satelit, hanya dapat bereplikasi di dalam sel yang telah terinfeksi oleh virus lain.
Virus Hewan
Virus adalah patogen penting dari ternak. Penyakit seperti penyakit kaki-dan-mulut dan bluetongue disebabkan oleh virus. Hewan pendamping seperti kucing, anjing, dan kuda, jika tidak divaksinasi, rentan terhadap infeksi virus yang serius.
Canine parvovirus disebabkan oleh virus DNA kecil dan infeksi sering fatal pada anak anjing. Seperti semua invertebrata, lebah madu rentan terhadap banyak infeksi virus. Sebagian besar virus hidup berdampingan secara tidak berbahaya di inangnya dan tidak menyebabkan tanda atau gejala penyakit.
Virus Tanaman
Ada banyak jenis virus tanaman, tetapi seringkali hanya menyebabkan kehilangan hasil, dan tidak ekonomis untuk mencoba mengendalikannya. Virus tanaman sering menyebar dari tanaman ke tanaman oleh organisme, yang dikenal sebagai vektor. Ini biasanya serangga, tetapi beberapa jamur, cacing nematoda, dan organisme bersel tunggal telah terbukti vektor.
Ketika pengendalian infeksi virus tanaman dianggap ekonomis, untuk buah-buahan abadi, misalnya, upaya terkonsentrasi pada membunuh vektor dan menghilangkan inang alternatif seperti gulma. Virus tanaman tidak dapat menginfeksi manusia dan hewan lain karena mereka hanya dapat bereproduksi di sel tumbuhan hidup.
Tumbuhan memiliki mekanisme pertahanan yang rumit dan efektif terhadap virus. Salah satu yang paling efektif adalah keberadaan gen resistensi (R). Setiap gen R memberikan resistensi terhadap virus tertentu dengan memicu area lokal kematian sel di sekitar sel yang terinfeksi, yang sering dapat dilihat dengan mata tanpa bantuan sebagai bintik besar.
Ini menghentikan infeksi agar tidak menyebar. Gangguan RNA juga merupakan pertahanan yang efektif pada tanaman. Ketika terinfeksi, tanaman sering menghasilkan desinfektan alami yang membunuh virus, seperti asam salisilat, oksida nitrat, dan molekul oksigen reaktif.
Partikel virus tanaman atau partikel yang menyerupai virus (VLP) memiliki aplikasi dalam bioteknologi dan nanoteknologi. Kapsul dari sebagian besar virus tanaman adalah struktur sederhana dan kuat dan dapat diproduksi dalam jumlah besar baik oleh infeksi tanaman atau melalui ekspresi dalam berbagai sistem heterolog. Partikel virus tanaman dapat dimodifikasi secara genetik dan kimia untuk merangkum bahan asing dan dapat dimasukkan ke dalam struktur supramolekul untuk digunakan dalam bioteknologi.
Virus Bakteri
Bacteriophages adalah kelompok virus yang umum dan beragam dan merupakan entitas biologis paling melimpah di lingkungan perairan, ada sepuluh kali lebih banyak dari virus ini di lautan daripada bakteri, mencapai level 250.000.000 bakteriofag per mililiter air laut. Virus ini menginfeksi bakteri tertentu dengan mengikat molekul reseptor permukaan dan kemudian memasuki sel. Dalam waktu singkat, dalam beberapa kasus hanya beberapa menit, bakteri polimerase mulai menerjemahkan mRNA virus menjadi protein.
Protein ini kemudian menjadi virion baru di dalam sel, protein pembantu, yang membantu perakitan virion baru, atau protein yang terlibat dalam lisis sel. Enzim virus membantu pemecahan membran sel, dan, dalam kasus fag T4, hanya dalam waktu dua puluh menit setelah injeksi lebih dari tiga ratus fag dapat dilepaskan.
Cara utama bakteri mempertahankan diri dari bakteriofag adalah dengan memproduksi enzim yang merusak DNA asing. Enzim-enzim ini, yang disebut restriksi endonuklease, memotong DNA virus yang disuntikkan bakteriofag ke dalam sel bakteri.
Bakteri juga mengandung sistem yang menggunakan urutan CRISPR untuk mempertahankan fragmen genom virus tempat bakteri bersentuhan di masa lalu, yang memungkinkan mereka untuk memblokir replikasi virus melalui bentuk interferensi RNA. Sistem genetik ini memberi bakteri kekebalan yang didapat terhadap infeksi.
Virus Archaeal
Beberapa virus bereplikasi dalam archaea: ini adalah virus DNA beruntai ganda dengan bentuk yang tidak biasa dan terkadang unik. Virus-virus ini telah dipelajari secara terinci dalam arkaea termofilik, khususnya pesanan Sulfolobales dan Thermoproteales. Pertahanan terhadap virus-virus ini melibatkan gangguan RNA dari sekuens DNA berulang dalam genom archaean yang terkait dengan gen virus.
Kebanyakan archaea memiliki sistem CRISPR-Cas sebagai pertahanan adaptif terhadap virus. Ini memungkinkan archaea untuk mempertahankan bagian-bagian DNA virus, yang kemudian digunakan untuk menargetkan dan menghilangkan infeksi berikutnya oleh virus menggunakan proses yang mirip dengan gangguan RNA.
Berperan dalam Ekosistem Perairan
Virus adalah entitas biologis paling melimpah di lingkungan perairan. Ada sekitar sepuluh juta di antaranya dalam satu sendok teh air laut. Sebagian besar virus ini adalah bakteriofag yang menginfeksi bakteri heterotrof dan cyanofag yang menginfeksi cyanobacteria dan sangat penting untuk pengaturan ekosistem air asin dan air tawar.
Bakteriofag tidak berbahaya bagi tanaman dan hewan, dan penting untuk pengaturan ekosistem laut dan air tawar adalah agen mortalitas penting fitoplankton, basis rantai makanan di lingkungan perairan. Mereka menginfeksi dan menghancurkan bakteri dalam komunitas mikroba akuatik, dan merupakan salah satu mekanisme daur ulang karbon dan nutrisi yang penting di lingkungan laut.
Molekul organik yang dilepaskan dari sel bakteri mati merangsang pertumbuhan bakteri dan alga segar, dalam proses yang dikenal sebagai shunt virus. Secara khusus, lisis bakteri oleh virus telah terbukti meningkatkan siklus nitrogen dan merangsang pertumbuhan fitoplankton. Aktivitas virus juga dapat mempengaruhi pompa biologis, proses di mana karbon diasingkan di laut dalam.
Mikroorganisme merupakan lebih dari 90% biomassa di laut. Diperkirakan virus membunuh sekitar 20% dari biomassa ini setiap hari dan ada 10 hingga 15 kali lebih banyak virus di lautan daripada bakteri dan archaea. Virus juga merupakan agen utama yang bertanggung jawab atas penghancuran fitoplankton termasuk mekar ganggang yang berbahaya, Jumlah virus di lautan semakin menurun di lepas pantai dan semakin dalam ke dalam air, di mana terdapat lebih sedikit organisme inang.
Pada Januari 2018, para ilmuwan melaporkan bahwa 800 juta virus, terutama yang berasal dari laut, diendapkan setiap hari dari atmosfer bumi ke setiap meter persegi permukaan planet, sebagai hasil dari aliran atmosfer virus global, yang bersirkulasi di atas sistem cuaca, tetapi di bawah ketinggian perjalanan maskapai biasa, mendistribusikan virus di seluruh planet ini.
Seperti organisme apa pun, mamalia laut rentan terhadap infeksi virus. Pada tahun 1988 dan 2002, ribuan anjing laut pelabuhan dibunuh di Eropa oleh virus phocine distemper. Banyak virus lain, termasuk calicivirus, herpesvirus, adenovirus, dan parvovirus, beredar di populasi mamalia laut.
Peran dalam Evolusi
Virus adalah cara alami yang penting untuk mentransfer gen antara spesies yang berbeda, yang meningkatkan keragaman genetik dan mendorong evolusi. Diperkirakan bahwa virus memainkan peran sentral dalam evolusi awal, sebelum diversifikasi nenek moyang bersama universal terakhir menjadi bakteri, archaea, dan eukariota. Virus masih merupakan salah satu reservoir terbesar dari keragaman genetik yang belum dijelajahi di Bumi.
Aplikasi
Ilmu Kehidupan dan Kedokteran
Virus penting untuk mempelajari biologi molekuler dan sel karena mereka menyediakan sistem sederhana yang dapat digunakan untuk memanipulasi dan menyelidiki fungsi sel. Penelitian dan penggunaan virus telah memberikan informasi berharga tentang aspek biologi sel.
Sebagai contoh, virus telah berguna dalam studi genetika dan membantu pemahaman kita tentang mekanisme dasar genetika molekuler, seperti replikasi DNA, transkripsi, pemrosesan RNA, terjemahan, transportasi protein, dan imunologi.
Para ahli genetika sering menggunakan virus sebagai vektor untuk memasukkan gen ke dalam sel yang sedang mereka pelajari. Ini berguna untuk membuat sel menghasilkan zat asing, atau untuk mempelajari efek memasukkan gen baru ke dalam genom. Dengan cara yang sama, viroterapi menggunakan virus sebagai vektor untuk mengobati berbagai penyakit, karena mereka dapat secara spesifik menargetkan sel dan DNA.
Ini menunjukkan penggunaan yang menjanjikan dalam pengobatan kanker dan terapi gen. Ilmuwan Eropa Timur telah menggunakan terapi fag sebagai alternatif untuk antibiotik selama beberapa waktu, dan minat dalam pendekatan ini meningkat, karena tingginya tingkat resistensi antibiotik sekarang ditemukan pada beberapa bakteri patogen.
Ekspresi protein heterolog oleh virus adalah dasar dari beberapa proses pembuatan yang saat ini sedang digunakan untuk produksi berbagai protein seperti antigen vaksin dan antibodi. Proses industri baru-baru ini dikembangkan menggunakan vektor virus dan sejumlah protein farmasi saat ini sedang dalam uji pra-klinis dan klinis.
Viroterapi
Viroterapi melibatkan penggunaan virus yang dimodifikasi secara genetik untuk mengobati penyakit. [260] Virus telah dimodifikasi oleh para ilmuwan untuk bereproduksi dalam sel kanker dan menghancurkannya tetapi tidak menginfeksi sel sehat. Talimogene laherparepvec (T-VEC), misalnya, adalah virus herpes simpleks yang dimodifikasi yang telah memiliki gen, yang diperlukan untuk mereplikasi virus dalam sel sehat, dihapus dan diganti dengan gen manusia (GM-CSF) yang merangsang kekebalan.
Ketika virus ini menginfeksi sel-sel kanker, ia menghancurkan mereka dan dengan melakukan itu keberadaan gen GM-CSF menarik sel-sel dendritik dari jaringan tubuh di sekitarnya. Sel-sel dendritik memproses sel-sel kanker yang mati dan menyajikan komponen-komponennya ke sel-sel lain dari sistem kekebalan tubuh.
Setelah menyelesaikan uji klinis yang berhasil, virus ini memperoleh persetujuan untuk pengobatan melanoma pada akhir 2015. Virus yang telah diprogram ulang untuk membunuh sel kanker disebut virus oncolytic.
Ilmu Material dan Nanoteknologi
Tren saat ini dalam nanoteknologi menjanjikan untuk membuat penggunaan virus jauh lebih fleksibel. Dari sudut pandang ilmuwan bahan, virus dapat dianggap sebagai partikel nano organik. Permukaan mereka membawa alat khusus yang dirancang untuk melintasi penghalang sel inang mereka. Ukuran dan bentuk virus serta jumlah dan sifat kelompok fungsional pada permukaannya didefinisikan secara tepat.
Dengan demikian, virus biasanya digunakan dalam ilmu material sebagai perancah untuk modifikasi permukaan yang terkait secara kovalen. Kualitas virus tertentu adalah bahwa mereka dapat disesuaikan dengan evolusi terarah. Teknik kuat yang dikembangkan oleh ilmu kehidupan menjadi dasar dari pendekatan rekayasa terhadap bahan nano, membuka berbagai aplikasi yang jauh melampaui biologi dan kedokteran.
Karena ukuran, bentuk, dan struktur kimia yang terdefinisi dengan baik, virus telah digunakan sebagai templat untuk mengatur bahan pada skala nano. Contoh terbaru termasuk pekerjaan di Laboratorium Penelitian Angkatan Laut di Washington, D.C., menggunakan partikel virus Cowpea mosaik (CPMV) untuk memperkuat sinyal dalam sensor berbasis microarray DNA.
Dalam aplikasi ini, partikel virus memisahkan pewarna fluoresens yang digunakan untuk pensinyalan untuk mencegah pembentukan dimer non-fluoresen yang bertindak sebagai quencher. Contoh lain adalah penggunaan CPMV sebagai papan tempat memotong roti nano untuk elektronik molekuler.
Virus Sintetis
Banyak virus dapat disintesis de novo ("dari awal") dan virus sintetis pertama dibuat pada tahun 2002. Meskipun agak kesalahpahaman, itu bukan virus yang sebenarnya disintesis, melainkan genom DNA-nya (dalam kasus virus DNA), atau salinan cDNA genomnya (dalam kasus virus RNA). Bagi banyak keluarga virus, DNA sintetis RNA atau telanjang (sekali diubah secara enzimatis kembali dari cDNA sintetis) adalah infeksius ketika dimasukkan ke dalam sel.
Artinya, mereka mengandung semua informasi yang diperlukan untuk menghasilkan virus baru. Teknologi ini sekarang digunakan untuk menyelidiki strategi vaksin baru. Kemampuan untuk mensintesis virus memiliki konsekuensi yang luas, karena virus tidak lagi dapat dianggap punah, selama informasi dari urutan genomnya diketahui dan sel permisif tersedia. Pada November 2017, sekuens genom lengkap dari 7454 virus berbeda, termasuk cacar, tersedia untuk umum dalam database online yang dikelola oleh National Institutes of Health.
Senjata
Kemampuan virus untuk menyebabkan epidemi yang menghancurkan di masyarakat manusia telah menyebabkan kekhawatiran bahwa virus dapat dipersenjatai untuk perang biologis. Kekhawatiran lebih lanjut diangkat oleh keberhasilan rekreasi virus influenza 1918 yang terkenal di laboratorium.
Virus cacar menghancurkan banyak masyarakat sepanjang sejarah sebelum diberantas. Hanya ada dua pusat di dunia yang disahkan oleh WHO untuk menyimpan stok virus cacar: Pusat Penelitian Negara Virologi dan Bioteknologi VECTOR di Rusia dan Pusat Pengendalian dan Pencegahan Penyakit di Amerika Serikat. Ini dapat digunakan sebagai senjata, karena vaksin untuk cacar terkadang memiliki efek samping yang parah, tidak lagi digunakan secara rutin di negara mana pun. Dengan demikian, sebagian besar populasi manusia modern hampir tidak memiliki resistensi terhadap cacar dan akan rentan terhadap virus.
Referensi:
https://en.wikipedia.org/wiki/Virus