kuliah-3_struktur-virologi-tumbuhan

STRUKTUR VIROLOGI
TUMBUHAN
By Irda Safni
StrukturVirus
• Size range –
– most <0.2 μm; requires electron microscope
StrukturVirus
Karakteristik skala
ukuran adalah 30100 nm.
Susunannya sangat
simetris
(Baker et al.)
Viruses
Susunan Partikel Virus
•mengandung DNA atau RNA
Streptococcus
•membentuk paket pelindung
E. coli
•mengirmkan bahan genetika
•Masuk, bereplikasi, keluar
dari inangnya
•Langsung menjadi mesin sel
inangnya
Yeast Cell
Istilah Komponen Virus
Kapsid: kulit luar protein yang melingkupi asam
nukleat
Kapsomer: unit morfologi yang dilihat dari
permukaan partikel dan mewakili klaster unit
struktur
Nukleokapsid (core): asam nukleat virus yang
dibungkus oleh pelindung kapsid protein
 Amplop (envelope/viral membrane): zat lemak
berlapis yang mengandung glikoprotein virus. Tidak
semua virus memiliki amplop, beberapa virus
hanya terdiri dari nuklekapsid.
 Virion : partikel lengkap partikel virus
Struktur Virus
1. Mengandung DNA atau RNA
2. Mengandung pelindung protein
(kapsid)
3. Reseptor – pada kapsid yang
menentukan sel apa yang dapat diinfeksi
dan bagaimana virus menginfeksi sel
Struktur Virus
Inner core nucleic acid
 Mengandung bahan genetika (DNA atau RNA)
Outer core nucleic acid
mengelilingi virus (Kapsid)
 mengadung reseptor
Struktur virus yang tidak dijumpai pada setiap virus
Envelope
Tail, end plate, tail fibres
• Mengelilingi beberapa virus
hewan
• Terbuat dari membran inang
• Hanya pada Bacteriophage
Capsid & Envelope
Non-enveloped
Helical
Icosahedral
Capsid:
•Protect viral nucleic acid
•Interact with the nucleic acid for
packaging
•Interact with vector for specific
transmission
•Interact with host receptors for entry to
cell and to release of nucleic acid
Enveloped
Envelope:
•Made from host cell
membrane (plasma, ER
or Golgi)
•Fuse for Entry
Struktur Umum Virus
• Capsid
– Semua virus mempunyai kapsid - protein yang
melindungi asam nukleatnya.
– Setiap kapsid disusun dari subunit yang
identik, disebut Capsomer, yang tersusun dari
protein.
– Kapsid bersama dengan asam nukleat
disebut nucleoscapsid.
Capsid Virus
Fungsi Capsid:
1. Melindungi genom dari atmosfer (termasuk sinar UV yang
merusak, nucleases yang bocor atau disekresikan oleh sel).
2. Protein yang menempel pada virus dan berinteraksi dengan
reseptor untuk memulai infeksi.
3. Mengantar genom dalam bentuk infeksi.
Secara sederhana “membuang” genom ke sitoplasma
(kebanyakan virus +ssRNA) atau berfungsi sebagai inti
untuk replikasi (retrovirus dan rotavirus).
Capsid Virus
• Jika1 protein untuk1 capsid:
– Dibutuhkan > 18.000 asam amino.
– Dibutuhkan > 54.000 nukleotida.
– Virus kecil memiliki maksimum 5.000 nukleotida.
• Harus menggunakan banyak kopi dari 1 atau
beberapa protein.
• Sangat simetri
– Minimalisasi # interaksi subunit yang berbeda
menyangkut penggabungan.
– Protein lebih sederhana.
– Penggabungan sendiri.
Bentuk Virus
 Kira-kira
½ dari semua virus tumbuhan
yang telah diketahui berbentuk
memanjang (benang berputar atau
batang keras).
 Kira-kira ½ dari semua virus tumbuhan
berbentuk bola (isometris atau
polyhedral).
 Beberapa virus berbentuk basilus
silindris-menyerupai batang.
Bentuk Virus
• CUBIC (Icosahedral/polyhedral):
Spherical, amount of nucleic acid that
can be packaged is limited by the
number of capsomers and the size of
the viral particle
E.g. Papilloma virus
Bentuk Virus
• HELICAL:
Rod shaped, varying widths and specific
architectures; no theoretical limit to the
amount of nucleic acid that can be
packaged
Bentuk Virus
• BACTERIOPHAGE
Polyhedral-shape head cylindrical
tail leglike fibres
Cubic (Icosahedral)
• Susunan Icosahedral adalah struktur virus yang
khas
• Suatu cosahedron memiliki 20 sisi segitiga, 12
sudut, dan 5:3:2 axis simetri rotasi
Helical
• Organized around a single axis (the “helix axis”)
• Probably evolved along with other helical structures
like
DNA,  -helix, etc.
• Allow flexibility (bending)
• Helical viruses form a closely related spring like
helix instead. The best studied: TMV but many
animal viruses and phage use this general
arrangement.
– Note-all animal viruses that are helical are
enveloped, unlike many of the phage and plant
viruses.
• Most helixes are formed by a single major protein
arranged with a constant relationship to each other
(amplitude and pitch).
Helical symmetry
• Tobacco mosaic virus is typical, well-studied example
• Each particle contains only a single molecule of RNA (6395 nucleotide
residues) and 2130 copies of the coat protein subunit (158 amino acid
residues; 17.3 kilodaltons)
– TMV protein subunits + nucleic acid will self-assemble in vitro in a
energy-independent fashion
• Self-assembly also occurs in the absence of RNA
TMV rod is 18 nm x 300 nm
Komposisi Utama Virus
1.
Protein  adalah 60-95% terdiri dari virion

Sama untuk setiap jenis virus tetapi bervariasi dari satu
virus dgn virus lain


Subunit TMV - 158 asam amino dgn massa 17,600 Dalton
(17.6 kDa, kd atau K)
TYMV – 20,600 Dalton protein
2. Asam nukleat  adalah 5-40% virion
Sphererical viruses: 20-40%
• Helical viruses : 5-6%
•
Komposisi Utama Virus



Asam Nukleat (5-40%) mewakili bahan
genetika, sangat diperlukan untuk replikasi
Asam Nukleat sendiri cukup untuk replikasi
virus
Protein (60-95%) melindungi genom virus
dari:



degradasi
Fasilitasi pergerakan melalui inang dan
transmisi dari satu inang ke inang lainnya.
Small ribosomal subunit
Large ribosomal subunit
Persentase protein pada beberapa virus
Persentase protein pada beberapa virus
Virus
n/a (%)
Protein (%)
TMV
5
95
PVX
6
94
PVY
5
95
CpMV
31-33
67-69
CMV
18
82
TRSV
40
60
Komposisi Tambahan Virus
Lemak
- Lemak virus berasal dari membran sel inang.
- Tersusun dari phospholipids (50 - 60%) dan sisanya lemak kolesterol.
- Lapisan ganda lemak dai membran sel inang mengelilingi virion dari
virus yang memiliki amplop juga memiliki protein virus dan glikoprotein,
seperti karakteristik duri dari beebrapa virus yang memiliki amplop.
- Komposisi virus secara keseluruhan dari virus yang memiliki amplop:
kira-kira 20 - 35% dari berat kering. Sisanya terbagi antara asam nukleat
dan protein.
Komposisi Tambahan Virus
Karbohidrat
- Karbohidrat virus hadir sebagai oligosakarida, rantai sisi dari
glycoproteins, glycolipids, dan mucopolysaccharide.
- Komposisi karbohidrat sesuai dengan komposisi karbohidrat
sel inang. Tetapi biasanya glycoproteins
Mempunyai sebuah untaian N– atau O- glycosidic .
- Karbohidrat virus biasanya dijumpai di amplop.
- Beberapa virus kompleks mengandung internal glycoproteins
atau glycosylated capsid proteins.
BROME MOSAIC VIRUS
•Type
member of the
Bromovirus genus, family
Bromoviridae
•Virions are nonenveloped
icosohedrals (T=3), 26 nm
in diameter, contain 22%
nucleic acid and 78% protein
•BMV genome is composed
of three positive sense RNAs
separately encapsidated
RNA1 RNA2 RNA3
RNA4
Francki, Milne & Hatta. 1985 Atlas of Plant Viruses, vol. I.
Three-dimensional image of Turnip yellow mosaic virus (TYMV)
reconstructed from EM
Tobacco mosaic virus
First virus crystallized (1946 Stanley was
awarded the Nobel prize).
 First
demonstration of
infectious
RNA
(1950s).
 First virus to be shown to consist of RNA
and protein.
 First
virus characterized
by
X-ray
crystallography to show a helical structure.
 First
virus genome
to
be completely
sequenced.

Tobacco mosaic virus (TMV), 300 nm
Potato virus Y (PVY), 740 nm
Maize streak virus,
Geminiviridae
Cocoa swollen shoot virus,
Badnavirus