Organisasi Genom Virus dan Asam Nukleat

Genom virus adalah asam nukleat yang membawa informasi genetik virus, dan virus sangat luar biasa karena keragaman kimiawi genom yang mereka gunakan. Suatu genom dapat berupa DNA atau RNA, beruntai tunggal atau beruntai ganda, berpolaritas positif atau negatif, dan dikemas sebagai satu molekul atau beberapa segmen. Sifat-sifat ini menentukan bagaimana genom direplikasi dan diekspresikan, serta membentuk kriteria utama klasifikasi virus berbasis genom.

Definition

Organisasi genom virus mengacu pada sifat kimiawi, untaian, polaritas, dan susunan asam nukleat yang mengkode virus, sifat-sifat yang menentukan strategi replikasi dan ekspresinya serta mendasari klasifikasi berbasis genom.

Scope

Entri ini mencakup variasi kimiawi dan struktural genom virus: jenis asam nukleat (DNA versus RNA), untaian, polaritas (sense), segmentasi dan ukuran genom, serta konsekuensi dari fitur-fitur ini terhadap strategi replikasi dan sifat genom RNA yang rentan kesalahan. Ini adalah tinjauan referensi tentang organisasi genom dan bukan panduan klinis.

Core questions

• Jenis asam nukleat apa yang berfungsi sebagai genom virus?
• Apa arti untai tunggal versus untai ganda dan polaritas positif versus negatif untuk suatu genom?
• Bagaimana polaritas genom menentukan apakah RNA dapat bertindak langsung sebagai mRNA?
• Mengapa beberapa genom tersegmentasi dan apa yang diizinkan oleh hal tersebut?
• Mengapa genom virus RNA bermutasi lebih mudah daripada genom DNA?

Key concepts

• Genom DNA versus RNA
• Asam nukleat beruntai tunggal dan beruntai ganda
• Polaritas positif dan polaritas negatif (sense)
• Segmentasi genom
• Ukuran genom dan kapasitas pengkodean
• Transkripsi balik
• Tingkat mutasi tinggi genom RNA

Key theories

Jalur genom-ke-mRNA sebagai prinsip pengorganisasian

Baltimore mengusulkan bahwa fitur penentu suatu virus adalah jalur di mana genomnya menghasilkan RNA duta, menjadikan jenis genom, untaian, dan polaritas sebagai sifat pengklasifikasi utama.

Konsep kuasispesies / tingkat mutasi tinggi genom RNA

Karena replikasi RNA tidak memiliki koreksi yang efisien, genom virus RNA mengakumulasi mutasi dengan cepat dan ada sebagai populasi heterogen, suatu sifat yang sentral bagi evolusi dan adaptabilitasnya.

Mechanisms

Genom virus bervariasi di sepanjang beberapa sumbu yang bersama-sama menentukan strategi replikasi dan ekspresi. Jenis asam nukleat (DNA atau RNA) dan untaian (tunggal atau ganda) menentukan enzim apa yang dibutuhkan untuk menyalin genom dan membuat mRNA. Polaritas sangat penting terutama untuk RNA beruntai tunggal: genom berpolaritas positif dapat langsung diterjemahkan sebagai mRNA, sedangkan genom berpolaritas negatif harus terlebih dahulu ditranskripsi menjadi untai komplementer, sehingga virus berpolaritas negatif harus membawa polimerase mereka sendiri dalam partikel. Beberapa genom tersegmentasi menjadi beberapa molekul, yang memungkinkan penyusunan ulang (reassortment) antara virus terkait. Genom RNA direplikasi dengan sedikit koreksi (proofreading) dan oleh karena itu bermutasi dengan cepat, menghasilkan populasi yang beragam, sementara sebagian besar genom DNA disalin dengan lebih setia.

Clinical relevance

Organisasi genom menjelaskan mengapa virus terkait berbagi strategi replikasi, mengapa virus RNA tersegmentasi dapat melakukan penyusunan ulang, dan mengapa banyak virus RNA berevolusi dengan cepat, yang semuanya merupakan latar belakang yang relevan untuk ilmu antivirus dan vaksin. Entri ini adalah referensi struktural dan konseptual dan tidak menawarkan rekomendasi diagnostik atau pengobatan.

History

Pengakuan bahwa genom virus dapat berupa DNA atau RNA, dan dengan untaian serta polaritas yang bervariasi, terakumulasi melalui virologi molekuler pertengahan abad ke-20 dan disintesis pada tahun 1971 oleh Baltimore, yang menggunakan logika genom-ke-mRNA untuk mengorganisasikan virus. Pekerjaan selanjutnya oleh Domingo, Holland, dan lainnya menetapkan bahwa genom RNA bereplikasi sebagai populasi heterogen yang rentan kesalahan, membentuk kembali pemahaman tentang evolusi virus.

Key figures

• David Baltimore
• Esteban Domingo
• John Holland
• Eugene Koonin

Seminal works

• baltimore-1971
• domingo-1997
• koonin-2021

Frequently asked questions

Bisakah genom virus berupa DNA atau RNA?

Ya. Tidak seperti organisme seluler, yang menggunakan DNA beruntai ganda, virus secara kolektif menggunakan DNA atau RNA, beruntai tunggal atau ganda, dan berpolaritas positif atau negatif; keragaman kimiawi genom ini merupakan fitur penentu virus dan dasar klasifikasinya.

Mengapa virus RNA cenderung bermutasi begitu cepat?

Genom RNA biasanya disalin oleh polimerase yang tidak memiliki koreksi yang efisien, sehingga kesalahan replikasi terakumulasi dan virus ada sebagai populasi heterogen, yang dapat mempercepat adaptasi; genom DNA umumnya disalin dengan lebih akurat.