HIV virüsünün evrimsel süreci nasıl gelişti? HIV virüsünü anlatmaya geçmeden önce genel olarak virüsler ve özelliklerinden bahsetmek isterim. Bir önceki yazımda da virüslerden bahsettiğim için bu kısmı biraz daha hızlı geçeceğim.
Virüsler, zorunlu hücre içi parazitlerdir. Bu, yaşam döngülerini sürdürebilmek ve çoğalabilmek için konakçı hücrelere ihtiyaç duymaları anlamına gelir. Virüsler, nükleik asitlerden (DNA ya da RNA) oluşur. Nükleik asitleri tek veya çift iplikli olabilir, ancak hiçbir virüste hem DNA hem RNA bir arada bulunmaz. En iç kısımda nükleik asit yer alır ve bu nükleik asit, kapsid adı verilen koruyucu bir protein kılıfı ile çevrilidir. Kapsid, virüsün morfolojisini belirler ve onu dış etkenlerden korur.
Bütün virüsler, kendi kapsid proteinlerini kodlayan genlere sahiptir. Bu nedenle, virüsler birçok kaynak tarafından “cansızlıktan canlılığa geçiş” veya “canlılık özelliği gösteren ama canlı olmayan biyokimyasal moleküller” olarak tanımlanır. Ayrıca, bazı mikrobiyoloji ve viroloji kaynaklarında “hücresel olmayan yaşam” veya “psödo (yalancı) canlı” gibi ifadeler de kullanılır.
İlgini çekebilir: Virüsler canlı olabilir mi? Ama nasıl?
Genetik materyallerinin bulunması, virüslerin taksonomik olarak sınıflandırılabilmesini sağlar. Bu sayede, virüslerin evrimsel geçmişleri analiz edilebilir ve sınıflandırmaları yapılabilir. Virüsler, bağımsız olarak metabolik faaliyetlerini sürdüremezler ve bu nedenle konakçı hücreyi kullanarak enerji ve biyomoleküller elde ederler. İşte bu yüzden virüsler, “zorunlu hücre içi parazitler” olarak adlandırılır.
HIV virüsü nedir?
Lentivirus cinsinin altında bulunan bir retrovirüs ailesinin bir üyesidir. Retrovirüsler; özel bir virüs ailesidir. Çünkü eşlenmesi için reverse transkriptaz enzimini kullanırlar. Moleküler biyolojinin santral dogması olarak bilinen süreç, DNA’nın önce mRNA’ya ve ardından protein’e dönüşümüdür. Ancak retrovirüslerde bu süreç biraz daha farklı işlemektedir. Retrovirüslerin genetik materyali RNA olduğu için bunu öncelikle cDNA’ya çevirme ihtiyacı duyarlar ve ardından santral dogma süreci işlemeye başlar.
Diğer tüm virüsler gibi HIV’de zorunlu hücre içi parazittir. Asıl hedefi insan immün sistemi elemanlarından makrofajlar ve T-lenfositlerdir. Bulundukları hücrenin enzim sistemlerini ve enerji kaynaklarını kullanarak kendini kopyalar ve bu süreçte de hücreyi öldürürler.
HIV virüsünün evrimsel süreci ve kökeni
AIDS (kazanılmış bağışıklık yetmezliği sendromu)’in ana sebebi HIV-1 isimli virüstür. HIV virüsünün evrimsel süreci ile ilgili evrimsel analizler ve karşılaştırmalar yapıldığında çok yakın bir akrabası olan SIVs (primat bağışıklık yetmezliği sendromu)’e kökeninin dayandığı görülmüştür. Bu virüs vahşi yaşayan şempanzeleri (Pan troglodytes troglodytes) ve gorilleri (gorilla gorilla gorilla)’ları enfekte etmektedir. Filogenetik analizler HIV-1’in kökenlerini ortaya çıkardı ve şempanzeler bu virüs sınıfının orijinal konakçılarıydı. HIV-1’in HIV-2 adı verilen (HIV’nin yakın akrabası) bir virüs türünü içeren isli maymunlardan insanlara geçtiği de araştırmacılar tarafından kabul görmektedir.1
İlgini çekebilir: Bu yapay zeka aracı, virüs mutasyonlarını meydana gelmeden önce tahmin edebiliyor
AIDS hastalığının bir çözüm yolu var mı? Virulans özellikleri engellenebilir mi?
HIV tedavisinde AZT (azidotimidin) kullanılmaktadır. AZT bir nükleotid analoğudur ve yapıca timin nükleotidine benzerlik gösterir. Bu benzerliği sayesinde reverse transkriptaz enzimini aldatır. Normalde reverse transkriptaz uzamakta olan DNA ipliğine 5’-üçfosfatı ekler ancak AZT varlığında aldatılarak bunun yerine AZT ekler. Bu yanlış ekleme sentezi durdurur. Çünkü AZT zincir uzaması için yeni nükleotidlerin bağlanabileceği bir yapıya sahip değildir. Böylece AZT yeni viral proteinlerin ve virionların sentezini durdurarak enfeksiyonun önüne geçmiş olacaktır.
İlk testlerde AZT fonksiyonunu yerine getirdi (makrofaj ve T lenfosit kayıplarını engelledi) ancak bununla birlikte bazen DNA polimeraz aktivitesini aksattığı ve DNA sentezini engellediği için de çok ciddi yan etkiler ortaya çıkardı.
Fakat 1989 yılında, ilacın kullanımından birkaç yıl sonra, hastalar tedaviye yanıt vermemeye başladı. Peki ya neden?
Bunun için bir tahmin yürütelim. Elbette ki herkesin aklına mutasyon geçirmiş olabileceği fikri gelmiştir. HIV virionlarında mutajen ya da iyonize radyasyon kullanarak nükleotit dizilimi değiştirilebilir ve böylece aminoasit dizileri değişmiş HIV suşları elde edebiliriz. Oluşan bu mutantlardan birkaçı bile AZT varlığında replikasyonunu gerçekleştirebilecek özellikte ise AZT tedavisi uygulandığında bu mutant giderek çoğalır ve doğal seçilim sayesinde oluşan yeni popülasyonda bu mutant baskın hale gelir. Doğal seçilim her zamanki gibi dinamik bir şekilde çalışmaktadır. AZT varlığında mutant olanlar hayatta kalırken, AZT yokluğunda ise mutant olmayan virionlar hayatta kalır. Bu durumda HIV virüsü AZT’ye dirençli hale geldiği için evrimleşmiştir desek yanlış bir şey söylemiş olmayız.1
HIV enfeksiyonuna karşı aynı Covid-19 pandemisinde olduğu gibi dirençli insanlar var mı?
Edward Berger ve arkadaşları virüsün hücrelere girmesini sağlayan koreseptör moleküllerini tanımlamaya çalıştılar. Bir süre sonra Samson ve arkadaşları dirençli olan bireylerin koreseptörlerinin bilinenin dışında bir formda olabileceğini ve bu yüzden HIV’yi tanıyamayacaklarını düşündüler.
Bu hipotezi test etmek için Samson ve arkadaşları dirençli hastlardan aldıkları CCR5 adında önemli bir koreseptörü kodlayan genin dizilimini çıkardılar. Çok da sürpriz olmayan bir sonuçla karşılaştılar. Diziledikleri gende 32 baz çiftinde bir delesyon fark ettiler. Bu geni Δ32 olarak adlandırdılar.
Sonuç olarak CCR5’in Δ32 varyasyonunu bulunduran kişilerin hücrelerine HIV virüsünün giremediğini dolayısıyla da bu kişilerin enfeksiyondan korunduğunu belirttiler.
Referanslar
- Sharp, P. M., & Hahn, B. H. (2010). The evolution of HIV-1 and the origin of AIDS. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 365(1552), 2487-2494. ↩︎
- Freeman, S., & Herron, J. C. (2007). Evolutionary analysis (p. 401). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. ↩︎
Bir yanıt yazın