VIRUS ENTOMOPATOGEN

1. VIRUS ENTOMOPATOGEN By Irda Safni

2. Pendahuluan

3. “Virus” berasal dari bahasa Latin, yang artinya racun dan selalu berhubungan dengan penyakit dan kematian. • Definisi virus (modern): • biosistem paling dasar yang menunjukkan keragaman makromolekuler yang mampu berkembang biak dan membelah sendiri, tapi kurang mampu bereaksi terhadap faktor lingkungan, tidak dapat bergerak sendiri, dan tidak dapat menggunakan sumber energi metaboliknya sendiri  bertolak belakang dengan definisi makhluk hidup

4. Struktur Virus 1. Mengandung DNA atau RNA 2. Mengandung protein coat (capsid) 3. Reseptor – pada capsid yang menentukan sel inang apa yang dapat diinfeksi dan bagaimana virus menginfeksi sel.

5. Struktur Virus • Inner core nucleic acid •  Mengandung bahan genetik (DNA atau RNA) • Outer core nucleic acid • Mengelilingi virus (Capsid) • Mengandung reseptor

6. Struktur yang tidak dijumpai pada semua virus • Amplop • mengelilingi beberapa virus hewan • Terbuat dari membran inang • Tail, end plate, tail fibres • Hanya pada Bacteriophage

7. Siklus Hidup Virus • Untuk dapat bertahan hidup, virus harus mampu melakukan sebagai berikut: • 1. Menemukan sel inang yang di dalamnya virus dapat bereplikasi • 2. Mengikat pada sel • 3. Memasuki sel • 4. Melepas genomnya agar dapat bereplikasi • 5. Mereplikasi genomnya • 6. Transkripsi dan translasi protein virusnya • 7. Membungkus genom dan proteinnya • 8. keluar dari sel

8. Siklus Hidup Virus

9. Siklus Hidup Virus Virus yang tidak memiliki Amplop

10. Klasifikasi Virus Apa tujuan klasifikasi? • Untuk membuat susunan struktural untuk perbandingan yang mudah. • Untuk berkomunikasi untuk keputusan taksonomi bagi komunitas Internasional ahli virologi. • Untuk memudahkan prediksi properti virus-virus baru. • Kemungkinan hubungan evolusioner

11. Properti yang digunakan pada Taxonomi Virus • Properti Virion • Morfologi properti virion • Ukuran; bentuk; ada tidaknya amplop atau peplomer; simetri capsomer & struktur • Properti fisik virus • Massa Molekuler • Buoyant density • Sedimentation coefficient • Kestabilan pH, kestabilan solvent, kestabilan radiasi, kestabilan detergen • Kestabilan kation (Mg2+, Mn2+, Ca2+)

12. Properti yang digunakan pada taksonomi virus • Properti genom • Jenis asam nukleat • Strandedness of n/acid • Linear atau circular • Sense: +ve or –ve or ambisense • Jumlah segmen • Ukuran genom atau segmen genom • Presence or absence and type of 5’ terminal cap • Presence o or absence of 5’terminal covalently- linked polypeptide • Presence o or absence of 3’terminal poly (A) tract (or other specific tract) • Perbandingan sekuensing nukleotida

13. Propertiprotein • Number; size; functional activities and Amino acid • sequence comparisons • Lipids • Presence or absence; Nature • Carbohydrates • Presence or absence; Nature • Genome organization and replication • Genome organization • Strategy of replication of nucleic acid • Characteristics of transcription • Characteristics of translation and post translational processing • Sites of accumulation of virion proteins, site of assembly site of maturation and release • Cytopathology inclusion body formation

14. Antigenicproperties • Serological relationship • Mapping epitopes • Biological properties • Host range, natural & experimental; pathogenicity, etiology • Tissue tropism, pathology, histopathology, • Mode of transmission in nature; vector relationship; • Geological distribution

15. Criteriademarcatingdifferentvirustaxa • Order • Commonpropertiesbetweenseveralfamiliesincluding • Biochemical composition • Viursreplicationstrategy • Particlestructure • Generalgenomeorganization • Family • Commonpropertiesbetweenseveralfamiliesincluding • Biochemical composition • Virusreplicationstrategy • Natureofparticlestructure • Genomeorganization

16. Criteriademarcatingdifferentvirustaxa • Genus • Commonpropertieswithagenus including: • Virus replicationstrategy • Genomesize,organizationand/or numberof segments • Sequencehomologies • Vectortransmission • Species • Commonpropertieswithinaincluding: • Genomerearrangement • Sequencehomologies • Serologicalrelationship • Vector transmission • Hostrange • Pathogenicity • Tissue tropism • Geographical distribution

17. International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) telah menyetujui: 3 ordo, 73 famili, 9 subfamili, 287 genus, dan 1950 spesies virus  termasuk termasuk viroid, virusoid, (satelit virus), dan prion • Ordo diakhiri dengan “ales” • Famili diakhiri dengan “viridae” • Subfamili diakhiri dengan “virinae” • Virus bakteri disebut “Bacteriophage atau phage” (dengan beberapa pengecualian)

18. Virus Classification I- the Baltimore classification Based on genetic contents and replication strategies of viruses. According to the Baltimore classification, viruses are divided into the following seven classes: 1. dsDNA viruses 2. ssDNA viruses 3. dsRNA viruses 4. (+) sense ssRNA viruses (codesdirectly for protein) 5. (-) sense ssRNA viruses 6. RNA reverse transcribing viruses 7. DNA reverse transcribing viruses where "ds" represents "double strand" and "ss" denotes "single strand".

19. How are viruses named? • Based on: • - The disease they cause • poliovirus, rabies virus • - The type of disease • murine leukemia virus • - Geographic locations • Sendai virus, Coxsackie virus • - Their discovers • Epstein-Barr virus • - How they were originally thought to be contracted • Tobacco mosaic virus, dengue virus (“evil spirit”), influenza virus (the “influence” of bad air) • - Combinations of the above • Rous Sarcoma virus

20. Latin binomials were proposed first by Holmes in 1939 • Various other schemes proposed between 1940 and 1966 • International Committee on the Nomenclature of Viruses (ICNV) (1966) • Naming and cataloguing of viruses. • Renamed: International Committee Taxonomy of Viruses (ICTV) in 1973.

24. Virus menginfeksi manusia, hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme, yang menimbulkan pengaruh yang merugikan. • Tetapi pengaruh yang merugikan juga dapat digunakan untuk keperluan manusia yang bermanfaat. • Beberapa virus dari famili Baculoviridae digunakan secara ekstensif untuk produksi protein yang berguna untuk keperluan penelitian, selain juga potensial digunakan di bidang industri pengobatan.

25. Virus Entomopatogen

26. Penyakit yang disebabkan virus entomopatogen mulai diketahui sejak abad ke-16. • Penyakit yang disebut Jaundice o graserrie, sekarang diidentifikasi sebagai nucleopolyhedrosis, ditemukan pada ulat sutra (Bobyx mory) oleh Vida pada tahun 1524 dan kemudian juga diisolasi dari lebah madu (Apis mellifera). • Pada tahun 1856, dua orang ahli Italia (Maestri dan Cornalia) menjelaskan occlusion bodies (OBs) ulat sutra nucleopolyhedrosis. • Pada tahun 1926 Paillot mendeskripsikan granulovirus (GVs) pertama sekali. • Pada tahun 1934 Ishimori menjelaskan jenis baru polyhedrosis di dalam ulat sutra  OBs dibentuk didalam sitoplasma sel yang diinfeksi (bukan pada asam nukleat)  sekarang dikenal dengan cypovirus.

27. Sejak tahun 1950 s/d 1970, Steinhaus dan koleganya menguji baculovirus sebagai agens hayati di lapangan dengan mengaplikasi nucleopolyhedrovirus (NPV) untuk mengendalikan ulat alfalfa (Colias eurytheme Boisduval; Lepidoptera: Pieridae). • Bioinsektisida komersil berbahan aktif virus pertama dikembangkan pertama sekali pada tahun 1975 oleh Perusahaan Sandoz (dengan nama dagang Elcar)  untuk mengendalikan Heliothis/Helicoverpa Lepidoptera: Noctuidae). • Selama tahun 1979 s/d 1980, penemuan penting pada genetika virus entomopatogen, khususnya baculovirus. • Hingga saat ini studi genetika virus entomopatogen difokuskan pada studi genom lengkap  telah ada 29 sekuensing genom lengkap virus entomopatogen.

28. Virus yang Menginfeksi Invertebrata • Virus DNA • Double stranded DNA • - Poxviridae • - Iridoviridae • - Baculoviridae: NPV & GV • - Polydnaviridae • Single stranded DNA • - Parvoviridae • Virus RNA • Double stranded RNA • - Rheoviridae: Cypovirus • Single stranded RNA (-) • - Rhabdoviridae • - Bunyaviridae • Single stranded RNA (+) • - Picornaviridae, Togaviridae, • Tetraviridae, Flaviridiae, • Nodaviridae

29. Tabel 1. Kelompok Virus Entomopatogen ds= double-stranded, ss=single-stranded.

30. Klasifikasi Virus Entomopatogen • Klasifikasi virus entomopatogen dibuat sesuai dengan peraturan the International Commitee on Taxonomy of Viruses (ICTV). • Virus entomopatogen diklasifikasikan menjadi 12 famili. • Kriteria untuk menyusun klasifikasi disusun berdasarkan keragaman virus serangga, seperti: • Jenis bahan genetik (seperti singe- ataudouble-stranded DNA, singe- ataudouble-stranded RNA, positive ataunegative strand) • Morfologi dan ukuran virion (seperti icosahedral, rod-shaped, dll.) • Kehadiran amplop di sekeliling virion. • Kehadiran occlusion body melingkupi virion. • Inang dan kisaran inang.

31. Klasifikasi Virus Entomopatogen • Kriteria utama sekuensing bahan genetik virus serangga bukan hanya menentukan diskriminasi antar spesies virus, akan tetapi juga membangun hubungan evolusioner antar virus dalam kelompok yang sama.

32. Penamaan Virus Entomopatogen • Virus entomopatogen diberi nama dengan cara singkatan (akronim). • Sesuai dengan inangnya, dan kelompok virusnya • Contoh: Autographacalifornicamultiple nucleopolyhedrovirusAcMNPV • Semua nucleopolyhedroviruses dinamai NPV, granuloviruses dinamai GV, entomopoxviruses: EPV, iridoviruses: IV, dan cytoplasmic polyhedrosis viruses (cypoviruses) :CPV. • Virus entomopatogen sangat tinggi keragamannya, tapi hanya beberapa kelompok saja yang dijumpai pada populasi serangga dan menunjukkan potensi sebagai agen pengendali hayati.

33. 6 Baculoviruses Spodopteralittoralis 2microns FromHunter-Fujitaetal

34. 7 Baculoviruses- Modeofaction FromHunter-Fujitaetal

35. 8 Baculoviruses SusceptibilityofAlternativeHosts Foundonlyininvertebrates Nomemberofthefamilyisknowntoinfectplantor vertebrate Mosthavenarrowhostinsectrange,andinfectivityis restrictedtotheoriginalhostgenusorfamily

36. 9 Baculoviruses Toxicitystudies-mammals Toxicitytestresultsfrom1970s/80sof29NPVs indicatednotoxicityorpathogenicity.Doseswere generally10–100xthe“peracre”(1acre=0.45ha) fieldrateequatedtoa70kgperson. HeliothiszeaNPVmostextensivelytestedfortoxicityin humansandledtoregistrationof“Elcar”bySandozin USA.

37. 10 Baculoviruses Toxicitystudies–mammalscont. NoeffectsofHzNPVfoundin: Acutetoxicity-pathogenicitytestsinmouse,rat,guineapig,rabbit, monkeyandmanat6x109–3x1012OB/kg. Skinirritationsensitivitytestsinguineapigs,rabbitsandmanat106 and107OB/mm2skin. Eyeirritationtestsinrabbitswith105and2x106OB/eye Subacutetoxicity-pathogenicitytestsandsubcutaneousinjectioninto mice,rats,dogsandrhesusmonkeys. Teratogenicityandcarcenogenicitystudiesinratsandmiceat109– 3.5x1012OB/kg. SimilarbutlessextensiveresultsformanyotherNPVsfromthe 1970s/80s

38. 11 Baculoviruses Toxicitystudies–wildlife Birds AbletopassNPVthroughthealimentarytractunaffected Nodeleteriouseffects Aquaticorganisms Noadverseeffects Beneficialinsects Nodirecteffectonparasitoids,predatorsandpollinators Indirecteffectsonparasitoidsresultingfromhostdeath

39. 12 Baculoviruses Pathologystudies Toxicitytestsdesignedfortestingeffectsofchemicalson vertebratesareinsufficient ResultsreportedinGröner(1986)indicatenovirusinduced antibodyproductionintestmammalsandchicken. Nocytogeneticeffectsofbaculovirusesinmammaliancellseither invivoorinvitro.

40. 13 Baculoviruses Virus-cellinteractionsinvitro AcNPVinoculatedintovertebratecellscanbetaken- upandthedegreeofup-takedependsoncelltype, temperature,timeandviralphenotype. BUT,noneofthehumanandnonhumanvertebrate linestestedshowedevidenceofviralreplication. NPVsunabletoactivateretrovirusesinmammalian celllines

41. 15 Baculoviruses alistofthebaculovirusesregulatedaspesticide activeingredientsbytheUSEPAOfficeofPesticide ProgramsasofMay2005 AnagraphafalciferaNPV CydiapomonellaGV DouglasfirtussockmothNPV GypsymothNPV HelicoverpazeaNPV IndianmealmothGV MamestraconfigurataNPV(pending) SpodopteraexiguaNPV

42. 16 Baculoviruses–USEPAfactsheet III.ASSESSINGRISKSTOHUMANHEALTH Thesevirusesinfectonlythetargetinsectlarvaeandcloselyrelated species.Toxicitytestsshowthatthevirusesposenorisktothepublic. Workerswearprotectiveclothingtopreventpossibleirritationfrom handlingandapplyingtheproduct. IV.ASSESSINGRISKSTOTHEENVIRONMENT TestsshowthattheGVandNPVsthatEPAhasregisteredaspesticide activeingredientsspecificallyinfectonlycertainspeciesofmothlarvae. Thevirusesdonotharmotherorganisms,includingplants,beneficial insects,otherwildlife,ortheenvironment.Thesevirusesoccurnaturally intheirinsecthosts.

43. 17 Cypoviruses:Modeofaction Polyhedraingestedanddissolvedinlarvalmidgut Virionsreleasedandattachtomidgutcolumnarcells Viralcoreenterscellcytoplasm RNAtranscriptionandreplication RNAoccludedincapsules Viruscapsulesoccludedbyvirogenicstromatoformocclusion bodies

44. 18 Cypoviruses(Rheoviridae) NoCPVhasbeenfoundinfectingvertebratesorplants (Belloncik,1989) DendrolimusspectabilisCPVregisteredinJapanin 1974.Safetytestresultsgenerallynegative. –Katagiri,K.(1981)Pestcontrolbycytoplasmicpolyhedrososviruses.In: Microbialcontrolofpestsandplantdiseases1970-1980.(EdBurges,H.D.) AcademicPress.

45. The End