Mutasi pada protein F adalah kunci bagi virus campak untuk berfusi dan menginfeksi neuron. Ada dua strategi utama untuk infeksi semacam itu. Awalnya, aktivitas fusi protein F mutan ditekan karena gangguan dari protein F normal (kotak hitam). Gangguan tersebut diatasi dengan akumulasi mutasi dan peningkatan fusogenecity (kotak oranye). Dalam kasus lain, mutasi berbeda pada protein F bertindak sebaliknya dan mengurangi aktivitas fusi, tetapi sebaliknya bekerja sama dengan protein F normal yang meningkatkan aktivitas fusi (kotak biru). Jadi, bahkan protein F mutan yang tampaknya tidak mampu menginfeksi neuron masih dapat menginfeksi otak. Kredit: Universitas Kyushu/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane
Para peneliti di Jepang telah mengungkap mekanisme bagaimana virus campak dapat menyebabkan subacute sclerosing panencephalitis, atau SSPE, gangguan neurologis yang jarang namun fatal yang dapat terjadi beberapa tahun setelah infeksi campak.
Meskipun bentuk normal dari virus campak tidak dapat menginfeksi sistem saraf, tim menemukan bahwa virus yang bertahan di dalam tubuh dapat mengembangkan mutasi pada protein kunci yang mengontrol cara mereka menginfeksi sel. Protein yang bermutasi dapat berinteraksi dengan bentuk normalnya, membuatnya mampu menginfeksi otak. Temuan mereka dilaporkan dalam jurnal Science Advances.
Jika Anda pada usia tertentu, Anda mungkin terkena campak saat masih kecil. Banyak yang lahir setelah tahun 1970-an tidak pernah mendapatkannya berkat vaksin. Kondisi tersebut disebabkan oleh virus dengan nama yang sama, yang merupakan salah satu patogen paling menular hingga saat ini. Organisasi Kesehatan Dunia memperkirakan bahwa hampir sembilan juta orang di seluruh dunia terinfeksi campak pada tahun 2021, dengan jumlah kematian mencapai 128.000.
“Terlepas dari ketersediaannya, pandemi COVID-19 baru-baru ini telah memundurkan vaksinasi, terutama di Global South,” jelas Yuta Shirogane, asisten profesor di Fakultas Ilmu Kedokteran Universitas Kyushu. “SSPE adalah kondisi langka namun fatal yang disebabkan oleh virus campak. Namun, virus campak normal tidak memiliki kemampuan untuk berkembang biak di otak, sehingga tidak jelas bagaimana menyebabkan ensefalitis.”
Virus menginfeksi sel melalui serangkaian protein yang menonjol dari permukaannya. Biasanya, satu protein pertama-tama akan memfasilitasi virus untuk menempel pada permukaan sel, kemudian protein permukaan lainnya akan menyebabkan reaksi yang membiarkan virus masuk ke dalam sel, menyebabkan infeksi. Oleh karena itu, apa yang dapat atau tidak dapat diinfeksi oleh virus dapat sangat bergantung pada jenis selnya.
Virus campak adalah virus berselubung yang membawa lapisan ganda lipid. Bilayer memegang protein pengikat reseptor hemagglutinin (H) dan protein fusi (F). Agar infeksi terjadi, protein H pertama berikatan dengan reseptor pada sel target, dan kemudian protein F mengubah konformasinya untuk menyatukan membran. Kredit: Universitas Kyushu/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane
“Biasanya virus campak hanya menginfeksi sel imun dan sel epitel sehingga menyebabkan demam dan ruam,” lanjut Shirogane. “Oleh karena itu, pada pasien dengan SSPE, virus campak harus tetap berada di tubuh mereka dan bermutasi, kemudian memperoleh kemampuan untuk menginfeksi sel saraf. Virus RNA seperti campak bermutasi dan berevolusi dengan kecepatan yang sangat tinggi, tetapi mekanisme bagaimana ia berevolusi untuk menginfeksi neuron telah menjadi misteri.”
Pemain kunci yang memungkinkan virus campak menginfeksi sel adalah protein yang disebut protein fusi, atau protein F. Dalam studi tim sebelumnya, mereka menunjukkan bahwa mutasi tertentu pada protein F menempatkannya dalam keadaan “hiperfusongenik”, memungkinkannya menyatu ke sinapsis saraf dan menginfeksi otak.
Dalam studi terbaru mereka, tim menganalisis genom virus campak dari pasien SSPE dan menemukan bahwa berbagai mutasi telah terakumulasi dalam protein F mereka. Menariknya, mutasi tertentu akan meningkatkan aktivitas infeksi sementara yang lain justru menurunkannya.
“Ini mengejutkan untuk dilihat, tetapi kami menemukan penjelasannya. Ketika virus menginfeksi neuron, ia menginfeksinya melalui ‘penularan en blok’, di mana banyak salinan genom virus masuk ke dalam sel,” lanjut Shirogane. “Dalam kasus ini, genom yang mengkode protein F mutan ditransmisikan secara bersamaan dengan genom protein F normal, dan kedua protein tersebut kemungkinan hidup berdampingan dalam sel yang terinfeksi.”
Berdasarkan hipotesis ini, tim menganalisis aktivitas fusi protein F mutan ketika terdapat protein F normal. Hasil mereka menunjukkan bahwa aktivitas fusi protein F mutan ditekan karena gangguan dari protein F normal, tetapi gangguan tersebut diatasi dengan akumulasi mutasi pada protein F.
Ketika protein F menginduksi fusi membran pada sinapsis saraf, beberapa genom virus campak secara bersamaan ditransmisikan ke neuron berikutnya. Fenomena ini dikenal sebagai ‘transmisi en bloc.’ Dalam kondisi ini, genom normal dan mutan ditransmisikan secara bersamaan, menghasilkan protein F normal dan mutan yang diekspresikan bersama dalam sel yang terinfeksi. Kredit: Universitas Kyushu/Hidetaka Harada/Yuta Shirogane
Dalam kasus lain, tim menemukan bahwa serangkaian mutasi yang berbeda pada protein F menghasilkan hasil yang benar-benar berlawanan: pengurangan aktivitas fusi. Namun, yang mengejutkan mereka, mutasi ini sebenarnya dapat bekerja sama dengan protein F normal untuk meningkatkan aktivitas fusi. Jadi, bahkan protein F mutan yang tampaknya tidak mampu menginfeksi neuron masih dapat menginfeksi otak.
“Ini hampir berlawanan dengan model ‘survival of the fittest’ untuk perbanyakan virus. Faktanya, fenomena di mana mutasi mengganggu dan/atau bekerja sama satu sama lain disebut ‘Sociovirology.’ Ini masih konsep baru, tetapi virus telah diamati berinteraksi satu sama lain seperti sebuah kelompok. Ini adalah prospek yang menarik,” jelas Shirogane.
Tim berharap hasil mereka akan membantu mengembangkan terapi untuk SSPE, serta menjelaskan mekanisme evolusi yang umum pada virus yang memiliki mekanisme infeksi serupa dengan campak seperti novel coronavirus dan virus herpes.
“Ada banyak misteri dalam mekanisme virus menyebabkan penyakit. Sejak saya menjadi mahasiswa kedokteran, saya tertarik pada bagaimana virus campak menyebabkan SSPE. Saya senang kami dapat menjelaskan mekanisme penyakit ini,” tutup Shirogane. .
Informasi lebih lanjut: Yuta Shirogane, Aktivitas Penggabungan Kolektif Menentukan Neurotropisme dari En Bloc Transmitted Enveloped Virus, Kemajuan Sains (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adf3731. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf3731
Disediakan oleh Universitas Kyushu
Kutipan: Virus campak ‘bekerja sama’ dengan dirinya sendiri untuk menyebabkan ensefalitis fatal (2023, 27 Januari) diambil 28 Januari 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-01-measles-virus-cooperates-fatal-encephalitis.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.