BIOMOLEKULER VIRUS DENGUE

Andi Cahyadi

Virus Dengue (DEN) tergolong virus RNA anggota dari genus Flavivirus, famili Flaviviridae, sangat patogen pada manusia dan cepat menyebar melalui gigitan nyamuk Aedes aegypti dan Aedes albopictus terutama di negara tropis (Soetjipto dkk., 2000). Virus Dengue diklasifikasikan menjadi empat serotipe (DEN 1, DEN 2, DEN 3, DEN 4) dengan manifestasi klinik yang sangat bervariasi (Soegijanto, 1997).

Flavivirus berbentuk sferis dengan diameter 40-60 nm. Nukleokapsid berbentuk sferis dengan diameter 30 nm dan dikelilingi oleh lipid bilayer (Rice, 1996). Komposisi virion terdiri dari 6% RNA, 66% protein, 9% karbohidrat, dan 17% lipid. Protein envelope (E) dan protein membran (M) menempel dalam lapisan lipid pada C-terminal yang hidrofobik (Teo and Wright, 1997). Virion yang dikeluarkan mengandung sejumlah M prekursor (pr-M). Komposisi nukleokapsid adalah protein kapsid (protein C) dan genom dengan densitas 1,30-1,31 g/ml, bahan-bahan ini dapat diisolasi setelah envelope disolubilisasi dengan deterjen nonionik (Kitayapon, 1994). Morfologi virus Dengue untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Morfologi Virus Dengue

Protein struktural meliputi kapsul protein yang kaya arginine dan lysine, tersusun dari non glucose protein M, protein yang dibuat dari prekursor glukosilat pada saat akhir maturasi virus. Sebagian besar struktur selubung protein berperan dalam fungsi utama biologik dari partikel virus seperti menarik sel (cell tropism), mengkatalisator fusi membran yang asam, menginduksi uji hambatan aglutinasi, menetralisir dan melindungi terhadap antibodi. Virus DEN relatif labil terhadap suhu dan faktor kimiawi serta masa viremia yang pendek, sehingga keberhasilan isolasi bergantung kecepatan dan ketepatan pengambilan sampel (Soegijanto, 2004).

Virus Dengue mempunyai 10,5 kb genom viral panjang yang terdiri dari mRNA positif yang diorganisasi di dalam single open reading frame (ORF) dengan gen yang mengkode protein struktural E, prM, C, dan protein non struktural NS 1, NS 2A, NS 2B, NS 3, NS 4A, NS 4B, dan NS 5 (Kitayapon, 1994). Genom virus tertutup di dalam kapsid yang terdiri dari protein core (C) single. Protein struktural dan non-struktural yang dapat diidentifikasi dengan celah proteolitik dari poliprotein yang dikode oleh ORF. Protein struktural dikode oleh 5’ sepertiga dari ORF dan sisanya mengkode protein nonstruktural (Beasley, 1994). Struktur Protein Virus Dengue dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Struktur Protein Virus Dengue

Virus Dengue mempunyai dua macam protein yaitu protein struktural dan protein non-struktural. Protein struktural terdiri dari protein E, protein M, dan protein C, sedangkan protein non struktural terdiri dari tujuh protein NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, dan NS5 (Bumi dkk., 2004). Protein nonstrukutral tidak mempunyai kaitan dengan berat ringannya demam berdarah Dengue.

Reaksi antigenik pada sel atau molekul protein terletak pada bagian yang langsung kontak dengan molekul antibodi yang dikenal dengan antigenic determinant atau epitop. Rangsangan terhadap pembentukan antibodi tiap protein berbeda, dengan urutan imunogenitas tertinggi adalah protein E, protein prM, dan C (Soetjipto dkk, 2000). Protein non struktural yang paling berperan dalam menimbulkan antibodi adalah protein NS 1 (Tung et al., 1995). Pemeriksaan antibodi dengan teknik antigenitas menunjukkan bahwa antibodi penderita 100% bereaksi dengan protein E, 98,8% dengan protein C, dan prM, 97,0% dengan protein prM, dan 54,9% dengan protein C (Ngo, Thoe and Ling, 1996).

Distribusi protein yang paling tinggi adalah protein  E (envelope protein) diikuti oleh C-prM-M dan prM (premembran) dan sebagian protein non struktural seperti NS 1 dan NS 3. Protein E berperan penting dalam virulensi virus Dengue. Protein E adalah protein envelope utama dari virion yang diyakini memegang peranan penting dalam perangkaian virion, ikatan reseptor, penggabungan membran, dan target utama untuk antibodi netralisasi. Protein E dengan berat 50-55 kD mempunyai epitop netralisasi multipel yang terlibat dalam penggabungan pada membran virus dan dalam pengikatan pada molekul reseptor sel. Secara alami protein ini mempunyai sususnan pepetida overlapping yang memungkinkan dapat mengenali semua strain virus Dengue.

Protein E memiliki berat molekul 52 kD mempunyai fungsi yang cukup dominan sebagai induksi antibodi (Chen, et al., 1997). Protein E juga berfungsi sebagai attachment pada permukaan membran sel. Protein E merupakan mayoritas dari mantel protein virus yang berperan penting dan berdifusi sebagai reseptor pengikat membran sel tuan rumah (virion assembly receptobinding), kemudian penetrasi sel (membrane fusion) dan merupakan sasaran antibodi tuan rumah untuk dinetralisasi (target of neutralization antibodies) dan mengandung 6 ikatan disulfida yang berfungsi memproses glikosilasi. Glycosaminoglican adalah salah satu produk dari glikosilasi yang berperan penting dalam menentukan intensitas infeksi virus Dengue yang imunogenik kuat, baik kekebalan humoral maupun seluler protektif (Anderson, et al., 1992; Chen , et al., 1997; Staropoli, et al., 1997).

Protein prM, dengan berat 35 kD adalah prekursor glikosilasi dari protein M. PrM pecah ke bentuk protein M dan N-terminal segmen yang disekresi ke dalam medium ekstraseluler. Pemecahan ini terjadi secara singkat sebelum atau bersamaan dengan pelepasan virion karena prM dan M ditemukan pada virion intraseluler dan ekstraseluler (Sittisombut, 1994). Protein prM terbanyak dijumpai pada virus yang belum dibebaskan sehingga lebih dikenal dengan protein intraseluler, sedangkan protein yang ekstraseluler dikenal dengan protein M (membrane), walaupun terkadang pada situasi yang ekstraseluler masih dijumpai protein prM (Depress et al., 1993). Antibodi terhadap prM dapat membuat imunitas yang protektif mungkin oleh netralisasi pelepasan virion yang berisi beberapa prM yang tidak pecah. Protein prM yang tidak pecah akan menstabilisaasi protein E dalam bentuk homodimer sehingga mengurangi inefektivitasnya. Struktur genom virus Dengue selengkapnya dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3. Struktur Genomik Protein Virus Dengue

Protein C memiliki berat molekul 27,5 kD. Protein C dalam bentuk virion mempunyai daya imunogenitas paling rendah diantara protein struktural tetapi dalam bentuk anchored dengan protein prM (C-prM) daya imunogenitasnya menjadi lebih tinggi (Sittisombut, 1994; Chen et al., 1997).

NS 1 adalah protein nonstruktur 1, merupakan glukoprotein yang berfungsi dalam siklus kehidupan virus yang belum jelas diketahui (Soegijanto, 2004). Protein NS 1 dengan berat molekul 39 kD bersifat imunogenikterletak di dalam sitoplasma dan permukaan membran sel dan disekresi olah sel mamalia yang terinfeksi. NS1 dideteksi dengan kadar tinggi pada penderita infeksi virus Dengue dengan reaksi imun sekunder, tetapi jarang dijumpai pada penderita yang menunjukkan reaksi imun primer (Halstead et al., 2002). Protein NS 1 bersifat imunogenik dan mampu melindungi mencit dari uji tantang dengan virus homolog (Sittisombut, 1994). Protein NS 1 mempunyai sifat imunogenik yang tinggi dibandingkan dengan protein nonstruktual lain meskipun belum banyak diketahui fungsinya. Bentuk dimer NS1 lebih baik daripada bentuk monomer dalam menghasilkan antibodi protektif. Henchal dan Putnak (1990) menunjukkan bahwa antibodi terhadap NS 1 mampu mengenali epitop pada bagian ujung N dan C terminal dari protein sehingga berkemampuan untuk menetralisir pertumbuhan virus. Penggunaan antibodi monoklonal anti-NS 1 secara pasif mencegah infeksi virus Dengue pada mencit (Beasley, 1994).

NS 2 memiliki dua protein (NS2A dan NS2B) yang berperan pada kompleks replikasi membran RNA (Halstead et al., 2002). Protein NS 2A dengan berat molekul 24 kDa diperlukan untuk proses proteolitik C-terminal dari protein NS 1, sedangkan protein NS 2B diperlukan pada proses pemecahan NS 2A/NS 2B, NS 2B/NS 3, NS 3/NS 4A dan NS 4A/NS 5 yang diperantarai oleh domain protease dari protein NS 3. Sementara itu fungsi dari protein NS 4A (16 kD) dan NS 4B (26 kD) tidak diketahui, tetapi diperlukan untuk menghubungkan membran dari NS 3 dan NS 5 selama sintesis (Sittisombut, 1994).

Protein NS 3 merupakan protein non struktural terbesar kedua dan berlokasi di dalam sitoplasma yang berhubungan dengan membran. Protein NS 3 dengan berat molekul 69 kD merupakan enzim polipeptida multifungsional yang diperlukan dalam proses replikasi virus (Teo and Wright, 1997).

Protein NS 5 adalah protein non struktural yang memiliki berat molekul terbesar. NS5 memiliki berat molekul 105.000 dan merupakan petanda protein Flavivirus (Halstead et al., 2002). Protein NS 5 didapatkan di dalam sitoplasma sel yang terinfeksi dan keberadaannya sangat tergantung pada RNA dependent RNA polymerase (Chambers et al., 1990).

Pada protein nonstruktural, kemampuan membentuk antibodi tertinggi adalah protein NS 1 diikuti NS 3, sedangkan protein NS 5 terbukti tidak ammpu membentuk antibodi (Soetjipto et al., 2000).Protein non struktural pada umumnya diperklukan untuk sintesis RNA viral, modifikasi protein dan maturasi virion. Protein NS 3 dan NS 5 dapat merangsang imunitas humoral meskipun pengaruhnya sangat kecil bila dibandingkan protein NS1 (Cardosa, 1998).