Kelompok 3 | Mikrobiologi 2007

Herynda Cempaka Sari 10407020 Fida Farhana 10407021 Andriani Oktadianti 10407022 Aldina S Suwanto 10407023 Desy Suryani 10407024 Astri Elia 10407025 Arkasha 10407026 Hawa Firdausi 10407027 Galih Mara Santika 10407028 Bastian Saputra 10407029

Insect Virus merupakan virus yang mempunyai host berupa insect atau serangga.Pertama kali ditemukan pada abad ke-20 pada silkworm (Bombyx mori) dan menyebabkan jaundice disease.Jaundice disease sendiri sudah ada sejak abad ke-16 namun saat itu virus pun belum ditemukan oleh manusia sehingga agen penyebabnya diperkirakan merupakan protozoa.Agen penyebab jaundice disease ini merupakan insect virus paling terkenal dan paling banyak dipelajari dari antara ratusan kasus viral disease pada insect yang saat ini sudah ditemukan.

SEJARAH

Secara umum, symptom akibat insect virus pada serangga dapat berupa:• tidak nafsu makan• perilaku berubah• diarrhea• perubahan warna tubuh serangga• pergerakan yang lambat• laju reproduksi berkurang• kematian • serangga muntah

Selain dari gejala-gejala diatas, adanya insect virus dapat diamati dengan : light microscopy (CPEs), electron microscopy, serology, molecular biology approach (DNA analysis by restriction endonuclease, molecular probes, etc),

Viral particles in the ovary of mexican been beetle

Viral particles in the nucleus of midgut epithelial cells of Diarhroatica speciosa

MANFAAT• Agen untuk Biological Control. Insect virus ini hanya menyerang serangga saja tanpa mengganggu tanaman dan disebut-sebut sebagai “Cinderellas of Virology”.• Insect virus memiliki target yang amat spesifik dan tidak mempengaruhi food chain.• Sejak tahun 1969, penggunaan insect virus untuk mengontrol hama tanaman sudah diteliti di Rhodes University, Afrika Selatan.• Contohnya kontrol akan hama Cryptophlebia leucotreta yang menyerang citrus fruit di Afrika Selatan dan menyebabkan kerugian besar. Virus yang dipakai adalah Cryptophlebia leucotreta granulovirus (CLGV)• Insect virus saat ini dimanfaatkan dalam program intergrated pest management bersama dengan mikroba-mikroba yang pathogenic terhadap serangga.

DIVERSITY

Insect virus sejauh ini telah ditemukan menyerang anggota-anggota dari 13 ordo insecta.

Insect virus ada yang merupakan DNA virus, ada yang merupakan RNA virus.

Klasifikasi insect virus mengacu pada International Committee on Taxonomy of Viruses, 1991.

Sejauh ini insect virus yang ditemukan telah diklasifikasikan dalam 12 famili dan 1 unclassified family.

DNA Insect VirusIsometric, without envelope

1 Parvoviridae

2 Iridoviridae

Helicoidal, enveloped

3 Baculoviridae

4 Polydnaviridae

Complex, enveloped

5 Poxviridae

6 Ascovirus

RNA Insect Virus

Isometric, without envelope

7 Picornaviridae

8 Caliciviridae

9 Nodaviridae

10 Reoviridae

11 Birnaviridae

Unclassified RNA virus

Helicoidal, enveloped

12 Rhabdoviridae

Parvoviridae

Parvovirus

• salah satu genus virus (densovirus) dalam famili parvoviridae

• ditemukan menyerang serangga dari jenis Diptera, Orthoptera, Blattodea, Odonata, dan Lepidoptera (Kawase, 1985)

• pertama kali diisolasi dari belatung spesies Galleria mellonella

Karakteristik Densovirus

Densovirus (DNV) memiliki ciri:• merupakan virus yang tidak ber amplop• memiliki asam nukleat ssDNA,• dikarakterisasi melaluli efek yang timbulkan

pada inti sel inangnya.

Akibat serangan DNVInfeksi terjadi karena hipertropi pada sel nukleus nukelus berubah menjadi eosinofilik (nukleus menjadi

lebih padat;dense nuclei).warna nukleus pudarNukleus berisi partikel isometrik.Paralisis terjadi pada sel inang.virus bersifat sangat virulen dan infektif pada spesies tipe

GmDnv ditemukan pada industri belatungsifat virulensi tinggi tidak berlaku pada hewan vertebrata

(Bergoin and Tijssen, 1998).

• Densovirus dapat menginduksi perkembangan sayap pada kloning asexual dari rosy apple aphid, spesies Dysaphis plantaginea.

Iridoviridae

Ciri-ciri

•besar•Tidak memiliki envelope•Nonoccluded dsDNA viruses•Merupakan virus icosahedral yang bereplikasi pada sitoplasma sel inang

Description and Significance

• Namanya diadaptasi dari nama Dewi Yunani ‘Iris’ yang merupakan dewi pelangi. Alasannya larva yang terinfeksi virus ini dan pellet virus ini memiliki warna seperti pelangi.

• Inangnya kebanyakan hidup pada lingkungan akuatik atau lingkungan lembab.

Virion Structure of an Iridovirus

• Terdiri dari kapsid dan membran lipid internal. • Tidak memiliki amplop. • Kapsidnya bulat dan memiliki simetri

icosahedral. • Diameter kapsid antara 120-140 nm.. • Larva yang terinfeksi virus ini dan pellet virus

menghasilkan iridescence biru keunguan.

Reproductive Cycle of an Iridoviridae in a Host Cell

• Iridovirus memasuki sel inang dengan mekanisme endositosis dan terjadi uncoating diikuti replikasi virus.

• Viral DNA ditransport ke dalam nukleus dan transkripsi diinisiasi oleh RNA polimerase II dari sel inang.

• DNA progeny ditransport ke sitoplasma dan concatamers besar akan diproduksi di sitoplasma.

• Concatemers akan dipackage ke dalam virion yang akan lepas dari sel inang melalui mekanisme budding atau cell lysis.

Reproductive Cycle of an Iridoviridae in a Host Cell

Viral Ecology & Pathology• Iridoviruses dari blackfly (Simulium spp.) ditemukan dalam

2 bentuk :– convert (inapparent) – patent (lethal)

• Rasio bentuk yang convert dan patent bergantung pada kondisi lingkungan dan densitas dari host bersangkutan.

• fat bodies dan haemocytes merupakan initial site replikasi pada infeksi insect iridovirus yang lethal. Setelah itu akan terjadi systemic infection.

• Serangga yang terserang menjadi flaccid dan descent 7-10 hari setelah infeksi. Waktu sampai serangga mati dapat mencapai 3 minggu atau lebih.

Larvae of the grass grub Costelytra zealandica displaying blue colouration of the hindgut due to iridovirus infection.

Pellet of purified Tipula iridescent virus

crane fly larvae (Tipula spp)

Baculoviridae

Baculovirus

• Family:Baculoviridae• Genus:Granulovirus (GV)

Nucleopolyhedrovirus (NPV)• Double-stranded DNA viruses (dsDNA)• Berbentuk Batang • Patogen terhadap insekta dan arthropoda.• Baculovirus dapat ditemukan dimanapun serangga terinfeksi

berada. Hujan dan angin dapat membawa baculoviruses dari satu tempat ke tempat lain.

• Partikel virus terdapat di dalam inclusion bodies yang disebut polihedra (NPV) atau granula (GV)

• Infeksi baculovirus terjadi ketika serangga inang memakan polihedra atau granula

• NPV menginfeksi lebih dari 500 species serangga. Umumnya, ditemukan pada Lepidoptera, Hymenoptera, Diptera, Thysanura, Trichoptera and Crustacea (shrimp). Paling banyak ditemukan pada Lepidoptera

• GV diketahui hanya menginfeksi golongan lepidoptera

An electron photomicrograph of NPV polyhedra

Baculovirus Structure

Terdapat 2 bentuk: Budded Virus (BV) dan ODV (Occlusion Derived Virus)

Keduanya memiliki amplop yang disintesis di membran sel

Amplop BV mengandung phosphatidylserine; amplop ODV mengandung phosphatidylcholine dan phosphatidylethanolamine

Diagram of a NPV life cycle

Siklus hidup baculovirus meliputi 2 bentuk virus yang berbeda, yaitu :• Occlusion derived virus (ODV) berada pada matriks protein (polyhedrin or granulin) dan bertanggungjawab dalam infeksi primer terhadap inang. • Budded virus (BV) dihasilkan dari sel inang yang terinfeksi selama infeksi sekunder.

• Larva serangga yang terinfeksi dengan NPV biasanya mati 2-12 hari setelah infeksi virus tergantung pada dosis, suhu, dan keadaan larva pada saat infeksi.

• Saat serangga mati, Integumen mengalami lisis dan disintegrasi sehingga sangat rapuh. Apabila robek, dalam tubuh ulat akan keluar cairan hemolimfa yang mengandung jutaan polyhedra dan jatuh ke zona makan (daun, sampah daun) sehingga dapat termakan oleh larva serangga lainnya

Wilting Disease

• Serangga yang terinfeksi baculovirus : berkilau seperti minyak, rapuh, dan mengandung cairan bervirus.

• Beberapa serangga terkadang mengalami pembengkakan membran integumen disertai dengan perubahan warna tubuh menjadi pucat-kemerahan, terutama pada bagian perut

• Serangga dalam keadaan stres, dekomposisi, bahkan gerakannya menjadi lambat atau tidak bergerak sama sekali, dan tidak bisa makan.

Biological Control Agent

• Baculoviruses merupakan virus yang menginfeksi serangga (lepidoptera, hymenoptera, coleoptera).

• Baculoviruses hanya menginfeksi arthropoda yang spesifik sehinggab idak berbahaya bagi tumbuhan, mamalia, burung, ikan, atau serangga non-target.

• Satu NPV yang telah dirumuskan untuk mengendalikan serangga adalah MNPV dari ngengat gipsi, Lymantria dispar, atau LdMNPV sebagai Gypcheck.

• Partikel virus biasanya tidak dipengaruhi oleh pestisida, namun beberapa senyawa klorin dapat menghancurkan virus jika diaplikasikan dalam waktu bersamaan.

• Dari 10 kombinasi pestisida-virus, hasilnya menunjukkan 9 kombinasi tersebut menyebabkan serangga tetap hidup. Jacques dan Morris (1981)

• Insektisida spektrum sempit • Baik NPV dan GV harus bereplikasi di dalam sel hidup• Produksi isolat NPV sebagai insektisida mikroba dilakukan

dengan kultur jaringan serangga atau koloni serangga.

Polydnaviridae

Polydnavirus

• Terdapat pada tawon sebagai inangnya

• Replikasi virus terjadi saat replikasi dna tawon

• Tidak menyebabkan efek patogen terhadap tawon

Bersimbiosis mutualisme dengan tawon yakni :• Ketika tawon menginjeksikan telurnya ke ulat sebagai

inang dari tawon, virus juga ikut masuk ke dalam tubuh ulat dan berperan dalam menurunkan sistem imun dan memperlambat pertumbuhan dari ulat sehingga telur dari tawon dapat bertahan hidup

• Ekspresi gen dari polydnavirus dalam inang parasit, misalnya ulat, mengganggu perkembangan dan metabolisme inang sehingga menguntungkan utnuk pertumbuhan dan bertahan hidupnya larva parasit dari tawon.

Polydnavirus terbagi menjadi 2 :

• Bracovirus• Icnovirus

Bracovirus

• Berasal dari famili dari tawon parasit “Braconidae“

• Serangga yang diserang semut, ulat daun, larva kumbang, rayap, dll.

Icnovirus

• Berasal dari famili dari tawon parasit “Ichneumonoidea“

• Serangga yang diserang ulat daun, larva kumbang, kupu - kupu, dll.

Poxviridae

Poxviridae

• dsDNA, beramplop, menyerang invertebrata maupun vertebrata.

• Entomopoxvirus, terselubung dalam spheroid (matriks protein) sebagai perlindungan dari lingkungan.

• Mampu menginfeksi Coleoptera, Lepidoptera, Orthoptera, Hymenoptera, dan Diptera.

• Serangga yang sel lemaknya terinfeksi akan menunjukkan pembengkakan dan pemutihan, yang kemudian menyebabkan proliferasi dan hipertropi.

• Kematian tidak terjadi secara cepat, larva dapat hidup 12 sampai 72 hari setelah infeksi.

• EPV telah ditemukan di beberapa ordo serangga yang anggotanya merupakan spesies hama, dan mungkin dapat berguna sebagai biological control agents.

• Dipercaya bahwa EPV dapat dimanipulasi melalui teknik-teknik molekuler untuk meningkatkan kecepatan pembunuhan dan karakteristik-karakteristik lain yang diinginkan.

Entomopoxvirus pada kumbang tanah Othnonius batesi.

Ascoviridae

• Ascovirus yang pertama kali diteliti oleh Adams et.al (1979) pada

cotton bollworm, H. zea, dan pada clover cutworm, Scotogramma

trifolii. Sejak saaat itu, ascovirus mulai dapat diisolasi dari larva H.

virescens (Carner and Hudson, 1983) dan spesies noctuid lainnya

(Federici et al., 1991)

• Larva yang telah terinfeksi ascovirus biasanya dapat bertahan selama

2-5 minggu setelah infeksi, mengalami sedikit pengingkatan berat, dan

kemudian mati

• Dapat ditransmisi oleh endoparasitic wasps, yang menujukkan

interaksi simbiotik dengan wasp host

Cotton bollworm Clover cutworm

Cytopathology

• Infeksi ascovirus dimulai dengan terjadinya hypertrophy pada inti sel yang terinfeksi.

• Hypertrophy pada nukleus terus berlanjut, dan menyebabkan terjadinya cellular hypertophy

• Setelah fragmentasi membran inti, lembaran-lembaran membran sitoplasmik bergabung

sepanjang sel, dan mempartisi sel menjadi cluster of vesicles (vesicles yang mengandung

virion dibentuk dari pembelahan host cell)

• Setelah pembentukan vesicle selesai, vesicle berpisah satu sama lain dan berkumpul di

dalam jaringan tempat vesicle tersebut dibentuk.

• Seiring berkembangnya penyakit, basement membrane dari jaringan yang terifeksi akan

terganggu dan kemudian vesicle dikeluarkan ke hemolymph (Federici et al., 1991)

Picornaviridae

• Small RNA-containing viruses (SRVs)• Nonenveloped• Nonoccluded

• Menginfeksi serangga, contoh: - ulat sutra- Drosophila sp.- jangkerik

• Picornavirus yang paling dikenal : cricket paralysis virus (CrPV) Drosophila C virus (DCV)

CrPV dan DCV paling sering dipelajari karena mudah ditumbuhkan pada kultur jaringan

Cricket paralysis virus (CrPV)

• Inang pada subphylum Hexapodaordo Orthoptera, Hymenoptera, Lepidoptera, Hemiptera and Diptera infeksi pada permukaan telur Infeksi pada embrio bereplikasi dengan cepat

• Menyebabkan paralysis (kelumpuhan) serangga.

• Morfologi:o memiliki kapsido not envelopedo simetris ikosahedralo diameter kapsid 27-30 nmo memiliki 12 kapsomer

Capsid structures, detailed structural and computational analysis are found in the Protein Data Bank (PDB)

Cricket paralysis virus (CrPV)

• Nucleic Acid single molecule of linear RNA (ssRNA) positive sense ukuran ssRNA 9–10 kb

• Virions are assembled in the cytoplasm of the cells

• CrPV has one of the broadest natural host ranges known for insect viruses. It has been detected in 22 species in 5 insect orders (Christian and Scotti, 1998)

Drosophila C virus (DCV)

• DCV, on the other hand, seems to be limited to a few Drosophila species

• Both field and lab populations typically show 30-40% infection by DCV

• The "C" is for Charolles, the town in France where a strain of this virus was first isolated

• DCV is a small, single-stranded RNA virus• It is transmitted when potential hosts feed on

contaminated food• Early infection causes 30% of the larvae to die

before pupation

Picornavirus lainnya…

• The honey bee (Apis mellifera) virusesMenyebabkan: paralisis akut pada lebah infeksi pada telur

• Picornavirus juga telah diisolasi dari larva nyamuk.o terjadi lekukan dan rongga

dada yang menggembung

Unclassified RNA Virus:Tetravirus

Tetraviruses• Telah diisolasi hanya dari Lepidoptera

– emperor pine moths (ngengat pada pohon pinus)– emperor gum moth (ngengat pada pohon karet)– Helicoverpa armigera

• The Tetraviridae family of viruses are so named because they have a T=4 symmetry (T refers to the triangulation number)

• These viruses were named according to their hosts, e.g: Nudaurelia virusHelicoverpa armigera virus

Nudaurelia virus

• Nudaurelia merupakan ngengat

• Infeksi virus terjadi pada tahapan larva

• Symptoms:– discolouration of the larvae– flaccidity– liquefication of the internal

organs

• Morphologyo Virions consist of a capsido Virus capsid is not envelopedo The capsid is isometric and has a diameter

of 40 nm

Capsid structures, detailed structural and computational analysis are found in the Protein Data Bank (PDB)

Helicoverpa armigera virus

• The infection varied markedly with the age at larvae

• Symptoms:o cessation of feedingo growth retardationo eventual lethality

• The applications of Tetravirus as biological insecticide

Helicoverpa armigera sehat Helicoverpa armigera terinfeksi Tetravirus

Nodaviridae

NODAVIRUS

• Anggota dari family Nodaviridae • ssRNA dengan polaritas positif• Genome bipartite• Bersimetri ikosahedral• Kapsidnya terdiri 32 kapsomer • Berdiameter 30 nm• Tidak memilki amplop

• Nodavirus terbagi menjadi 2 genus :

Alfanodavirus, menginfeksi serangga

Betanodavirus, menginfeksi ikan

Jalur Replikasi Nodavirus

Contoh alfanodavirus yang sering dipelajari :• Nodamura Viruse (NoV)

Menginfeksi : Lepidoptera (butterflies and moth) dan Aedes• Black beetle Virus (BBV)

Menginfeksi : Heteronychus arator • Flock House Virus (PHV)

Menginfeksi : Galleria mellonella (Wax moth) dan Costelytra zealandica

Nodavirus pada serangga

Costelytra zealandicaGalleria mellonellaHeteronychus arator

Nodamura viruse (NoV)Pertama ditemukan pada nyamuk yang hidup di dekat desa Nodamura, Jepang

Menignfeksi serangga (ngengat,nyamuk) dan mamalia (babi)

Menginfeksi nyamuk, kutu, dan larva ngengat tanpa membunuhnya

Menginfeksi Lebah dan Wax moth dan membunuhnya

Menyebabkan luka pada sitoplasma dari otot, saraf, dan kelenjar ludah

Larva Wax moth akan mengalami paralisis, 4-6 hari inokulasi, dan mati pada 7-14 hari setelah inokulasi.

Dapat ditransmisikan oleh nyamuk

Black beetle Virus (BBV)

Black beetle virus diisolasi pertama kali dari Heteronychus arator di New Zealand

Dapat menginfeksi spesies-spesies dari Lepidoptera dan Coleoptera

Tidak ditemukan dapat menginfeksi suckling mice

Biasa dipakai dalam penelitian virus dengan menggunakan sel dari Drosophila melanogaster

Flock House Virus (PHV)

Diisolasi pertama kali dari Costelytra zealandica di new zealand

Dapat bereplikasi pada serangga, nematoda, tumbuhan, dan yeast.

Secara in vivo PHV dapat bereplikasi pada 4 jenis genus nyamuk ; Aedes, Culex, Anopheles and Armigeres, dan bereplikasi paling baik pada aedes

Tidak menyebabkan efek apapun pada sel mamalia dan dan bukan merupakan patogen bagi manusia

Reoviridae

REOVIRIDAE

• Family : Reoviridae Genus : Cypovirus• Cy=cytoplasmic, po=polyhedorsis• Membentuk struktur polyhedron (kristal

protein) di dalam sitoplasma inang.• Polyhedron : lapisan pelindung virus sehingga

virus bersifat highly infectious

polyhedron

• 0.1 – 10 um• Bentuk icosahedral• 12 segmen dengan spikes pada masing-masing

segmen• Mempunyai satu lapis capsid• Tidak beramplop

Karakteristik Cypovirus

Jenis Host Serangga

• Drosophila F• Drosophila S• Hyposoter exiguae• Diadromus pulchellus• Dacus oleae• Musca domestica(cari ini serangga apaan)

Daftar Pustaka• Adams, J. R. and Bonami, J. R. 1991. Atlas of Invertebrate Viruses. CRC Press, Boca

Raton. 684 pp.• Boucias, D.G. and Pendland, J.C. 1998. Principles of Insect Pathology. Kluwer

Academic Publ., Boston. 548 pp.• Hajek, A.E. 2004. Natural Enemies: An Introduction to Biological Control. Cambridge

University Press, UK. 394 pp.• Lacey, L.A. 1997. Manual of Techniques in Insect Pathology. Academic Press

(Elsevier), NY. 409 pp.• Miller, L.K. 1997. The Baculoviruses. Plenum Press, New York. 447 pp.• Miller, L.K. and Ball, L.A. [Eds.] 1998. The Insect Viruses. Plenum Press, New York.

413 pp.• Navon, A. and Ascher, K.R.S. 2000. Bioassays of Entomopathogenic Microbes and

Nematodes. CABI Publ., NY, 324 pp.• Tanada, Y. and Kaya, H.K. 1993. Insect Pathology. Academic Press, San Diego. 666

pp.