Struktur dan Replikasi Virus Hepatitis C (HCV)

Cecep Suryani Sobur Hepatologi, Kedokteran Leave a Comment

Virus hepatitis C (HCV) merupakan salah satu penyebab terbanyak dari hepatitis kronis. Sekitar 130–170 juta orang di dunia menderita infeksi hepatitis C. Bersama dengan hepatitis B, keduanya mendominasi penyebab gagal hati atau sirosis serta kanker hati. Hepatitis C sama dengan HIV dan hepatitis B ditularkan melalui darah atau cairan tubuh lainnya. Hubungan seksual, penularan dari ibu ke anak, transfusi darah, penggunaan jarum suntik secara bersama-sama, serta terpercik langsung cairan tubuh dari penderita menjadi jalan penularan hepatitis C. Berikut ini dibahas mengenai apakah itu virus hepatitis C itu.

Sejarah Penemuan Virus Hepatitis C

Hepatitis C pertama kali diidentifikasi pada tahun 1989. Sebelumnya, para ahli baru mengetahui bahwa penyebab hepatitis adalah hepatitis B dan hepatitis A. Dalam observasi penyakit hepatitis yang disebabkan oleh transfusi, sebagian kasus didapatkan bukan disebabkan oleh hepatitis B maupun hepatitis A. Pada keadaan tersebut, hepatitis yang terjadi dinamakan hepatitis non A non B. Kemudian, dengan kemajuan deteksi melalui pemeriksaan bahan genetik (DNA atau RNA), hepatitis C berhasil diidentifikasi sebagai penyebab dari hepatitis non A non B tersebut.

Genom HCV

Hepatitis C virus termasuk ke dalam kelompok virus RNA famili Flaviviridae. Virus RNA berarti materi genetik yang dibawa adalah RNA, bukan DNA. Materi genetik dari virus hepatitis C terdiri atas genom sebesar 9,6 kb. Genom tersebut diawali dan diakhiri oleh UTR (untranslated region). Di bagian tengah adalah ORF (open reading frame) yang ditranslasikan melalui bantuan IRES (internal ribosome entry site). Genom dari HCV menghasilkan protein struktural yang membentuk struktur virus (core, E2, dan E3) dan protein non structural (p7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A, dan NS5B) yang mayoritas membantu dalam proses replikasi dan perakitan virus. Berikut ini adalah ilustrasi dari struktur genom HCV.

Struktur genom hepatitis C
Struktur genom virus hepatitis C

HCV cukup heterogen, memiliki tujuh genotip (genotip 1 s.d. 7) disertai dengan subgenotip (a dan b) pada genotip 1. Genotip 1 terbanyak ditemukan di Amerika (70%), Jepang (75%), dan Eropa (50-70%); disertai juga dengan genotip 2 dan 3. Genotip 3 dan 6 banyak terdapat di Asia Tenggara dan Selatan sedangkan di Afrika banyak didapatkan genotip 4 dan 5. Genotip 7 baru ditemukan di Afrika Tengah namun tidak memberikan dampak klinis yang terlalu signifikan. Adapun di Indonesia sendiri, didapatkan genotip terbanyak adalah genotip 1. Perbedaan genotip tidak memberikan perbedaan perjalanan penyakit, akan tetapi penderita dengan infeksi HCV genotip 3 memiliki risiko steatosis dan progresivitas yang lebih besar.

Untuk respon terhadap terapi yang sampai saat ini belum diketahui, terapi berbasis interferon (IFN) pada HCV genotip 3 memberikan keberhasilan sustained viral response (SVR) sampai 80% sedangkan untuk genotip 2 dan 3 namun hanya 50% untuk genotip 1 dan 4. Genotip 5 dan 6 memberikan respon intermediet. Akan tetapi, saat ini sudah muncuk obat generasi baru yaitu direct acting antiviral (DAA) yang memberikan keberhasilan terapi yang lebih baik dari terapi berbasis IFN.

Sebagian orang yang terjangkit hepatitis C dapat sembuh sendiri atau memiliki kecenderungan keebrhasilan terapi yang lebih baik dari orang lain. Faktor yang mempengaruhi kesembuhan dari sisi penderita adalah tipe HLA (human leucocyte antigen), etnik, jenis kelamin, usia, dan obesitas.

Partikel Virion HCV

Gambar struktur virus hepatitis C
Virion hepatitis C

Virion HCV sendiri vediameter 50-80 nm dengan heterodimer glikoprotein E1 dan E2 tertanam dalam lipid bilayer yang mengelilingi nukleokapsid. Nukleokaspid sendiri terdiri atas protein core (inti) dan genom berupa single strand RNA. Virion ini merupakan partikel lipiviropartikel (LVP) dan berhubungan dengan lipoprotein (LDL dan VLDL) dari inang yang terinfeksi. Strategi ini seperti trojan. Artinya, virus menyerupai LDL maupun VLDL yang merupakan partikel lipoprotein normal pada tubuh manusia. Dengan menyerupai LDL maupun VLDL, LVP dari HCV menghindar dari neutralisasi sistem imunitaas inang. Apolipoprotein E (apoE) dan apoC berkaitan dengan partikel virion di in vivo maupun in vitro dalam biakan sedangkan apoB kurang terlihat pada virion dalam in vitro.

Siklus Replikasi Virus Hepatitis C

Entry dan Uncouting

Seperti dijelaskan di atas, partikel virus HCV berperilaku seperti LDL dan VLDL manusia sehingga reseptor LDL dan glikosaminoglikan dari sel hati menjadi mediator dalam interaksi virus dengan sel. Interaksi ini terjadi dalam tingkat afinitas yang rendah. Kemudian, setelah tahap ini, diikuti oleh interaksi E1-E2 dengan koreseptor SR-B1 dan CD81. Claudin 1 (CLDN1) dan occludin (OCLN) juga diperlukan dalam proses entry. CLDN6 dan CLDN9 dapat menggantikan fungsi CLDN1 untuk proses entry HCV tetapi kedua molekul ini sedikit sekali diekspresikan oleh sel hati.

Faktor tambahan lain untuk entry adalah EGFR dan ephrin receptor type A2 yang juga kemungkinan memodulasi interaksi antara CD81 dan CLDN1. Kolesterol yang berikatan dengan virion diperkirakan terlibat pada tahap akhir fusi melalui interaksi dengan NPC1L1 cholesterol absorption receptor. Ambilan virus oleh sel terjadi melalui endositosis yang dimediasi oleh clathrin dan membutuhkan kondisi lingkungan yang asam sehingga diperkirakan terjadi di endosom. Walaupun strukturnya belum diperjels, diperkirakan sebagai protein fusi kelas II. Melihat dari struktur E2 dari pestvirus yang telah dipetakan, kemungkinan protein E1 merupakan suatu  fusogen. Pada tahap akhir proses entry, genom HCV dilepaskan ke sitoplasma dimana proses berikutnya yaitu translasi terjadi.

Selain proses entry dari partikel virus yang bebas dengan sel hati, transmisi juga mungkin terjadi secara langsung dari sel ke sel. Hal ini terjadi untuk menghindari proses netralisasi oleh antibodi. Namun, kebanyakan faktor entry saling tumpang tindih antara dua mekanisme tersebut.

Translasi dan Pembelahan Poliprotein

Setelah berhasil masuk, maka selanjutnya adalah terjadi proses translasi. Translasi ini terjadi di retikulum endoplasmiadengan diawali inisiasi oleh IRES yang terletak pada UTR 5′ dari RNA virus. Hasil dari translasi adalah poliprotein HCV yang merupakan hasil pembelahan baik pada saat maupun post translasi. Pembelahan ini dilakukan oleh protease sel yaitu signalase dan signal peptide peptidase serta serin protease virus yaitu NS3 dan NS3-NS4A yang kemudian menghasilkan sepuluh protein virus.

Uniknya, serin protease NS3-NS4A juga membelah protein adaptor MAVS dan TRIF yang menghambat sintesis IFN yang diinisiasi oleh RIG-1 (retinoic acid-inducible gene-1) dan Toll-like receptor 3. Oleh karena itu, penghambat NS3-NS4A seperti teleprevir dan boceprevir dapat meningkatkan SVR pada terapi dengan regimen berbasis IFN. Polipeptida ini juga penting untuk menyiapkan proses selanjutnya yaitu replikasi RNA.

Replikasi RNA HCV

Double strand DNA dan single strand RNA
Beda double strand DNA dan single strand RNA

Repliaksi RNA penting untuk menggandakan genome HCV. Kita tahu dari penjelasan di atas bahwa RNA yang di bawa adalah single strand RNA berjenis positive strand. Kita ketahui bahwa DNA berupa double strand. Artinya terdapat dua rantai, satu rantai dengan rantai komplemennya yang berpasangan. Berbeda dengan RNA yang biasanya berupa RNA single strand. Genom virus tidak memiliki pasangan komplemen. Dalam hal ini, HCV membawa genom berupa strand positif yang dapat langsung dilakukan translasai. Tetapi, untuk proses replikasi, strand positif ini akan menghasilkan komplemennya yang berupa strand negatif. Strand negatif inilah yang nantinya akan dijadikan template untuk genom RNA yang baru. HCV pada siklus hidupnya tidak melakukan integrasi ke dalam genom sel hati. Hal ini menyebabkan tidak ada fase inaktif atau laten pada siklus hidup HCV.

Kembali ke repliaksi HCV, proses ini terjadi di sperule di retikulum endoplasma. Sperule ini dibentuk oleh NS4B dan NS5A. NS5B yang merupakan polymerase dependen RNA merupakan enzim utama dalam proses replikasi RNA HCV. Di bawah ini adalah ilustrasi video mengenai siklus hidup dari HCV.

Siklus hidup virus hepatitis C

Perakitan dan Pelepasan Virus

Proses perakitan virus HCV sangat lekat hubungannya dengan sintesis lipid di hati. Setelah dilakukan pembelahan protein oleh signal peptidase dan kemudian oleh signal peptide peptidase, protein core yang matur kemudian berelokasi dari membran retikulum endoplasma ke cytoplasmic lipid droplet (cLD) dibantu oleh diacylglycerol acyltransferase-1 (DGAT1). Pembentukan nukleokapsid melibatkan interaksi core dengan NS5A di cLD dimana NS5A juga dipandu oleh DGAT1 melalui α-helix amphipathic N-terminal ataus etelah translokasi dari mobile cLD ke reticulum endoplasma. Proses memasukan genom ke nukleukapsid masih belum dipahami secara utuh namun mungkin difasilitasi oleh kedekatan jukstaposisi antara tempat replikasi RNA dengan perakitan virus. Setelah itu, kemudian ditambahkan komponen E1 dan E2 melalui penambahan gugus gula ke permukaan capsid. Bagan di bawah menjelaskan bagaimana proses siklus HCV mulai dari entry sampai pelepasan.

Bagan lengkap proses replikasi virus hepatitis C
Bagan proses siklus replikasi virus hepatitis C

Kesimpulan

Dari penjelasan di atas, kita ketahui bahwa HCV berbeda dari retrovirus dimana genom tidak diubah dahulu ke DNA dan tidak mengalami integrase ke dalam genom inang. Melihat hal tersebut, sebenarnya HCV memang berpotensi untuk disembuhkan dan pengobatan tidak dilakukan untuk terus menerus. Pemahaman bagaimana siklus sel juga memberitahu pengetahuan mengenai peran penting dari protein non struktural yang menjadi target dari obat golongan DAA. Berikut beberapa artikel lain mengenai topik hepatitis C:

Sumber

  1. Scheel TKH, Rice CM. Understanding the hepatitis C virus life cycle paves the way for highly effective therapies. Nat Med. 2013;19(7):837–49.
  2. Strader DB, Seeff LB. A brief history of the treatment of viral hepatitis C. Clin Liver Dis. 2012 Feb;1(1):6–11.
  3. Utama A, Tania NP, Dhenni R, Gani RA, Hasan I, Sanityoso A, et al. Genotype diversity of hepatitis C virus (HCV) in HCV-associated liver disease patients in Indonesia. Liver Int. 2010;30(8):1152–60.
  4. Westbrook RH, Dusheiko G. Natural history of hepatitis C. J Hepatol. 2014 Nov;61(1 Suppl):S58-68.

Tinggalkan Balasan