Tinjauan Biologi Molekuler pada Virus Korona Generasi ke-7 (SARS-CoV-2) Penyebab COVID-19

Tak bisa dielakkan merebaknya pandemik COVID-19 telah menimbulkan keriuhan dan kewaspadaan ekstra masyarakat di berbagai penjuru dunia. Hal ini terjadi karena jumlah korban jiwa dan negara yang terjangkiti terus bertambah dan saat ini telah mencapai lebih dari 2 juta orang terjangkit COVID-19. Di lingkungan sekitar penulis bahkan mungkin juga di tempat-tempat lainnya, pembahasan virus korona telah menjadi trending topic. Tak bisa lain ini juga terjadi akibat pemberitaan yang begitu intens oleh media massa.

Gambaran di masyarakat menunjukkan seolah-olah virus korona ini baru muncul di dunia kemudian membuat korban jiwa berjatuhan. Tak ingatkah mereka pada pneumonia SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) yang terjadi pada tahun 2000-an? Sejujurnya penulis pun baru mengetahuinya ketika menulis artikel ini 😁😁😁
Virus korona pertama kali menginfeksi manusia pada pertengahan tahun 1960, hmmm eranya Bung Karno ya… Hingga saat ini telah ada 7 jenis virus korona yang menginfeksi manusia [1]. Mengapa bisa menginfeksi manusia? Bagaimana biologi molekuler meninjaunya? Artikel ini akan menjawabnya.

Berdasarkan struktur genomnya virus korona dibedakan atas 4 sub grup yang terdiri atas alfa, beta, gama dan delta. Hanya sub grup alfa (229E, NL63) dan beta (OC43, HKU1, MERS-CoV, SARS-CoV dan SARS-CoV-2) yang menginfeksi manusia dan mamalia lainnya [1,2]. Tiga virus korona yaitu MERS-CoV, SARS-CoV dan SARS-CoV-2 telah menimbulkan pneumonia (penyakit radang paru) yang mematikan di awal abad 21 ini [3]. Virus SARS-CoV-2 alias “generasi ke-7” dari virus korona merupakan penyebab pandemik COVID-19 yang sedang merebak saat ini.

blank
Gambar 1. Asal-usul virus korona yang menginfeksi manusia. Virus SARS-CoV-2 diduga menjangkiti manusia melalui trenggiling yang diperdagangkan secara ilegal di pasar China [2]

Virus SARS-CoV-2 termasuk dalam keluarga coronaviridae dengan komponen penyusunnya berupa materi genetik (RNA untai tunggal) yang dilapisi/dilindungi oleh protein. Virus ini sekurang-kurangnya tersusun dari 27 protein yang terdiri atas 15 protein non struktural (nsps), 4 protein struktural dan 8 protein pelengkap [4, 5]. Protein struktural (protein S) akan dibahas lebih lanjut dalam tulisan ini.

blank
Gambar 2. Virus SARS-CoV-2 dan komponen penyusunnya. HE (protein membran). (https://www.ovg.ox.ac.uk)

1. Protein Struktural Virus SARS-CoV-2

Protein struktural penyusun virus ini terdiri atas protein spike (S), envelope (E), membran (M) dan nukleokapsid (N). Protein S merupakan komponen penyusun virus SARS-CoV-2 yang selalu menjadi target dalam pengembangan vaksin dan anti-virus lainnya. Hal ini dapat dimaklumi karena bagian inilah yang berikatan dengan reseptor Angiotensin Converting-Enzyme 2 (ACE2) pada manusia. Protein ini terletak paling luar dibanding virion (komponen penyusun virus) lainnya [6].

blank
Gambar 3. Pemodelan protein spike virus SARS-CoV-2 yang berikatan dengan reseptor ACE2 [4]

Asam amino protein S merupakan unit-unit yang tersusun secara berulang dan tersusun dari 1273 asam amino  (Gambar 4). Susunan tersebut memiliki ujung/akhiran yang biasa disebut “terminal” yaitu suatu amino (N-terminal) dan karboksil (C-terminal) (Gambar 5). Kedua ujung tersebut secara berturut-turut terletak pada sub-unit S1 dan S2. Pada sub-unit S1 terdapat Domain Pengikat Reseptor (RBD) ACE2 dengan residu (asam amino) sekitar 200 dan mengandung 2 sub-domain (inti dan luar). Pada sub-domain luar terdapat 2 loops (struktur sekunder protein) yang tidak terlindungi dan terdapat pada permukaan kerangka protein. Secara lebih spesifik bagian inilah yang berikatan dengan reseptor ACE2 [6].

blank
Gambar 4. Skema susunan dan jumlah asam amino penyusun protein spike pada 3 virus korona yang menjangkiti manusia. [6]

Protein S pada virus SARS‐CoV‐2 juga pada 2 virus korona lainnya (SARS‐CoV dan MERS‐CoV) memiliki subunit S1 dan S2. Bagian yang lainnya adalah sisi pemecah molekul protein S, fusi peptida, susunan ulang 7 residu (HR 1 dan 2), domain pengikat reseptor (RBD), pengikat struktur protein utama/primer (motif) pada sub-domain eksternal dan penanda peptida (SP) (Gambar 4) [6].

Laporan ataupun kajian ilmiah terhadap terhadap 3 protein struktur lainnya (E, M dan N) saat ini masih sangat terbatas. Karena perannya yang sangat penting terhadap infeksi ke manusia sehingga fokus para ilmuwan saat ini masih tertuju pada protein S virus SARS-CoV-2. Hal ini dapat dibuktikan dengan publikasi ilmiah yang memaparkan protein tersebut secara mendalam cukup mudah untuk ditemukan.

2. Materi Genetik Virus SARS-CoV-2

Materi genetik virus SARS-CoV-2 berupa RNA untai tunggal dengan ukuran genom sekitar 30 kilobasa (kb). Gen-gen inilah yang mengkode atau bertanggungjawab terhadap pembentukan 4 protein struktural. Sekelompok peneliti dari Hongkong menemukan bahwa gen pengkode keempat protein tersebut memiliki kemiripan dengan virus korona sebelumnya (SARS-CoV). Persentase kemiripan untuk protein S sebesar 76% sedangkan 3 protein lainnya diatas 90%.[4].

Laporan ilmiah lainnya menyebutkan beberapa strain virus SARS-CoV-2 memiliki genom yang identik (hanya berbeda pada 5 nukleotida) dengan ukuran sekitar 29,8 kilobasa. Ketiga strain tersebut terdiri atas:

Baca juga:
  • Wuhan/IVDC-HB-01/2019 (GISAID accession ID: EPI_ISL_402119) (HB01),
  • Wuhan/IVDC-HB-04/2019 (GISAID accession ID: EPI_ISL_402120) (HB04) dan
  • Wuhan/IVDC-HB-05/2019 (GISAID accession ID:EPI_ISL_402121) (HB05)
blank
Gambar 5. Pengelompokan genom dan pengkode protein strain HB01 virus SARS-CoV-2 [5]

Ukuran genom terbesar dimiliki oleh orf1ab pengkode protein pp1ab yang membentuk 15 protein nonstruktural (nsp 1-10 dan 12-16). Sedangkan protein pp1a dikodekan oleh genom orf1a dan membentuk 10 protein nonstruktural (nsp 1-10). Sebagai informasi tambahan, genom orf1ab dan orf1a (pengkode protein pp1ab dan pp1a) berada pada ujung residu urasil 5’UTR. Sedangkan ujung residu urasil 3’UTR menjadi bagian yang ditempati oleh 4 protein struktural dan 8 protein pelengkap (3a, 3b, p6, 7a, 7b, 8b, 9b dan orf14) pada sekuens (urutan) RNA virus SARS-CoV-2 (Gambar 5) [5].

3. Identifikasi virus SARS-CoV-2 dan SARS-CoV

Kemiripan SARS-CoV-2 dengan virus korona sebelumnya (SARS-CoV) tidak hanya dapat ditinjau dari kode genetik protein struktural. Sekelompok ilmuwan yang  melakukan identifikasi genom berpandangan bahwa kedua virus tersebut memiliki “sedikit kemiripan” pada level asam aminonya. Misalnya:

  • protein nonstruktural 8a ditemukan pada virus SAR-CoV sedangkan SARS-CoV-2 tidak ditemukan.
  • protein pelengkap 8b memiliki 84 asam amino pada SAR-CoV sedangkan pada virus SARS-CoV-2 lebih panjang dengan 121 asam amino
  • protein pelengkap 3b memiliki 154 asam amino pada SAR-CoV sedangkan pada virus SARS-CoV-2 lebih pendek dengan 22 asam amino

Projek identifikasi genom virus SARS-CoV-2 telah memberikan informasi dasar yang penting dan akan dilanjutkan ke tahapan berikutnya. Pihak-pihak terkait saat ini tengah melakukan pengembangan vaksin maupun anti-virus lainnya. Selain itu, para ilmuwan juga melakukan pemodelan interaksi antara protein S virus SARS-CoV-2 dengan reseptor pada beberapa hewan. Tujuannya sama, agar bisa keluar dan mengakhiri pandemik COVID-19 ini serta sebagai langkah preventif pencegahan pandemik dimasa mendatang. Doa dan harapan kita semua tentunya agar semua itu dapat terwujud dan tidak terulang dikemudian hari. Aamiin…..

Sobat warstek, demikian sedikit ulasan terkait virus SARS-CoV-2 semoga memberi manfaat. Jangan panik, kurangi interaksi dan bepergian yang tidak perlu serta ikuti arahan pemerintah. Insyaallah didalamnya ada kemaslahatan untuk kita semua. Dan yang tidak kalah penting tetap update pengetahuanmu di warstek.com !

Salam Literasi…

Referensi

  1. https://www.cdc.gov/coronavirus/types.html, diakses pada 10 April 2020 pukul 23.45 WITA.
  2. Rabi, F., A., Al-Zoubi, M., S., Kasasbeh, G., A., dkk., 2020, SARS-CoV-2 and Coronavirus Disease 2019: What We Know So Far, Pathogens, 9, 231.
  3. Walls, A., C., Park, Y., J., Tortorici, M., A., dkk., 2020, Structure, Function, and Antigenicity of the SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein, Cell, 180, 1-12.
  4. Ahmed, S., F., Quadeer, A., A., McKay, dan M., R., 2020, Preliminary Identification of Potential Vaccine Targets for the COVID-19 Coronavirus (SARS-CoV-2) Based on SARS-CoV Immunological Studies, Viruses, 12, 254, 1-15.
  5. Liu, Z., Xiao, X., Wei, X., dkk., 2020, Composition and Divergence of Coronavirus Spike Proteins and Host ACE2 Receptors Predict Potential Intermediate Hosts of SARS‐CoV‐2, Journal of Medical Virology, 1-7.
Jumardin Rua
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar