16.1: Wat zijn virussen?
Overzicht
Een virus is een microscopisch infectieus deeltje dat bestaat uit een RNA- of DNA-genoom dat ingesloten is in een eiwitomhulsel. Het kan zichzelf niet voortplanten: het kan alleen meer virussen maken door een cel binnen te gaan en zijn cellulaire machinerie te gebruiken. Wanneer een virus een gastheercel infecteert, verwijdert het zijn eiwitmantel en stuurt het de machine van de gastheer aan om zijn genetisch materiaal te transcriberen en te transleren. De gekaapte cel brengt de gerepliceerde componenten samen tot duizenden virale nakomelingen, die de gastheercel kunnen breken en doden. De nieuwe virussen gaan vervolgens meer gastheercellen infecteren.
Waarom virussen bestuderen?
Virussen kunnen verschillende soorten cellen infecteren: bacteriën, planten en dieren. Virussen die zich richten op bacteriën, bacteriofagen (of fagen) genoemd, zijn zeer talrijk. Huidig onderzoek richt zich op faagtherapie om multiresistente bacteriële infecties bij mensen te behandelen. Virussen die gekweekte planten infecteren, worden ook uitgebreid bestudeerd, omdat epidemieën leiden tot enorme oogst en economische gevolgen.
Virussen werden voor het eerst ontdekt in de 19 e eeuw, toen een economisch belangrijk gewas, de tabaksplant, werd geteisterd door een mysterieuze ziekte, dat later geïdentificeerd werd als het tabak mozaïek virus. Dierlijke virussen zijn van groot belang zowel bij veterinair onderzoek als bij medisch onderzoek. Bovendien liggen virussen ten grondslag aan veel ziekten bij de mens, variërend van verkoudheid, waterpokken en herpes tot gevaarlijkere infecties zoals de gele koorts, hepatitis en pokken.
De structuur van een virus
Virussen komen voor in verschillende vormen die gespecialiseerd zijn voor het aanvallen van hun doelcel. De twee belangrijkste componenten van alle virussen zijn het virale genoom en de beschermende eiwitlaag, de capside. Het virale genoom bestaat uit enkel- of dubbelstrengs RNA of DNA en codeert voor de eiwitten waaruit de capside bestaat. Het virale genoom en de capside staan bekend als de nucleocapside.
Een uniek kenmerk van veel eukaryote virussen is de aanwezigheid van een fosfolipide-membraan, bekend als de envelop die de capside omgeeft. Deze envelop is meestal afkomstig van de membranen van eerder geïnfecteerde gastheercellen, maar kan ook virale eiwitten (envelop-eiwitten genoemd) bevatten die eraan zijn gebonden. Ten slotte hebben sommige dierlijke virussen een cluster van door virus gecodeerde eiwitten, het virale omhulsel, in de ruimte tussen de envelop en het capside.
Virale infectie
De virale levenscyclus kan worden onderverdeeld in de volgende vijf stappen: binden, invoer, replicatie, montage en vrijgave. De eiwitten op het oppervlak van het virus helpen om specifieke gastheercellen te herkennen. Sommige virussen gebruiken deze oppervlakte-eiwitten om gastheercelreceptoren te binden en internalisatie door endocytose te initiëren, terwijl omhullende virussen direct kunnen versmelten met het gastcelmembraan.
Sommige bacteriofagen komen de cel niet binnen; ze injecteren hun genoom (en virale enzymen) in de gastheercel. Eenmaal binnen in de cel, kan het virus de machinerie van de gastheer cell aansturen om zijn genoom te transcriberen en te transleren. De gastheercel verpakt de nieuwe kopieën van het virale genoom in virale deeltjes om nageslacht te maken. De nageslachtvirussen kunnen worden opgeslagen in de gastheercel voordat ze worden vrijgegeven of ze kunnen continu uit de cel worden geëxtrudeerd door uit het celmembraan te komen. De virale infectiecyclus wordt geclassificeerd als lytisch of lysogeen. In de lytische cyclus barsten de nieuwe virussen uit de gastheercel en doden deze zo. In de lysogene cyclus wordt het virale DNA opgenomen in het gastheergenoom waar het latent is en wordt het elke keer dat de gastheercel repliceert gekopieerd.
