Wat Zijn Virussen?

{h1}

Virussen zijn microscopische parasieten die het vermogen missen om te gedijen en zich voort te planten buiten een gastheerlichaam.

Virussen zijn microscopische parasieten, over het algemeen veel kleiner dan bacteriën. Ze missen het vermogen om te gedijen en zich voort te planten buiten een gastlichaam.

Over het algemeen hebben virussen de reputatie de oorzaak van besmetting te zijn. Wijdverbreide gebeurtenissen rond ziekte en dood hebben ongetwijfeld zo'n reputatie versterkt. De uitbraak van Ebola in 2014 in West-Afrika en de 2009 H1N1 / Mexicaanse grieppandemie (een wijdverspreide wereldwijde uitbraak) komen waarschijnlijk voor de geest. Hoewel dergelijke virussen zeker sluwe vijanden zijn voor wetenschappers en medische professionals, zijn anderen van hun soort instrumenteel geweest als onderzoeksinstrumenten; het bevorderen van het begrijpen van elementaire cellulaire processen zoals de mechanica van eiwitsynthese en van virussen zelf.

Ontdekking

Hoeveel kleiner zijn de meeste virussen in vergelijking met bacteriën? Best wel. Met een diameter van 220 nanometer is het mazelenvirus ongeveer 8 keer kleiner dan E coli bacteriën. Bij 45 nm is het hepatitis-virus ongeveer 40 keer kleiner dan E coli. Om een ​​idee te krijgen hoe klein dit is, biedt David R. Wessner, professor biologie aan het Davidson College, een analogie in een artikel uit 2010 in het tijdschrift Nature Education: het poliovirus, 30 nm breed, is ongeveer 10.000 keer kleiner dan een zoutkorrel. Zulke verschillen in grootte tussen virussen en bacteriën vormden de eerste kritische aanwijzing voor het bestaan ​​van de eerstgenoemden.

Tegen het einde van de 19e eeuw was het idee dat micro-organismen, met name bacteriën, ziektes konden veroorzaken, goed ingeburgerd. Onderzoekers die op zoek waren naar een verontrustende ziekte in tabak - de tabakmozaïekziekte - waren echter enigszins gestoord over de oorzaak.

In een artikel uit 1886 met de titel "Betreffende de mozaïekziekte van tabak" publiceerde Adolf Mayer, een Duitse chemicus en landbouwonderzoeker, de resultaten van zijn uitgebreide experimenten. Mayer ontdekte met name dat toen hij besmette bladeren verbrijzelde en het schadelijke sap injecteerde in de aderen van gezonde tabaksbladeren, dit resulteerde in de geelachtige vlekken en verkleuring die kenmerkend zijn voor de ziekte. Mayer vermoedde terecht dat alles wat tabakmozaïek veroorzaakte in het lommerrijke sap zat. Meer concrete resultaten ontgingen hem echter. Mayer was er zeker van dat alles wat de ziekte veroorzaakte, van bacteriële oorsprong was, maar hij was niet in staat om het ziekteverwekkende middel te isoleren of onder een microscoop te identificeren. Evenmin kon hij de ziekte recreëren door gezonde planten met een reeks bekende bacteriën te injecteren.

In 1892 herhaalde een Russische student met de naam Dmitri Ivanovsky in essentie de sapexperimenten van Mayer, maar met een beetje een draai. Volgens een artikel uit 1972 gepubliceerd in het tijdschrift Bacteriological Reviews, gaf Ivanovsky het sap van geïnfecteerde bladeren door een Chamberland-filter, een filter dat goed genoeg was om bacteriën en andere bekende micro-organismen te vangen. Ondanks het zeven bleef het vloeibare filtraat besmettelijk, wat een nieuw stuk in de puzzel suggereert; wat de oorzaak van de ziekte ook was, was klein genoeg om door het filter te gaan. Ivanovsky concludeerde echter ook dat de oorzaak van tabakmozaïek ziekte bacterieel was, wat suggereert dat het filtraat "bacteriën of een oplosbaar toxine bevatte". Het duurde tot 1898 toen de aanwezigheid van virussen werd erkend. De Nederlandse wetenschapper Martinus Beijerinck, die de resultaten van Ivanovsky bevestigde, suggereerde dat de oorzaak van tabakmozaïek niet bacterieel was, maar een 'levend vloeibaar virus', verwijzend naar de nu verouderde term 'filterbaar virus'.

De experimenten van Ivanovsky, Beijerinck en anderen die daarop volgden, wezen alleen op het bestaan ​​van virussen. Het zou nog een paar decennia duren voordat iemand daadwerkelijk een virus zag. Volgens een artikel uit 2009 gepubliceerd in het tijdschrift Clinical Microbiology Reviews, toen de elektronenmicroscoop in 1931 werd ontwikkeld door de Duitse wetenschappers Ernst Ruska en Max Knoll, kon het eerste virus worden gevisualiseerd met de nieuwe hoge resolutie-technologie. Deze eerste foto's van Ruska en collega's in 1939 waren van het tabaksmozaïekvirus. Dus de ontdekking van virussen kwam rond.

Dit digitaal verkleinde beeld toont het H1N1-influenzavirus onder een transmissie-elektronenmicroscoop. In 2009 veroorzaakte dit virus (toen de varkensgriep genaamd) een pandemie en er wordt gedacht dat het 200.000 mensen wereldwijd heeft gedood.

Dit digitaal verkleinde beeld toont het H1N1-influenzavirus onder een transmissie-elektronenmicroscoop. In 2009 veroorzaakte dit virus (toen de varkensgriep genaamd) een pandemie en er wordt gedacht dat het 200.000 mensen wereldwijd heeft gedood.

Krediet: Nationaal Instituut voor Allergieën en Infectieziekten (NIAID)

Structuur

Virussen wankelen op de grenzen van wat als het leven wordt beschouwd. Aan de ene kant bevatten ze de belangrijkste elementen waaruit alle levende organismen bestaan: de nucleïnezuren, DNA of RNA (elk virus kan alleen het ene of het andere virus hebben). Aan de andere kant missen virussen het vermogen om onafhankelijk de informatie te lezen en in werking te stellen die zich in deze nucleïnezuren bevindt.

"Een minimaal virus is een parasiet die replicatie (meer kopieën van zichzelf maken) in een gastheercel vereist", zegt Jaquelin Dudley, hoogleraar moleculaire biowetenschappen aan de Universiteit van Texas in Austin. "Het virus kan zichzelf niet reproduceren buiten de host omdat het het gecompliceerde mechanisme mist dat een [host] -cel bezit." De cellulaire machinerie van de gastheer stelt virussen in staat om RNA te produceren uit hun DNA (een proces dat transcriptie wordt genoemd) en om eiwitten te bouwen op basis van de instructies die zijn gecodeerd in hun RNA (een proces dat vertaling wordt genoemd).

Wanneer een virus volledig is geassembleerd en in staat is tot infectie, staat het bekend als een virion.Volgens de auteurs van "Medical Microbiology 4th Ed." (Universiteit van Texas Medical Branch in Galveston, 1996), de structuur van een eenvoudige virion bestaat uit een kern van een binnen nucleïnezuur omringd door een buitenste omhulsel van eiwitten die bekend staat als de capside. Capsiden beschermen de virale nucleïnezuren tegen het opeten en vernietigen door speciale gastheercel-enzymen die nucleasen worden genoemd. Sommige virussen hebben een tweede beschermende laag die de envelop wordt genoemd. Deze laag is meestal afkomstig van het celmembraan van een gastheer; kleine gestolen bits die zijn aangepast en opnieuw zijn gebruikt om het virus te gebruiken.

Het DNA of RNA in de kern van het virus kan enkelstrengs of dubbelstrengig zijn. Het vormt het genoom of de som van de genetische informatie van een virus. Virale genomen zijn over het algemeen klein van formaat en coderen alleen voor essentiële eiwitten zoals capside-eiwitten, enzymen en eiwitten die nodig zijn voor replicatie in een gastheercel.

Functie

De primaire rol van het virus of virion is het "afleveren van zijn DNA- of RNA-genoom in de gastheercel zodat het genoom tot expressie kan worden gebracht (getranscribeerd en vertaald) door de gastheercel", aldus "Medical Microbiology."

Ten eerste moeten virussen toegang hebben tot de binnenkant van het lichaam van een host. Luchtwegen en open wonden kunnen dienen als gateways voor virussen. Soms bieden insecten de wijze van binnenkomst. Bepaalde virussen zullen een lift maken in het speeksel van een insect en het lichaam van de gastheer binnendringen na de insectenbeten. Volgens de auteurs van "Molecular Biology of the Cell, 4th Ed" (Garland Science, 2002) kunnen dergelijke virussen repliceren in zowel insecten- als gastheercellen, waardoor een soepele overgang van de ene naar de andere wordt gewaarborgd. Voorbeelden hiervan zijn de virussen die gele koorts en knokkelkoorts veroorzaken.

Virussen zullen zich dan hechten aan oppervlakken van gastheercellen. Ze doen dit door het herkennen en binden aan celoppervlakreceptoren, zoals twee in elkaar grijpende puzzelstukjes. Veel verschillende virussen kunnen aan dezelfde receptor binden en een enkel virus kan verschillende celoppervlakreceptoren binden. Hoewel virussen ze in hun voordeel gebruiken, zijn receptoren van het celoppervlak eigenlijk ontworpen om de cel te dienen.

Nadat een virus zich bindt aan het oppervlak van de gastheercel, kan het beginnen over de buitenste bedekking of het membraan van de gastheercel te bewegen. Er zijn veel verschillende manieren van binnenkomst. HIV, een virus met een envelop, smelt samen met het membraan en wordt er doorheen gedrukt. Een ander omhuld virus, het influenzavirus, wordt overspoeld door de cel. Sommige niet-omhulde virussen, zoals het poliovirus, creëren een poreus kanaal van binnenkomst en hol door het membraan.

Eenmaal binnen laten virussen hun genomen vrij en verstoren of kapen ook verschillende delen van de cellulaire machinerie. Virale genomen sturen gastheercellen aan om uiteindelijk virale eiwitten te produceren (veel van de tijd stopt de synthese van elk RNA en eiwitten die de gastheercel kan gebruiken). Uiteindelijk stapelen virussen het kaartspel in hun voordeel, zowel binnen de hostcel als binnen de host zelf, door omstandigheden te creëren waardoor deze kunnen worden verspreid. Als er bijvoorbeeld een verkoudheid heerst, stoot één niesgeluid 20.000 druppels met rhinovirus- of coronavirusdeeltjes uit, volgens 'Molecular Biology of the Cell'. Het aanraken of inademen van die druppeltjes is alles wat nodig is om verkoudheid te verspreiden.

Een microscopisch beeld van het ebolavirus.

Een microscopisch beeld van het ebolavirus.

Credit: CDC / Cynthia Goldsmith / Public Health Image Library

Nieuwe ontdekkingen

Het begrijpen van de relaties tussen virussen begon met het vaststellen van overeenkomsten in grootte en vorm, of virussen DNA of RNA bevatten en in welke vorm. Met betere methoden om virale genomen te sequensen en te vergelijken, en met de constante instroom van nieuwe wetenschappelijke gegevens, wordt voortdurend wat we weten over virussen en hun geschiedenis, bijgeschaafd.

Tot 1992 was het idee dat virussen veel kleiner waren dan bacteriën, met kleine genomen, als vanzelfsprekend beschouwd. Dat jaar ontdekten wetenschappers volgens Bessner een bacterieachtige structuur in sommige amoeben in een waterkoelingstoren. Het bleek dat ze niet een bacteriesoort ontdekten, maar een heel groot virus, dat ze Mimivirus noemden. Het virus is ongeveer 750 nm groot en kan ook dezelfde kleuringseigenschappen hebben als grampositieve bacteriën. Dit werd gevolgd door de ontdekking van andere grote virussen zoals het Mamavirus en Megavirus.

"Het is niet bekend hoe deze grote virussen zich ontwikkelden," zei Dudley, verwijzend naar hen als de "olifanten" van de viruswereld. "Het kunnen gedegenereerde cellen zijn, die parasieten van andere cellen zijn geworden (Mimiviruses infecteren amoeben), of het kunnen meer typische virussen zijn die steeds andere gastheergenen krijgen," voegde ze eraan toe. Mimivirussen vereisen dat de cellulaire machinerie van een gastheer eiwitten produceert, net als andere kleinere virussen. Hun genoom bevat echter nog steeds veel resten van genen die zijn geassocieerd met het proces van vertaling. Het is mogelijk dat Mimivirussen ooit onafhankelijke cellen zijn geweest. Of ze hadden simpelweg enkele gastgenen kunnen verwerven en accumuleren, schreef Wessner.

Zulke ontdekkingen roepen nieuwe vragen op en openen nieuwe wegen voor onderzoek. In de toekomst kunnen deze studies antwoorden bieden op fundamentele vragen over de oorsprong van virussen, hoe ze hun huidige parasitaire staat hebben bereikt en of virussen moeten worden opgenomen in de boom des levens.

Extra middelen

  • University of Utah Health Sciences: celgrootte en schaal
  • Internationaal Comité voor taxonomie van virussen
  • Nature Education: Discovery of the Giant Mimivirus

    Video Supplement: Wat is het verschil tussen een bacterie en virus?.




    WordsSideKick.com
    Alle Rechten Voorbehouden!
    Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

    © 2005–2019 WordsSideKick.com