De virologie Het is de tak van de biologie die de oorsprong, evolutie, classificatie, pathologie en biomedische en biotechnologische toepassingen van virussen bestudeert. Virussen zijn kleine deeltjes, 0,01-1 µm, waarvan de genetische informatie uitsluitend voor hun eigen replicatie is bedoeld..
De genen van virussen worden gedecodeerd door de moleculaire machinerie van de geïnfecteerde cel voor hun vermenigvuldiging. Daarom zijn virussen obligate intracellulaire parasieten die afhankelijk zijn van de metabolische functies van levende cellen..
Het meest voorkomende genetische materiaal op aarde komt overeen met dat van virussen. Ze infecteren andere virussen en alle levende wezens. Immuunsystemen verdedigen niet altijd met succes tegen virussen: enkele van de meest verwoestende ziekten van mens en dier worden veroorzaakt door virussen.
Virale ziekten bij de mens zijn onder meer gele koorts, polio, influenza, aids, pokken en mazelen. Virussen zijn betrokken bij ongeveer 20% van de menselijke kankers. Elk jaar doden virale luchtweg- en darminfecties miljoenen kinderen in ontwikkelingslanden.
Sommige virussen zijn nuttig om bacteriën te typeren, als bronnen van enzymen, voor ongediertebestrijding, als antibacteriële middelen, om kanker te bestrijden en als genvectoren.
Artikel index
Eind 19e eeuw bepaalden Martinus Beijerinck en Dmitri Ivanovski onafhankelijk van elkaar dat bacterievrije filtraten van zieke tabaksplanten een middel bevatten dat in staat is om gezonde planten te infecteren. Beijerinck belde deze makelaar contagium vivum fluidum.
We weten nu dat de Beijerinck- en Ivanovski-filtraten het tabakmozaïekvirus bevatten. Eveneens in de 19e eeuw concludeerden Friedrich Loeffler en Paul Frosch dat MKZ bij runderen wordt veroorzaakt door een niet-bacterieel agens..
In het eerste decennium van de 20e eeuw toonden Vilhelm Ellerman en Olaf Bang de overdracht van leukemie bij kippen aan met behulp van celvrije filtraten. Deze experimenten lieten zien dat er dierlijke virussen zijn die kanker kunnen veroorzaken.
In het tweede decennium van de 20e eeuw observeerde Frederick Twort de lysis van microkokken op agarplaten waarin hij probeerde het pokkenvirus te laten groeien, ervan uitgaande dat deze lysis was veroorzaakt door een virus of door enzymen van bacteriën. Felix d'Hérelle ontdekte van zijn kant dat de bacillen die dysenterie veroorzaken, werden gelyseerd door virussen die hij bacteriofagen noemde..
In 1960 ontving Peter Medawar de Nobelprijs voor de ontdekking dat virussen genetisch materiaal (DNA of RNA) bevatten.
Virussen worden geclassificeerd op basis van hun kenmerken. Dit zijn de morfologie, het genoom en de interactie met de gastheer..
De classificatie op basis van de interactie van het virus met de gastheer is gebaseerd op vier criteria: 1) productie van een infectieus nageslacht; 2) of het virus de gastheer doodt of niet; 3) als er klinische symptomen zijn; 4) duur van infectie.
Het immuunsysteem speelt een belangrijke rol in de interactie tussen het virus en de gastheer, omdat het het verloop van de infectie bepaalt. De infectie kan dus acuut en subklinisch zijn (het virus wordt uit het lichaam verwijderd), of aanhoudend en chronisch (het virus wordt niet uit het lichaam verwijderd)..
Classificatie op basis van genoomverschillen (Baltimore-systeem) en taxonomische classificatie, waarbij rekening wordt gehouden met alle kenmerken van virussen, zijn de systemen die tegenwoordig het meest worden gebruikt om virussen te catalogiseren..
Om deze classificatie te begrijpen, is het nodig om de onderdelen van een virus te kennen. Virussen bestaan uit een genoom en capside, en kunnen al dan niet een envelop hebben. Het genoom kan DNA of RNA zijn, enkelstrengs of dubbelstrengs, lineair of circulair.
De capside is een complexe structuur die bestaat uit veel identieke virale eiwitsubeenheden, capsomeren genaamd. De belangrijkste functie is om het genoom te beschermen. Het dient ook om de gastheercel te herkennen en eraan te binden, en om het transport van het genoom naar de cel te verzekeren..
De envelop is het membraan dat is samengesteld uit lipiden en glycoproteïnen dat het capside omgeeft. Het is afgeleid van de gastheercel. Het varieert aanzienlijk in grootte, morfologie en complexiteit. De aan- of afwezigheid van enveloppen dient als criteria voor virusclassificatie.
Er worden drie categorieën van niet-omhulde virussen onderscheiden: 1) isometrisch, ongeveer bolvormig (icosaëders of icosadeltahedrons); 2) draadvormig, met een eenvoudige helixvorm; 3) complex, zonder de voorgaande vormen. Sommige virussen, zoals bacteriofaag T2, combineren isometrische en draadvormige vormen.
Als het virus omhuld is, kunnen ze ook worden toegewezen aan morfologische categorieën op basis van de kenmerken van het nucleocapside dat in het membraan wordt aangetroffen..
Deze classificatie, voorgesteld door David Baltimore, beschouwt de aard van het virusgenoom in termen van het mechanisme dat het gebruikt om nucleïnezuur te repliceren en boodschapper-RNA (mRNA) te transcriberen voor eiwitbiosynthese..
In het Baltimore-systeem worden virussen waarvan het RNA-genoom dezelfde betekenis heeft als mRNA, virussen met positieve sense RNA (+) genoemd, terwijl virussen waarvan het genoom de tegenovergestelde betekenis (complementair) aan mRNA heeft, virussen met negatief sense RNA (-) worden genoemd. Dubbelstrengs genoomvirussen kunnen beide kanten op.
Een nadeel van deze classificatie is dat virussen met vergelijkbare replicatiemechanismen niet noodzakelijk andere kenmerken delen..
Klasse I. Virus met een dubbelstrengs DNA-genoom. Hostcelachtige transcriptie.
Klasse II. Virussen met een enkelstrengs DNA-genoom. DNA kan een (+) en (-) polariteit hebben. Geconverteerd naar dubbelstrengs voorafgaand aan mRNA-synthese.
Klasse III. Virussen met een dubbelstrengs RNA-genoom (dsRNA). Met gesegmenteerd genoom en mRNA gesynthetiseerd uit elk segment van het DNA-sjabloon. Enzymen die betrokken zijn bij transcriptie die worden gecodeerd door het virusgenoom.
Klasse IV. Virussen met enkelstrengs RNA-genoom (ssRNA), polariteit (+). MRNA-synthese voorafgegaan door antisense-synthese. Transcriptie is vergelijkbaar met die van klasse 3.
Klasse V. Virus met ssRNA-genoom van de tegenovergestelde zin aan dat van de sense mRNA (-). Synthese van mRNA waarvoor virusgecodeerde enzymen nodig zijn. De productie van nieuwe generaties van het virus vereist de synthese van intermediair dsRNA.
Klasse VI. Virus met ssRNA-genoom dat intermediair dsDNA produceert vóór replicatie. Gebruikt enzymen die het virus dragen.
Klasse VII. Virussen die hun dsDNA repliceren via een tussenliggend ssRNA.
Het International Committee on Taxonomy of Viruses heeft een taxonomisch schema opgesteld om virussen te classificeren. Dit systeem maakt gebruik van de onderverdelingen volgorde, gezin, onderfamilie en geslacht. Er is nog een discussie over de toepassing van het soortconcept op virussen.
De criteria die worden gebruikt voor taxonomische classificatie zijn gastheerbereik, morfologische kenmerken en de aard van het genoom. Daarnaast worden andere criteria in overweging genomen, zoals de lengte van de faagstaart (virus dat bacteriën infecteert), de aan- of afwezigheid van bepaalde genen in de genomen en de fylogenetische relaties tussen virussen..
Een voorbeeld van deze classificatie is: bestel Mononegavirales; familie Paramyxoviridae; onderfamilie Paramyxovirinae, geslacht Morbillivirussoort, mazelenvirus.
De namen van families, onderfamilies en geslachten zijn geïnspireerd op de plaats van herkomst, de gastheer of de symptomen van de ziekte die het virus veroorzaakt. De Ebola-rivier in Zaïre geeft het geslacht bijvoorbeeld zijn naam Ebolahet tabaksmozaïek geeft het geslacht zijn naam Tomabovirus.
Veel namen van virusgroepen zijn woorden van Latijnse of Griekse oorsprong. Podoviridae is bijvoorbeeld afgeleid van het Grieks podos, wat voet betekent. Deze naam verwijst naar fagen met een korte staart.
Ze infecteren vogels en zoogdieren. Ze hebben verschillende morfologie, met envelop. Enkelstrengs RNA-genoom. Ze behoren tot de Baltimore V-klasse en tot de familie Orthomyxoviridae.
Influenzavirussen behoren tot deze familie. De meeste gevallen van influenza worden veroorzaakt door influenza A-virussen. Uitbraken veroorzaakt door influenza B-virussen komen elke 2-3 jaar voor. Die geproduceerd door influenza C-virussen komen minder vaak voor.
Het influenza A-virus heeft vier pandemieën veroorzaakt: 1) de Spaanse griep (1918-1919), een subtype van het H1N1-virus, van onbekende oorsprong; 2) de Aziatische griep (1957-1958), subtype H2N2, van vogeloorsprong; 3) de Hongkongse griep (1968-1969), subtype H3N3, van vogeloorsprong; 4) varkensgriep (2009-2010), subtype H1N1, van varkensoorsprong.
De meest verwoestende pandemie die bekend was, werd veroorzaakt door de Spaanse griep. Het heeft meer mensen gedood dan tijdens de Eerste Wereldoorlog.
De letters H en N komen van respectievelijk de membraanglycoproteïnen hemagglutinine en neuraminidase. Deze glycoproteïnen zijn aanwezig in een grote verscheidenheid aan antigene vormen en zijn betrokken bij nieuwe varianten..
Ze infecteren zoogdieren, vogels en andere gewervelde dieren. Sferische morfologie, met envelop. Enkelstrengs RNA-genoom. Ze behoren tot de klasse VI van Baltimore en tot de familie Retroviridae.
Het humaan immunodeficiëntievirus (HIV) behoort tot deze familie, het geslacht Lentivirus. Dit virus veroorzaakt schade aan het immuunsysteem van de besmette persoon, waardoor het vatbaarder wordt voor infectie door bacteriën, virussen, schimmels en protozoa. De ziekte die door hiv wordt veroorzaakt, staat bekend als het verworven immunodeficiëntiesyndroom (AIDS)..
Andere geslachten die tot Retroviridae behoren, veroorzaken ook ernstige ziekten. Bijvoorbeeld: Spumavirus (simian fluffy virus); Epsilonretrovirus (Snoekbaars dermaal sarcoomvirus); Gammaretrovirus (muizenleukemievirus, kattenleukemievirus); Betaretrovirus (muizenborsttumorvirus); Y Alpharetrovirus (Rous-sarcoomvirus).
Het infecteert koudbloedige zoogdieren, vogels en gewervelde dieren. Morfologie van het virus: icosaëdrische capsule, met envelop. Dubbelstrengs DNA-genoom. Ze behoren tot klasse I van Baltimore en de orde Herpesvirales.
Enkele leden zijn: Herpes simplex virus 2 (veroorzaakt genitale herpes); humaan cytomegalovirus (veroorzaakt geboorteafwijkingen); Herpesvirus KaposiBƂTMs sarcoom (veroorzaakt Kaposi-sarcoom); EpsteinBƂBarr-virus of EBV (veroorzaakt klierkoorts en tumoren).
Het infecteert zoogdieren en vogels. Morfologie van het virus: isometrisch of icosahedraal. Enkelstrengs RNA-genoom. Ze behoren tot de klasse IV van Baltimore en de familie Picornaviridae.
Enkele geslachten van deze familie zijn: Hepatovirus (veroorzaakt hepatitis A); Enterovirus (veroorzaakt polio); Aphthovirus (veroorzaakt mond- en klauwzeer).
Ze infecteren zoogdieren, vissen, insecten en planten. Spiraalvormige morfologie, met envelop. Enkelstrengs RNA-genoom. Ze behoren tot de Baltimore V-klasse en tot de familie Rhabdoviridae.
Virussen die ziekten veroorzaken zoals hondsdolheid, veroorzaakt door het geslacht, behoren tot deze familie. Lyssavirusvesiculaire stomatitis, veroorzaakt door geslacht Vesiculovirusen de gele dwergaardappel, veroorzaakt door het geslacht Novirirhabdovirus.
Het infecteert zoogdieren, vogels en insecten. Symmetrische icosaëdrische morfologie. Enkelstrengs DNA-genoom. Ze behoren tot de Baltimore klasse II en tot de familie Parvoviridae.
Een lid van deze familie is het B19-virus, behorend tot het geslacht Erithrovirus, het veroorzaakt infectieus erytheem bij mensen, dat gewoonlijk geen symptomen veroorzaakt. Het B19-virus infecteert de voorlopercellen van rode bloedcellen.
Sommige leden van Parvoviridae worden gebruikt als genvectoren.
Virussen kunnen ten behoeve van de mens worden gebruikt door recombinante virussen te construeren. Ze hebben een genoom dat is gemodificeerd door moleculaire biologietechnieken.
Recombinante virussen zijn mogelijk nuttig voor gentherapie, waarvan het doel is om specifieke ziekten te genezen of de productie van vaccins.
HIV is gebruikt om genvectoren (lentivirale vectoren) voor gentherapie te construeren. Deze vectoren bleken efficiënt te zijn in diermodellen van retinale pigmentepitheelziekte, zoals retinitis pigmentosa veroorzaakt door autosomaal recessieve overerving of mutaties..
Virussen die als vaccinvectoren worden gebruikt, zouden een laag pathogeen potentieel moeten hebben. Dit wordt geverifieerd met diermodellen. Dit is het geval met vaccins die zijn ontwikkeld of in ontwikkeling zijn tegen pokkenvirussen, vesiculaire stomatitis en ebola.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.