Infectie en afweer
Samenvatting
Hoorcollege 2 – Virusstructuur en Vermeerdering
Dimitri Iosifovich Ivanofski en Martinus Willem Beijerinck zijn de oprichters van virologie (hebben het
virus ontdekt)
Virussen zijn klein; je moet ze met een elektronenmicroscoop bekijken
- Er zijn ook giant viruses met een genoom dat groter is dan dat van sommige bacteriën. Deze
zijn wel met een lichtmicroscoop worden gezien
Criteria die een virus definiëren. Virussen:
- Zijn obligate (hebben een cel nodig) intracellulaire parasieten
- Zijn kleine infectieuze agentia met een a-cellulaire organisatie
- Worden uitsluitend gereproduceerd in levende, eukaryote cellen
- Bevatten één type van nucleïnezuur (RNA óf DNA), beschermd door een eiwitmantel
o Dat partikel noemen we een virion
Virussen komen voor in alle organismen en alle levensvormen (behalve bij sommige protozoa)
- Sommige virussen bestaan alleen uit een nucleïnezuur met daaromheen eiwitten: naakt
virus
- In andere virussen zit rondom het genoom en geassocieerde eiwitten nog een lipide
membraan (dit noemen we de enveloppe): membraan-omvattende virussen
- De driedelige algemene strategie:
o Alle virussen verpakken hun genoom in een partikel (virion) die transmissie van
gastheer naar gastheer medieert
o Het virale genoom bevat de informatie voor het initiëren en voltooien van een
infectiecyclus (het proces waarbij het virale genoom wordt ingebracht en wordt
vermeerderd) binnen een gastheercel
o Alle virussen zijn in staat om zich binnen een specifieke gastheer succesvol te
vermeerderen, want dat is essentieel voor hun voortbestaan
1
, - Virussen komen voor in verschillende vormen, maar hebben ook veel overeenkomsten
o Capsides: is bij naaktvirussen het hele virion (dus eiwit + nucleïnezuur), bij
membraanomvattende virussen noem je die structuur een nucleocapside
o Van capsides en nucleocapsides zijn twee basisstructuren bekend: de helicale en de
icosahedrale
▪ De icosahedrale structuur is een geometrisch figuur met 20 driehoekige
zijden
• Het wordt gekarakteriseerd door specifieke symmetrie: bevat 2-
voudige, 3-voudige, en 5-voudige assen van rotationele symmetrie
• Is het meest efficiënt van alle mogelijke vormen om vanuit
asymmetrische eiwitten iets te maken wat op een bolvorm lijkt
o Sommige virussen hebben een structuur dat nergens op lijkt (dus niet op helicaal of
icosahedraal)
o Functies van capsiden:
▪ Verpakken/condensatie van het genoom
▪ Bescherming van nucleïnezuur
▪ Transport van nucleïnezuur van cel naar cel
▪ Zorgt voor specificiteit van binding aan de gastheercel bij naakte virussen
Virus classificatie kan op verschillende manieren
- Op basis van gastheer; slecht criterium qua specificiteit
o plant, dier, of bacterie
- Op basis van morfologie; goed criterium (kunt veel informatie eruit halen)
o Naakt of membraan-omvattend
o Sferisch of filamenteus
o Nucleocapside: helicaal of icosahedraal
- Op basis van genoom
o DNA of RNA
o Enkel- of dubbelstrengs
o Lineair of circulair
o Gesegmenteerd (bestaat het uit verschillende stukjes nucleïnezuur) of niet-
gesegmenteerd (is het uni-moleculair)
- Op basis van replicatie strategie; beste manier van
classificatie
o ‘Baltimore’ classificatie: ieder virus moet op een
gegeven moment zijn genen tot expressie brengen
(je zult mRNA moeten produceren om je te laten
vermeerderen door je gastheercel)
▪ Baltimore heeft het mRNA centraal gesteld,
vraagt zich af hoe men vanuit het genoom in
de nieuw-geïnfecteerde cel lenovo mRNA kan produceren
▪ De manier waarop dat gebeurt bepaalt tot welke groep het virus behoort
2
,De 6 stappen van de virale levenscyclus die je bij vrijwel elk virus terug kunt vinden
1. Aanhechting: virus hecht aan de cel
o Adsorptie is een proces waarbij een virusdeeltje aanhecht aan de
gastheercel: het virus bindt aan specifieke oppervlaktemoleculen van
deze cel. Dit kunnen eiwitten zijn, maar het kunnen ook suikers zijn
2. Penetratie: binnenkomen in de cel
o Virussen zouden het liefst binnenkomen via de plasmamembraan,
maar dat gebeurt meestal niet
▪ Om die plasmamembraan bevindt zich namelijk en cortex, waar het virus in
vast komt te zitten
o Daarom komen de meeste virussen binnen via endocytose: ze worden opgenomen in
een vesicle, en vervolgens worden de gevormde endosomen langs microtubuli
verder het interieur van de cel ingebracht (naar het microtubule organizing center)
▪ Hier stapt het virus uit het endosoom, en komt het precies op de plek terecht
waar alle biomachinerie aanwezig is om de replicatie te starten
o Dus de meeste virussen komen binnen via endocytotische pathways, dit kan op
verschillende manieren:
3. Ontmanteling: het genoom komt vrij
4. Replicatie: transcriptie en translatie
o De meeste DNA virussen:
▪ Repliceren in de kern (behalve pokkenvirussen), omdat heel veel machinerie
die je nodig hebt voor transcriptie zich in de kern bevindt
▪ Hebben een dubbelstrengs genoom (behalve parvovirus)
o De meeste RNA virussen:
▪ Repliceren in het cytoplasma (behalve influenza virus), omdat, ze in de
celkern niets te zoeken hebben: er zijn in de cel geen RNA-polymerases
aanwezig die een inkomend RNA-molecuul kunnen gebruiken als matrijs voor
RNA-synthese. Ze nemen dus hun eigen RNA-polymerase mee de cel in
▪ Hebben een enkelstrengs genoom (behalve rotavirus: heeft een
dubbelstrengs RNA-genoom, en retrovirus: heeft een diploïd genoom).
Hierdoor hebben RNA-virussen genoom polariteit
• Positieve streng virussen: het genoom is mRNA sense, en kan door
de ribosomen direct worden getransleerd (en levert een RNA-
afhankelijk RNA-polymerase (RDRP) op)
Het genoom is dus infectieus
• Negatieve streng virussen: het genoom is anti-sense, en kan niet
door ribosomen worden getransleerd. Deze virussen moeten hun
RDRP meenemen in hun virusdeeltje
Het polymerase is een structureel eiwit bij deze virussen
• Ambisense genoom: bevat genen in beide oriëntaties
3
, 5. Auto-assemblage: de productie van nieuwe virusdeeltjes
o wanneer het genoom voldoende is gerepliceerd en er genoeg eiwitten zijn, vinden
deze deeltjes elkaar, en wordt er een virus partikel gevormd door intermoleculaire
interacties
o Bij naakte virussen vindt assemblage plaats in het cytoplasma van de gastheercel
6. Release
o Naakte virussen kunnen uit de cel komen op twee manieren:
▪ De cel laten klappen: cel lysis. De inhoud van de cel komt naar buiten
▪ Ze kunnen ook tijdelijk een membraan verwerven, zodat ze ook uit een
levende (niet-gelyseerde cel) kunnen worden vrijgezet
o Bij membraan-omvattende virussen zit er nog een extra stap bij: budding. Dit is een
stap waarbij het virus een membraan verwerft
▪ De nucleocapside wordt omhuld door een gastheer celmembraan die
gemodificeerd is door de insertie van virus-specifieke enveloppe-eiwitten
▪ Hierdoor kunnen membraan-omvattende virussen vrijkomen uit levende
cellen
o Virussen kunnen van elkaar verschillen in locatie van de
budding-site (dus kan bij de plasmamembraan, maar ook
bij elke specifieke stop langs de exocytotische route)
▪ Worden bijvoorbeeld vanuit het ER naar het Golgi
via de exocytotische route vervoerd alsof het
secretoire eiwitten zijn (via vesiculair transport)
Samenvattend de virale levenscyclus:
4
Samenvatting
Hoorcollege 2 – Virusstructuur en Vermeerdering
Dimitri Iosifovich Ivanofski en Martinus Willem Beijerinck zijn de oprichters van virologie (hebben het
virus ontdekt)
Virussen zijn klein; je moet ze met een elektronenmicroscoop bekijken
- Er zijn ook giant viruses met een genoom dat groter is dan dat van sommige bacteriën. Deze
zijn wel met een lichtmicroscoop worden gezien
Criteria die een virus definiëren. Virussen:
- Zijn obligate (hebben een cel nodig) intracellulaire parasieten
- Zijn kleine infectieuze agentia met een a-cellulaire organisatie
- Worden uitsluitend gereproduceerd in levende, eukaryote cellen
- Bevatten één type van nucleïnezuur (RNA óf DNA), beschermd door een eiwitmantel
o Dat partikel noemen we een virion
Virussen komen voor in alle organismen en alle levensvormen (behalve bij sommige protozoa)
- Sommige virussen bestaan alleen uit een nucleïnezuur met daaromheen eiwitten: naakt
virus
- In andere virussen zit rondom het genoom en geassocieerde eiwitten nog een lipide
membraan (dit noemen we de enveloppe): membraan-omvattende virussen
- De driedelige algemene strategie:
o Alle virussen verpakken hun genoom in een partikel (virion) die transmissie van
gastheer naar gastheer medieert
o Het virale genoom bevat de informatie voor het initiëren en voltooien van een
infectiecyclus (het proces waarbij het virale genoom wordt ingebracht en wordt
vermeerderd) binnen een gastheercel
o Alle virussen zijn in staat om zich binnen een specifieke gastheer succesvol te
vermeerderen, want dat is essentieel voor hun voortbestaan
1
, - Virussen komen voor in verschillende vormen, maar hebben ook veel overeenkomsten
o Capsides: is bij naaktvirussen het hele virion (dus eiwit + nucleïnezuur), bij
membraanomvattende virussen noem je die structuur een nucleocapside
o Van capsides en nucleocapsides zijn twee basisstructuren bekend: de helicale en de
icosahedrale
▪ De icosahedrale structuur is een geometrisch figuur met 20 driehoekige
zijden
• Het wordt gekarakteriseerd door specifieke symmetrie: bevat 2-
voudige, 3-voudige, en 5-voudige assen van rotationele symmetrie
• Is het meest efficiënt van alle mogelijke vormen om vanuit
asymmetrische eiwitten iets te maken wat op een bolvorm lijkt
o Sommige virussen hebben een structuur dat nergens op lijkt (dus niet op helicaal of
icosahedraal)
o Functies van capsiden:
▪ Verpakken/condensatie van het genoom
▪ Bescherming van nucleïnezuur
▪ Transport van nucleïnezuur van cel naar cel
▪ Zorgt voor specificiteit van binding aan de gastheercel bij naakte virussen
Virus classificatie kan op verschillende manieren
- Op basis van gastheer; slecht criterium qua specificiteit
o plant, dier, of bacterie
- Op basis van morfologie; goed criterium (kunt veel informatie eruit halen)
o Naakt of membraan-omvattend
o Sferisch of filamenteus
o Nucleocapside: helicaal of icosahedraal
- Op basis van genoom
o DNA of RNA
o Enkel- of dubbelstrengs
o Lineair of circulair
o Gesegmenteerd (bestaat het uit verschillende stukjes nucleïnezuur) of niet-
gesegmenteerd (is het uni-moleculair)
- Op basis van replicatie strategie; beste manier van
classificatie
o ‘Baltimore’ classificatie: ieder virus moet op een
gegeven moment zijn genen tot expressie brengen
(je zult mRNA moeten produceren om je te laten
vermeerderen door je gastheercel)
▪ Baltimore heeft het mRNA centraal gesteld,
vraagt zich af hoe men vanuit het genoom in
de nieuw-geïnfecteerde cel lenovo mRNA kan produceren
▪ De manier waarop dat gebeurt bepaalt tot welke groep het virus behoort
2
,De 6 stappen van de virale levenscyclus die je bij vrijwel elk virus terug kunt vinden
1. Aanhechting: virus hecht aan de cel
o Adsorptie is een proces waarbij een virusdeeltje aanhecht aan de
gastheercel: het virus bindt aan specifieke oppervlaktemoleculen van
deze cel. Dit kunnen eiwitten zijn, maar het kunnen ook suikers zijn
2. Penetratie: binnenkomen in de cel
o Virussen zouden het liefst binnenkomen via de plasmamembraan,
maar dat gebeurt meestal niet
▪ Om die plasmamembraan bevindt zich namelijk en cortex, waar het virus in
vast komt te zitten
o Daarom komen de meeste virussen binnen via endocytose: ze worden opgenomen in
een vesicle, en vervolgens worden de gevormde endosomen langs microtubuli
verder het interieur van de cel ingebracht (naar het microtubule organizing center)
▪ Hier stapt het virus uit het endosoom, en komt het precies op de plek terecht
waar alle biomachinerie aanwezig is om de replicatie te starten
o Dus de meeste virussen komen binnen via endocytotische pathways, dit kan op
verschillende manieren:
3. Ontmanteling: het genoom komt vrij
4. Replicatie: transcriptie en translatie
o De meeste DNA virussen:
▪ Repliceren in de kern (behalve pokkenvirussen), omdat heel veel machinerie
die je nodig hebt voor transcriptie zich in de kern bevindt
▪ Hebben een dubbelstrengs genoom (behalve parvovirus)
o De meeste RNA virussen:
▪ Repliceren in het cytoplasma (behalve influenza virus), omdat, ze in de
celkern niets te zoeken hebben: er zijn in de cel geen RNA-polymerases
aanwezig die een inkomend RNA-molecuul kunnen gebruiken als matrijs voor
RNA-synthese. Ze nemen dus hun eigen RNA-polymerase mee de cel in
▪ Hebben een enkelstrengs genoom (behalve rotavirus: heeft een
dubbelstrengs RNA-genoom, en retrovirus: heeft een diploïd genoom).
Hierdoor hebben RNA-virussen genoom polariteit
• Positieve streng virussen: het genoom is mRNA sense, en kan door
de ribosomen direct worden getransleerd (en levert een RNA-
afhankelijk RNA-polymerase (RDRP) op)
Het genoom is dus infectieus
• Negatieve streng virussen: het genoom is anti-sense, en kan niet
door ribosomen worden getransleerd. Deze virussen moeten hun
RDRP meenemen in hun virusdeeltje
Het polymerase is een structureel eiwit bij deze virussen
• Ambisense genoom: bevat genen in beide oriëntaties
3
, 5. Auto-assemblage: de productie van nieuwe virusdeeltjes
o wanneer het genoom voldoende is gerepliceerd en er genoeg eiwitten zijn, vinden
deze deeltjes elkaar, en wordt er een virus partikel gevormd door intermoleculaire
interacties
o Bij naakte virussen vindt assemblage plaats in het cytoplasma van de gastheercel
6. Release
o Naakte virussen kunnen uit de cel komen op twee manieren:
▪ De cel laten klappen: cel lysis. De inhoud van de cel komt naar buiten
▪ Ze kunnen ook tijdelijk een membraan verwerven, zodat ze ook uit een
levende (niet-gelyseerde cel) kunnen worden vrijgezet
o Bij membraan-omvattende virussen zit er nog een extra stap bij: budding. Dit is een
stap waarbij het virus een membraan verwerft
▪ De nucleocapside wordt omhuld door een gastheer celmembraan die
gemodificeerd is door de insertie van virus-specifieke enveloppe-eiwitten
▪ Hierdoor kunnen membraan-omvattende virussen vrijkomen uit levende
cellen
o Virussen kunnen van elkaar verschillen in locatie van de
budding-site (dus kan bij de plasmamembraan, maar ook
bij elke specifieke stop langs de exocytotische route)
▪ Worden bijvoorbeeld vanuit het ER naar het Golgi
via de exocytotische route vervoerd alsof het
secretoire eiwitten zijn (via vesiculair transport)
Samenvattend de virale levenscyclus:
4
