Vermeerdering van een virus

Klik hier voor een animatie van de vermeerdering van het Coronavirus.

Hieronder als voorbeeld de vermeerdering van een bacteriofaag.
Een bacteriofaag is een virus dat in bacteriecel binnendringt, zich vermeerdert en daarna de cel oplost waarna de gevormde vrijgekomen bacteriofagen weer nieuwe bacteriecellen gaan aanvallen. Bacteriofagen zijn heel specifiek , één bepaalde faag parasiteert één soort bacterie, vaak zelfs één type bacterie binnen een soort.

De vermeerdering van een virus / bacteriofaag kent de volgende stappen:

• Aanhechting:
  het virus hecht zich aan de gastheercel
• Binnendringen:
  het virus brengt zijn nucleïnezuur bij een gastheercel naar binnen
• Biosynthese viruscomponenten:
  de gastheercel wordt aangezetom nieuwe nucleïnezuren en eiwitten voor het virus te maken.
• Rijping:
  de virussen”worden in elkaar gezet”zodat er complete virussen ontstaan.
• Vrijkomen virusdeeltjes:
  de gastheercel valt uit elkaar en de virussen komen vrij.

Aanhechting

Na een toevallige botsing tussen faag en bacterie vindt de aanhechting of adsorptie plaats. Dit is een chemisch proces, de binding is specifiek, bij veel fagen betreft het een binding tussen de staartvezels en de bacteriecelwand. Deze binding is zo specifiek dat er zelfs binnen een bacteriesoort verschillen bestaan in aanhechtingsmogelijkheden en dus in de gevoeligheid voor een bepaalde bacteriofaag. Van deze specifieke gevoeligheid maakt men gebruik om bacteriestammen binnen een soort te typeren, de zogenaamde faagtypering. Deze wordt later apart besproken.

Het binnendringen

Na hechting injecteert de bacteriofaag zijn DNA of RNA in de bacteriecel. Hiertoe scheidt de staart een enzym af, het faaglysozyme, dat de celwand plaatselijk afbreekt. De staartschede contraheert (wordt korter) en de kern van de staart dringt door de celwand en celmembraan. Het DNA (of RNA) passeert de holle staart en dringt de cel binnen. De capside blijft bij de meeste fagen aan de buitenkant achter.

Biosynthese van de viruscomponenten

Allereerst wordt de synthese van de gastheereiwitten gestopt door:

-Een door het virus gestuurde afbraak van gastheerDNA 

-Viruseiwitten die interfereren met de transcriptie (aflezen DNA naar RNA code)

-Repressie van de translatie (eiwitsynthese vanaf het RNA op de ribosomen)

Vervolgens gebruikt de faag de nucleotiden van de gastheer om zeer veel kopieën van het faagDNA te (laten) maken. Kort daarna begint de biosynthese van de faageiwitten, enzymen en structurele eiwitten voor capside, staartschede en vezels. Dit alles door middel van de ribosomen, enzymen en aminozuren van de gastheercel. 

Er is een erfelijk bepaalde controle die er voor zorgt dat de synthese van de verschillende eiwitten in een bepaalde volgorde verloopt (en dus regelt in welke volgorde de verschillende stukken DNA worden overgeschreven in mRNA). 

Zo worden als eerste de genen die coderen voor de zogenaamde vroege faageiwitten afgelezen, deze vroege eiwitten zijn de enzymen nodig voor de synthese van faag-DNA. 

Er zijn ook late eiwitten, die daarna pas worden gemaakt, dit zijn de structuureiwitten. Enkele minuten na infectie zijn alle onderdelen van de faag in veelvoud aanwezig in de gastheercel.

Rijping (assemblage)

In de volgende serie gebeurtenissen vindt de zogenaamde rijping plaats. In dit proces wordt het virus in elkaar gezet (geassembleerd). Dit proces wordt door de producten (regeleiwitten)van bepaalde genen(regelgenen) in een vaste volgorde stapsgewijs uitgevoerd.
De faagkoppen en staarten (en andere onderdelen) worden elk apart uit eiwitdeeltjes opgebouwd. De kop wordt gevuld met DNA, en de staart wordt er aangezet. Vervolgens worden de kleinere onderdelen er nog aan geplakt.

Het vrijkomen van de virusdeeltjes
Dit gebeurt door lysis (uiteen vallen) van de gastheercel. De oorzaak is de vorming van lysozyme (enzym dat de bacteriecelwand afbreekt) gecodeerd door een faaggen. De vrijgekomen fagen infecteren andere gevoelige cellen in de buurt en de vermeerdering herhaalt zich in deze nieuwe cellen.

De groeicurve van een bacteriofaag 

 

Burst time 
De tijd die verstrijkt tussen aanhechting en vrijkomen is de burst time en duurt gemiddeld 20-40 minuten.

Burst size
Het aantal cellen dat per keer uit één enkele gastheercel ontstaat wordt de burst size genoemd (in het Nederlands ook wel plofgetal genoemd)

Bacteriofagen zijn berucht in de zuivelbedrijven. Ze kunnen de zuursels (melkzuurbacterien die zorgen voor de kaas en yoghurt bereiding) aanvallen en onwerkzaam maken.

Tegenwoordig zijn er fagen die bacterien doden die voedselinfectie veroorzaken, zoals Salmonella en Listeria.
Deze worden gebruikt in levensmiddelenbedrijven

Ook enzymen van fagen kunnen nuttig gebruikt worden zoals endolysine. Dit endolysine wordt tegenwoordig gebruikt in huidcreme tegen Staphylococcus aureus als een alternatief voor een creme met antibioticum.

Lees over de nuttige toepassingen meer op de site van Micreos.

De virussen die leven ten koste van planten en dieren vermeerderen zich in principe op dezelfde manier als hierboven voor de bacteriofaag is afgebeeld. Hieronder wat

Een plantenvirus,
hieronder de verschillen met een bacteriofaag. Het is verder hetzelfde als bij eeen bacteriofaag

Binnenkomen van het virus in de plant
Deze (voornamelijk RNA) virussen komen in de cel van hun gastheer terecht door kleine beschadigingen, ze dringen dus niet actief plantenweefsels binnen. Deze beschadigingen ontstaan door aanraken (tabaksplanten) of door insecten welke de virussen bij zich dragen en deze in de plant brengen door te bijten, te zuigen of te prikken. Zeer veel plantenziekten (bijvoorbeeld bij aardappels) worden zo overgebracht door insecten. Reden voor plantenziektenkundige diensten om juist de aanwezigheid van insecten in de gaten te houden en bij te grote aantallen dit te melden aan boer en tuinder. Wanneer een plant eenmaal is geïnfecteerd kan het virus door  pollen of zaad op de volgende generatie overgebracht worden.

Vermeerdering van dierpathogene virussen 
Hieronder de verschillen met een bacteriofaag. Het is verder hetzelfde als bij eeen bacteriofaag De vermeerdering van virussen bij mens en dier is in principe hetzelfde als bij de bacteriofagen. Hieronder worden vooral de verschillen met bacteriofagen besproken. 

Aanhechting / herkenning van een virus bij mens of dier

Zonder deze herkenning geen infectie/vermeerdering van het virus. Deze herkenning vindt plaats d.m.v. proteïnen of glycoproteinen op de celmembraan van de gastheercel aan aanhechtingsplaatsen van het virus. Deze laatsten variëren per virusgroep. Bij adenovirussen zijn er kleine vezels op de hoeken van het veelvlak. Bij envelopvirussen zoals het griepvirus en het coronavirus zijn het de spikes. De receptorplaatsen van de gastheercel zijn (ook ) erfelijk bepaald en daarmee ook zijn gevoeligheid voor bepaalde virussen. Zo kunnen vogelgriepvirussen niet binnendringen in menselijke cellen. Ook binnen een organisme kan een virus niet in alle cellen binendringen maar zijn slechts bepaalde cellen/ organen gevoelig voor het virus. Er moet dus een herkenning plaatsvinden, en dit is in feite een contact, en wel een passende binding tussen het uitstekende virus eiwit en een eiwit dat zit op/in de celmembraan van mens of dier. Denk aan een slot en een sleutel.

Bij het griepvirus zijn voor deze herkenning twee eiwitten heel belangrijk, de hemagglutininen (H) en de neuraminidases (N).
Hemagglutinine speelt een rol bij de hechting aan de gastheercel.Neuramidase zorgt voor het vrijkomen van de virussen na de vermenigvuldiging in de gasrheercel. Omdat deze eiwitten onderling in samenstelling (van aminozuren) kunnen varieren worden ze genummerd. Zo hen je H1, H2 en H3 griepvirussen die de mens kunnen infecteren, andere nummers kunnen vogels infecteren.Voor Neuramidase geldt hetzelfde.
Op basis van de oppervlaktestructuur worden griepvirussen ingedeeld met H en N bijbehorende getallen. Waarbij H het type hemagglutinine aangeeft, bijvoorbeeld H1 of H5 en N het type neuramidase.

Voorbeelden zijn H1N1, bekend van de Spaanse griep en de Mexicaanse griep, H3N2, van de Hongkonggriep. H5N1 een veroorzaker van de vogelgriep.
En nu de diverse varianten van het Coronavirus waarbij ook de samenstelling van de spike (eiwit) kenmerkend is .

Binnendringen  in de dierlijke cel

Dit gebeurt bij dierlijke cellen door endocytose. De gastheercel omringt het virus met zijn celmembraan en vormt vervolgens een inwendig blaasje waarin het virus zich bevindt. Bij het versmelten van de virusmembraan en de gastheercelmembraan speelt het hemagglutinine een belangrijke rol. In dit blaasje wordt het capside afgebroken bij de poging van de cel om de inhoud van het blaasje te verteren, het virusDNA blijft over, wordt niet verteerd maar kan nu aan de slag om zich zelf te laten vermeerderen.

Het verlaten van de gastheercel en de enveloppevorming 

Deze enveloppe bestaat uit eiwit, lipiden en koolhydraten. Het eiwit wordt door het virus gecodeerd en wordt in de cytoplasmamembraan van de gastheercel ingebouwd. Deze dierlijke virussen verlaten de gastheercel door zich af te laten snoeren waarbij ze afzonderlijk verpakt worden in een stukje celmembraan van de gastheer, dit wordt hun enveloppe. (zie bouw virus). Bij dit afzonderlijk verpakken speelt neuramidase een rol door te zorgen dat de virusdeeltjes los van elkaar komen.

De bouw van een virus
Wat is het verschil tussen een bacterie en een virus?
Leeft een virus  wel of  niet?
Lysogenie
Transductie
Virussen op het lab
Wat doe je tegen een virus?
DNA en RNA virussen