VIRUS


Virussen en fagen
(circa 1 honderdduizendste mm of kleiner).
°
Bron:
Winkler Prins  (v. Lat. virus = dik vocht, slijm, gif), infectieus partikel bestaande uit nucleïezuur en eiwit, eventueel met lipidemembraan (zie lipiden), van zodanig kleine afmetingen dat de grote meerderheid alleen elektronenmicroscopisch waarneembaar is. Virussen worden alleen in levende cellen vermeerderd, waarbij deze cellen dikwijls worden gedood.
°
1. Geschiedenis
De ontdekking van virussen wordt toegeschreven aan de Russische bacterioloog D. Ivanovski, die in 1892 aantoonde dat de symptomen van de Tabaksmozaïekziekte konden worden veroorzaakt in gezonde planten door de bladeren in te wrijven met het sap van zieke planten.
Het ziekmakende principe kon niet verwijderd worden door filtratie van het sap door een bacteriefilter.
In 1898 werden deze resultaten bevestigd en juist geïnterpreteerd door de Delftse hoogleraar M.W. Beijerinck, die de term virus gebruikte voor het infectieuze principe, maar zijn opvatting dat het hier om een ‘contagium vivum fluidum’ (een vloeibare levende smetstof) ging, laat zien dat hij nog niet dacht aan het deeltjeskarakter van virussen.
Eveneens in 1898 toonden F.A.J. Löffler en P. Frosch aan dat mond- en klauwzeer bij runderen veroorzaakt wordt door een filtreerbaar agens, terwijl G. Sanarelli dit aantoonde voormyxomatose bij konijnen. Vele andere infectieziekten konden daarna aan virussen worden toegeschreven.
F.W. Twort (1915) en F. d’Herelle (1917) beschreven het bestaan van virussen die specifiek bacterieën als gastheer gebruiken (zie bacteriofaag).
199900170
In 1935 lukte het W.M. Stanley om het tabaksmozaïekvirus (TMV) sterk te zuiveren en tot kristallisatie te brengen, waarna voor dit virus kon worden aangetoond dat het een nucleoproteïne is (nucleïnezuur, in dit geval ribonucleïnezuur, met eiwit).
Het bleek toen ook dat virussen filters met uiterst kleine poriën niet kunnen passeren, terwijl uiteindelijk door toepassing van de elektronenmicroscoop de viruspartikels zichtbaar konden worden gemaakt.
°
De filosofische vraag of virussen levend dan wel levenloos zijn, wordt nog wel gesteld, maar is meestal van semantische aard, waarbij het gaat om de betekenis van begrippen als ‘levend’ en ‘organisme’.
°
Aangezien men algemeen de cel opvat als de kleinste levende eenheid, en virussen altijd geproduceerd worden in en door cellen, is het waarschijnlijk het beste om virussen op te vatten als producten van de levende cel gemaakt als gevolg van de inbreng van vreemde informatie (het virusnucleïnezuur). Men noemt virussen wel proto-organismen.
°
2. Structuur en samenstelling
Ieder virus heeft een karakteristieke structuur, grootte en vorm.
De grootte van virussen ligt tussen 300 nm (pokkenvirus) en ca. 20 nm (parvovirussen, sommige picornavirussen). De eenvoudigste virussen (bijv. poliovirus en TMV) bevatten uitsluitend nucle챦nezuur en eiwit.
Vele virussen bevatten echter ook lipiden, als een van de gastheercel afkomstige membraan rond het nucleoproteïne, zoals bij de myxovirussen, herpesvirussen, togavirussen, retrovirussen en pokkenvirussen. Dikwijls worden ook koolhydraten aangetroffen (in glycoproteïnen), terwijl bij o.m. bacteriofagen, plantenvirussen en sommige dierlijke virussen polyaminen gevonden worden, die de fosforzuurgroepen van de nucleïnezuren neutraliseren.
In tegenstelling tot de levende cel bevatten virussen slechts één soort nucleïnezuur.
bij de plantenvirussen is dit meestal RNA (ribonucleïnezuur);in
een aantal gevallen is DNA (desoxyribonucleïnezuur) aangetroffen.
Het plantenvirus-RNA is meestal enkelstrengig, maar dubbelstrengs-RNA (o.a. bij wondtumorvirussen,  virussen van schimmels) is ook waargenomen.
Het plantenvirus-DNA komt voor zowel in een dubbelstrengs vorm (cauliflower-mozaïekvirus) als in een enkelstrengs vorm (gemini-virussen).
De virussen van dieren, insecten en bacteriën bevatten DNA of RNA. Het DNA is meestal dubbelstrengig, maar sommige bacteriofagen en enkele dierlijke virussen bevatten enkelstrengig DNA.
Het RNA in deze virussen is meestal enkelstrengig, maar de dubbelstrengsvorm is aangetroffen o.a. bij reovirussen en het insectenvirus cytoplasmatisch polyhedrosisvirus.
°
2.1 Bouw
Het rijpe (structureel volledige), infectieuze virusdeeltje wordt het virion genoemd. Virus of virusdeeltje zijn synoniemen.
Capside – ook genoemd eiwitmantel of eiwitkapsel – is de term die gegeven is aan de eiwitten die op geordende wijze gerangschikt zijn rondom het virus-nucleïnezuur en dit als het ware omkapselen.
De combinatie van nucleïnezuur en het eiwitkapsel wordt aangeduid met nucleocapside.
Het binnenste (nucleïnezuur plus [een] eiwit dat daarmee is geassocieerd) noemt men core (Eng.).
De eiwitmantel bepaalt dikwijls – nl. als er geen envelop (zie hierna) aanwezzig is – de vorm van het virion, beschermt het nucleïnezuur tegen ongunstige milieu-invloeden en heeft een functie bij het binnendringen van het virus in de cel.
 Dit laatste wordt bereikt doordat het eiwit zorgt voor aanhechting aan de celmembraan of zelfs doordat het betrokken is bij de actieve injectie van virusnucleïnezuur in de cel (bij sommige bacteriofagen).
In het capside, en tevens in de envelop, komen soms ook eiwitten voor met een enzymatische functie, bijv. voor het oplossen van de celwand of slijmlagen tijdens het binnendringen van het virus in de cel.
Ook worden enzymen aangetroffen, die in de cel ontbreken, en die het virus nodig heeft om zijn genetische nucle
ïnezuurcomponent te kunnen vermeerderen (bijv. reversetranscriptase bij retrovirussen; RNA-transcriptase en nucleotide-fosfohydrolase bij vacciniavirus).
Virussen zijn ware biologische “hijackers“. Zij infecteren een gastheer cel van een leven organisme (zowel Eukaryoten als prokaryoten) door hun genen
(DNA en of RNA) te injecteren
, door te fuseren met de celwand of nestelen zich geheel in de gastheercel. Hun enige doel is :reproductie.
Virale genen gebruiken het gastheercel metabolisme om nieuwe virussen te laten maken. De gastheercel barst dan open en de verspreiding is een feit.
Virussen hebben een ‘cel-wand’ of ‘huls’ van eiwitten met daarbinnen DNA en RNA, maar het zijn nog geen echte levensvormen daar zij niet over een actieve stofwisseling beschikken (bijna geen  enzymen ? ).
 Zij vermenigvuldigen zich ten koste van cellen van een gastheer-organisme (=parasitair).
Bestrijding van virussen is lastig.
Een behandeling met antibiotika helpt niet definitief tegen virulente virussen zoals Herpes, Hepatitis C of HIV.
Een faag (bacteriofaag) is een virus die een bacterie gebruikt om zich te delen. Fagen kunnen de kwaliteit van nuttige yoghurt-bacterien
(bepaalde Streptococcen en Lactobacillen) behoorlijk doen verslechteren.
Fagen worden echter ook nuttig gebruikt bij de (riool-)waterzuivering om
darmbacterien te elimineren.

SARS : severe acute respiratory syndrome
De meest recente epidemie die de wereldgezondheid bedreigt is SARS veroorzaakt door een virus: Op Health Canada Online (zie hierna LINK 7b) vindt men de volgende informatie die dagelijks wordt ge-update.
The National Microbiology Laboratory in Winnipeg continues to receive specimens from suspect and probable cases across Canada. In total, more than 500 specimens have been received, and more are being delivered on a daily basis. Multiple specimens have been taken from each patient
Researchers continue to find evidence of the human metapneumovirus in specimens. In addition, corona virus was found in a portion of the probable and suspect cases.
An antibody test for coronavirus is also being developed at the lab. The presence of this antibody could indicate whether or not the patient has contracted SARS. It is not known, however, whether this will be suitable for a screening test. Research is also ongoing to determine the stage of the illness at which the antibody is developed in the body.

Weblinks:
LINK [1[: BIONET (Biochemie-site van de gezamenlijke universiteiten) 
LINK [2]: HACCP 
LINK [3]: Antonie van Leeuwenhoek 
2.2 Vormen
Het aantal vormen waarin virusdeeltjes in de natuur voorkomen, is beperkt. Sommige virussen (bijv. TMV) zijn staafvormig, de meeste min of meer bolvormig, terwijl de meest complexe vormen gerealiseerd zijn bij sommige bacteriofagen waarbij ‘kop’, ‘staart’ en staartfibrillen worden onderscheiden.
Uit (bio)chemisch, elektronenmicroscopisch en r철ntgendiffractie-onderzoek is gebleken dat de natuur voornamelijk twee basisprincipes hanteert om een virusdeeltje op te bouwen uit subeenheden: de helix(schroeflijn)symmetrie en de icosa챘der(twintigvlak)symmetrie.
Bij staafvormige virionen zijn de identieke subeenheden gerangschikt in een schroef. Een dergelijke helixsymmetrie is het natuurlijke gevolg van het telkens weer optreden van dezelfde binding tussen de opeenvolgende subeenheden. Het staafvormige virus TMV heeft 2130 subeenheden in een helix gerangschikt; in de binnenholte van deze schroefvormige eiwitbuis bevindt zich het nucleïnezuur.
Helixsymmetrie treft men echter ook aan bij bolvormige virussen die zijn uitgerust met een envelope (Eng., in het Nederlands envelop, verwarrenderwijze ook wel mantel, huls of kapsel genoemd.) Bij deze virussen, waarvan het assemblageproces (rijpingsproces) plaatsvindt aan de celmembraan, is het nucleocapside omgeven door een membraan bestaande uit lipiden, koolhydraten en (glyco)proteïnen. Het nucleocapside zelf bezit een uitgerekte structuur met meestal helixsymmetrie die vaak in opgerolde vorm in de envelop wordt aangetroffen.
De meeste ‘bolvormige’ of isometrische virussen blijken echter te zijn opgebouwd uit capsomeren (morfologische eenheid, zichtbaar via de elektronenmicroscoop, bestaande uit subeenheden), gerangschikt in een deltaeder (een veelvlak waarvan de vlakken bestaan uit gelijkzijdige driehoeken); het aantal vlakken bedraagt altijd 20 of een veelvoud daarvan (men noemt zulke veelvlakken wel icosadeltaeder).
Meer complexe virussen, zoals de T-bacteriofagen, bezitten beide symmetrie-elementen: de ‘kop’ een icosaedersymmetrie, de ‘staart’ en fibrillen een helixsymmetrie.
3. Dissociatie en associatie
Verschillende virussen kunnen experimenteel gesplitst worden in nucle챦nezuur en eiwit, waarbij ook de individuele capsomeren verkregen worden. Slaagt men erin het naakte nucle챦nezuur in een gevoelige (= ‘vatbare’) cel te brengen, dan kan dit nucleïnezuur aanleiding geven tot de aanmaak van complete virionen. De erfelijke informatie van het virus zit dus uitsluitend in het nucleïnezuur.
In een aantal gevallen is het mogelijk gebleken om, buiten de cel, uit de gedissocieerde componenten weer complete virionen te maken. Met name subeenheden van TMV bezitten een dusdanige affiniteit voor elkaar dat ze spontaan overgaan tot de vorming van capsiden. Men noemt dit proces zelf-assemblage, omdat alle informatie nodig voor het tot stand komen van de bepaalde vorm (capside) besloten ligt in de structuur van de individuele bouwstenen (subeenheden).
4. Virusinfectie
Vermeerdering van virusdeeltjes kan alleen geschieden in levende cellen, omdat deze zijn uitgerust met energie-producerende eenheden (mitochondrieën) die  in het virusdeeltje ontbreken. Ook de enzymen en celstructuren die nodig zijn voor de aanmaak van virus DNA en viruseiwitten worden van de gastheercel  geleend. Het proces van virusvermeerdering verloopt in het algemeen als volgt:
4.1 Aanhechting
Het virus hecht zich op bepaalde, specifieke plaatsen van de celmembraan.
Sommige virussen bezitten herkenbare aanhechtingsstructuren (bijv. de staartfibrillen bij een aantal bacteriofagen, de penton fibers bij adenovirussen, en de spikes [Eng.], glycoproteïnen voorkomend in de envelop van een aantal virussen). Aanhechting van één virusdeeltje is reeds voldoende om het infectieproces in de cel op gang te zetten. Indien een virus niet kan aanhechten, zal geen infectie optreden.
Alleen cellen die de juiste aanhechtingsplaatsen bezitten, zijn gevoelig voor infectie van het desbetreffende virus.
4.2 Penetratie
Na aanhechting aan de celmembraan dringt het virion de cel binnen.
Bij het binnendringen van virionen in de dierlijke cel wordt van (ten minste) twee verschillende mechanismen gebruik gemaakt:
bij penetratie door endocytose maakt het virus gebruik van bestaande celactiviteiten, die nodig zijn om macromoleculen op te nemen.
Na de aanhechting van het virion wordt door afsnoering van de membraan een ‘coated vesicle’ gevormd.
Deze versmelt in het cytoplasma van de cel met bijv. een lysosoom.
Onder invloed van de zure pH zal in het secundaire lysosoom de virusenvelop aangetast worden en het nucleocapside vrijkomen in het cytoplasma.
Bij penetratie door fusie vindt fusie plaats tussen een envelopeiwit van het virion en de celmembraan, waarna het nucleocapside waarschijnlijk direct  in het cytoplasma terechtkomt.
Welke van deze twee mechanismen het meest effectief is, is niet duidelijk. Wel is bekend dat verreweg de meeste virionen die de cel binnendringen, geen virusvermeerdering teweeg brengen. Penetratie in de bacterie- of plantencel is in het algemeen moeilijker dan bij een dierlijke cel, omdat deze  cellen behalve een membraan ook nog een taaie celwand bezitten.
Bacteriofagen zijn in staat hun  nucleïnezuur direct in de bacteriecel te injecteren.
Bij dit proces fungeert de staart, die samentrekt, als ‘injectienaald’.
tphage  Tphage
 tphage1

Here’s what an actual population of E. coli looks like as it is wiped out by T4 bacteriophage. You can also view this in an800K time-lapse movie. For more on viruses that infect bacteria, visit the Bacteriophage Ecology Group and see their collection of phage images from around the We

 t4movie
4.3 Vermenigvuldiging
De synthese van de viruscomponenten in de cel is onderhevig aan strikte controle. Op welke wijzen de ‘omlegging’ van de synthetiserende activiteit van de cel in de richting van synthese van virusdeeltjes tot stand komt, is in de meeste gevallen nog onbekend.
In het algemeen vindt de vermeerdering van DNA-virussen plaats in de celkern en die van RNA-virussen in het cytoplasma. Welke processen in gang worden gezet hangt af van het soort nucle챦nezuur dat de cel is binnengedrongen. Bij het vermeerderen van DNA-virussen komen de hiervoor vereiste enzymen meestal geheel en gedeeltelijk voor als cellulaire enzymen, bij dierlijke RNA-virussen zijn hiervoor speciaal door het virus gecodeerde enzymen nodig. Afhankelijk van het type nucle챦nezuur, dubbel of enkelstrengs DNA, dubbel of enkelstrengs RNA en afhankelijk van de polariteit van het nucle챦nezuur, hebben virussen verschillende replicatiestrategie챘n. Als de virale genetische component DNA is, zoals bijv. bij de adenovirussen het geval is, dan dient dit DNA niet alleen als matrijs voor de vermeerdering van het DNA zelf (DNA-replicatie) maar wordt het tevens gekopieerd in RNA (transcriptie). Uit dit RNA wordt door splicing het boodschapper-RNA gevormd (zie RNA). Dit proces, waarbij inwendige gebieden (introns) van de RNA-streng worden verwijderd, treedt slechts op in cellen van plant en dier; bij bacteri챘n is dit proces fundamenteel afwezig. Het boodschapper- of messenger-RNA (mRNA) wordt door de cellulaire ribosomen vertaald (translatie) waardoor virus-specifieke enzymen en structurele bouwstenen (manteleiwitten) worden gevormd.
E챕n familie van dierlijke virussen, de parvovirussen, heeft als genoom enkelstrengs DNA. Hun genoom is klein en voor de replicatie wordt eerst dubbelstrengs DNA gevormd, waarna de processen verlopen als bij dubbelstrengs DNA-virussen. Voor transcriptie van mRNA en voor de productie van viruseiwitten wordt gebruik gemaakt van verscheidene leesramen en splicing. Sommige parvovirussen kunnen uitsluitend repliceren in de aanwezigheid van een helpervirus. Indien de genetische component van het virion enkelstrengs RNA is, worden er twee groepen onderscheiden, nl. positief enkelstrengs RNA-virussen en negatief enkelstrengs RNA-virussen.
Bij positief enkelstrengs RNA-virussen (bijv. picornavirussen) heeft het viraal RNA dezelfde polariteit als het mRNA. Zodra het virus RNA de cel binnenkomt, zal het vertaald worden in enzymen die de productie van meer viraal RNA verzorgen. Dit RNA dient tevens als mRNA en de synthese van virusspecifieke eiwitten kan op twee verschillende wijzen geschieden:
1. het mRNA wordt vertaald op discontinue wijze, zodat een aantal afzonderlijke eiwitten wordt gevormd en wel 챕챕n eiwit voor ieder gen (bijv. bij bacteriofaag MS2);
2. het mRNA wordt vertaald in 챕챕n grote polypeptideketen, die vervolgens enzymatisch wordt gekliefd in een aantal verschillende eiwitten met verschillende functies (bijv. bij poliovirus). Veelal heeft 챕챕n van deze eiwitten de functie het virus-RNA te repliceren.
Tot de groep van negatief enkelstrengs RNA-virussen behoren bijv. de paramyxovirussen, rhabdovirussen en arenavirussen.
Bij negatief enkelstrengs RNA-virussen is de polariteit van het virus RNA tegengesteld aan het viraal mRNA. Het virus RNA kan dus niet zonder meer dienst doen als mRNA. Bij deze groep bevatten de virusdeeltjes een enzym dat zorgt voor de synthese van de complementaire RNA-streng, die vervolgens als mRNA fungeert.
De familie van de reovirussen heeft dubbelstrengs RNA. Door een viraal enzym wordt enkelstrengs RNA gevormd, waarna replicatie van dubbelstrengs RNA plaatsvindt.
De retrovirussen hebben zowel eigenschappen van de RNA- als van de DNA-virussen. Het genoom bestaat uit positief enkelstrengs RNA, waarvan twee kopie챘n aanwezig zijn. Het binnengedrongen RNA wordt door een virus-specifiek enzym ( ‘reverse transcriptase’) in DNA omgezet, waarna deze informatie in de vorm van DNA in het cellulaire genoom wordt ingebouwd. Dit leidt dan tot verandering van de normale cel in een tumorcel.
4.4 Assemblage
Zodra voldoende virus-nucleïnezuur en virus-specifieke bouwstenen in de cel zijn gevormd, vindt – veelal op spontane wijze – de assemblage van virusdeeltjes plaats.
4.5 Rijping
Nadat voldoende rijpe virusdeeltjes in de cel zijn gevormd, zullen de virusdeeltjes de cel verlaten om een nieuwe infectiecyclus te beginnen. Het naar buiten treden van virusdeeltjes kan op verschillende wijzen gebeuren:
1. door afbraak van de eigen celcomponenten treedt lyse op van de ge챦nfecteerde cel waardoor de virusdeeltjes aan de omgeving worden afgegeven;
2. het virus treedt naar buiten via tubulaire structuren die zich in de cel ontwikkelen of reeds aanwezig zijn tussen de plantencellen;
3. de virusdeeltjes rijpen aan het plasmamembraan van de cel en worden via een uitstulpingsproces van de membraan (budding) aan de omgeving vrijgegeven.
Bij bacteri챘n kent men ook de lysogene infectie (zie lysogenie) door ‘gematigde’ fagen. Hierbij wordt de replicatie van het virus onderdrukt, terwijl het binnengedrongen nucle챦nezuur (DNA) deel gaat uitmaken van het genoom van de bacterie. Ook bij bepaalde virussen van dieren gaat het virus soms niet over tot ongebreidelde replicatie, maar wordt het virusnucle챦nezuur een onderdeel van het genoom van de cel. Men spreekt dan van een provirus, waarbij het virus door het gecodeerd nucle챦nezuur ge챦ntegreerd wordt in het cellulaire DNA. Dit kan leiden tot een transformatie van de cel, waarbij deze een ongeremde delingsactiviteit gaat vertonen

Virussen

http://proto5.thinkquest.nl/~lle0446/artikelen/virussen.html

Virussen zijn strikt genomen geen organismen, omdat ze niet aan de levenskenmerken voldoen. Organismen uit de vier rijken (dieren, planten, schimmels en bacteriën) kunnen zich voortplanten door vorming van geslachtscellen of door deling. In de taxonomie zijn ze dus geen apart rijk en ze behoren ook niet tot een van de andere rijken. Een virus is niet meer dan een stukje erfelijk materiaal verpakt in één of meerdere eiwitten. Een virus is (of bevat) geen cel met enzymen die voor de levende groei en vermenigvuldiging zorgen. Voor vermenigvuldiging is een virus volledig afhankelijk van een gastheercel. De virus dringt de gastheercel binnen en dwingt deze nieuwe virusdeeltjes te produceren, wat uiteindelijk leidt tot de dood van de gastheercel. Vanuit deze optiek gezien is een virus de ultieme parasiet, namelijk een celparasiet. Afhankelijk van de manier waarop een virus erfelijk materiaal overdraagt worden de soorten virussen onderverdeeld in een van de volgende drie groepen:
– DNA-virussen;
– ReverseTranscriptase virussen;
– RNA-virussen.
°
HIV
HIV virus
EVOLVED Fossil viruses are helping to shed light on the deep history of viruses like HIV,
shown above with red triangular cores of RNA material.
HIV belongs to the lentivirus group of the retrovirus family. There are at least two types, HIV-1 and HIV-2.
       
Retroviruses are characterized by the possession of the enzyme reverse transcriptase, which allows viral RNA to be transcribed into DNA, and then incorporated into the host cell genome. Reverse transcription is an error-prone process with a significant rate of misincorporation of bases. This, combined with a high rate of viral turnover, leads to considerable genetic variation and a diversity of viral subtypes.

Kenmerken

Een virus is een hoeveelheid erfelijk materiaal, normaliter omhuld door een zogenaamde eiwitenveloppe. Virussen hebben andere kenmerken dan bacteriën en andere levensvormen, omdat ze niet in staat zijn zich onafhankelijk voort te planten. Daarom plant een virus zich afhankelijk voort; een virus hecht zich aan een levende cel, waarna het DNA van die levende cel wordt geïnjecteerd met het erfelijk materiaal van het virus. Een virus kan niet alle levende cellen binnendringen, daarom heeft het virus een eiwitmantel die wordt gebruikt om geschikte gastheercellen te herkennen. Eenmaal in de gastheercel zet het virus (met RNA materiaal bijvoorbeeld) het DNA van de levende cel aan om zich te vermengvuldigen (dan niet oneindig). Mogelijkerwijs leiden deze acties tot de dood van de gastheercel, dan niet tot ziekte of zelfs de dood van het betreffende meercellige organisme, waar de gastheercel deel van is. Hoewel de parasitaire kenmerken van virussen een negatieve wending hebben op organismen, zijn er ook gevallen bekend waar een virus nuttige genen inbracht in een bacterie. Er bestaan ook zogenaamde satellietvirussen, die door de geringe genoomgrootte volledig afhankelijk zijn van andere virussen voordat vermengvuldiging plaats kan vinden.
Virussen zijn moeilijk te bestrijden, omdat ze steeds van vorm veranderen. Antibiotica, geneesmiddelen gebruikt tegen bacterieinfecties, werken niet tegen virusinfecties. Er worden soms (in Nederland in nog mindere mate dan in België) nog wel antibiotica voorgeschreven mocht iemand een virusinfectie hebben, omdat wellicht voorkomen moet worden dat door de virusinfectie een bacterie-infectie optreedt. Dat kan worden voorgesteld als ingewikkelde strijd tussen virussen en bacteriën, die op het menselijk lichaam een negatieve uitwerking kan hebben. Ofwel: mensen worden ook ziek van de bacterie-infectie die kan optreden. Een virus kan zich alleen vermeerderen als het zich in een plantaardige- of dierlijke (menselijke) cel bevind.

Onderdelen van een virus

Een virus bestaat uit de volgende onderdelen (van buiten naar binnen):
Een enveloppe (alleen bij dierlijke virussen voorkomend): dit een soort toegevoegde buitenwand, op een dergelijke manier opgebouwd dat bepaalde dierlijke cellen deze wand kunnen lezen (analyseren met behulp van receptoren, bindingseiwitten op het celmembraam van een dierlijke cel);
Een eiwitmantel (ook wel capside genoemd): dit is de buitenwand van het virus en beschermt het virus tegen vernietiging door antistoffen (cellen die de wand van een virus herkennen met hun specifieke receptoren, namelijk de B- en T-lymfocyten);
Het nucleïne zuur: het erfelijk materiaal van het virus, waaronder het DNA en RNA wordt verstaan.

Lijst van enkele virussoorten

– coronavirussen, onder meer verwekkers van verkoudheid en SARS (vermoedelijk);
– herpesvirussen, onder meer verwekkers van waterpokken, gordelroos en koortslip;
– paramyxovirussen, onder meer verwekkers van mazelen, bof, griep, vogelpest;
– retrovirussen, waaronder HIV, de veroorzaker van AIDS;
– rinovirussen, onder meer verwekkers van verkoudheid.

Ten aanval: het virus te lijf

http://www.kennislink.nl/publicaties/ten-aanval-het-virus-te-lijf

Auteur  dr. C.C. Posthuma

Gastheercellen maken gebruik van allerlei mechanismen om zich te wapenen tegen een virus infectie. Virussen hebben daar vaak weer een antwoord op. Zo ook tegen het recentelijk ontdekte RNAi-verdedigingssysteem, waarmee cellen vooral infectie van zogenoemde RNA-virussen te lijf gaan.

Virussen zijn niet meer dan wat DNA of RNA, omgeven door een eiwitmantel. Sommige virussen hebben er nog een membraan omheen, maar dan houdt het echt op. Levend kun je ze daarom niet noemen: ze kunnen zich alleen vermenigvuldigen door een gastheercel binnen te dringen (te infecteren) en de daar aanwezige eiwitten te gebruiken.

Vaak overleeft de gastheercel deze aanval niet. Het virus legt de voor de cel benodigde processen (RNA-synthese en eiwitsynthese) stil om de cel geheel naar de wil van het virus te schikken. Er wordt alleen nog maar viraal DNA of RNA en virale eiwitten gemaakt, en uiteindelijk valt de genadeklap: duizenden nieuwe virussen ontsnappen uit de cel, waarbij de cel uiteenvalt. Deze nieuwe virussen kunnen de omringende cellen aanvallen, die dan hetzelfde lot te wachten staan. Bekende virussen die de mens infecteren zijn bijvoorbeeld HIV (de veroorzaker van AIDS) en het griepvirus. Maar ook dieren (mond- en klauwzeer), planten en bacteriën kunnen getroffen worden. Een virusinfectie kan levensbedreigend zijn, maar er zijn ook virusinfecties die veel milder verlopen. Denk daarbij bijvoorbeeld aan een verkoudheid.

Trucjes

Gelukkig zijn er vele manieren waarop een gastheer zich kan verdedigen tegen een virale aanval. In dieren en mensen ruimt het immuunsysteem geïnfecteerde cellen op, of cellen produceren het eiwit interferon dat infectie van nieuwe cellen door het virus remt. Helaas zijn virussen niet zo makkelijk klein te krijgen. Ze hebben vaak allerlei trucjes gevonden als antwoord op de verdedigingsmechanismen van de gastheer. Sommige virussen weten het immuunsysteem te ontduiken door de signalen die geïnfecteerde cellen afgeven te blokkeren, waardoor de cel onherkenbaar wordt. Andere virussen zijn resistent tegen interferon.

Een nieuw verdedigingsmechanisme

Een aantal jaren geleden werd een nieuw mechanisme ontdekt waarmee een gastheercel een virusinfectie kon detecteren, interfererend RNA of RNAi genoemd. Het RNAi-mechanisme is aangetoond in verschillende organismen, van planten tot schimmels en dieren.

Het begint met het signaleren van dubbelstrengs RNA-moleculen. Deze moleculen komen normaal niet voor in een cel. Als deze moleculen wel aanwezig zijn, betekent het dat een RNA-virus bezig is zichzelf te vermenigvuldigen. Dit afweermechanisme gaat dus vooral infecties door RNA-virussen te lijf. RNA-virussen bestaan behalve uit eiwit alleen uit RNA, en tijdens hun levenscyclus wordt op geen enkel moment DNA gevormd. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld retrovirussen, zoals het HIV-virus. Hierbij wordt, na binnenkomst van het virus in de cel, van het RNA-genoom eerst een DNA-kopie gemaakt. Daarna wordt van het DNA weer viraal boodschapper RNA (voor het maken van virale eiwitten) en viraal genoom RNA (voor het maken van nieuwe virusdeeltjes) afgeschreven.

Een deel van het genoom van RNA-virussen codeert voor een RNA-afhankelijke RNA polymerase. Het virus gebruikt dit eiwit om zijn eigen RNA-genoom te vermenigvuldigen. Tijdens dit vermenigvuldigingsproces ontstaan dubbelstrengs-RNA-moleculen. Cellulair RNA bestaat normaal gesproken uit één enkele streng. Een cel herkent dus meteen dat er iets vreemds aan de hand is, een virus infectie, en zet het RNAi-afweermechanisme in werking (zie afbeelding 1).

Afbeelding 1: De normale virale levensloop. Nadat het RNA-virus een cel is binnengedrongen, wordt het virale RNA gekopieerd door de RNA-afhankelijke RNA polymerase. Hierdoor ontstaat viraal boodschapper RNA, waarvan virale eiwitten worden gesynthetiseerd en, weer door de RNA-afhankelijke RNA polymerase, meer van het virale genoom. Het genoom en de eiwitten vormen samen nieuwe virusdeeltjes.
klik op de afbeelding voor een grotere versie

RNAi als afweermechanisme

Een cellulair eiwit, Dicer, knipt het dubbelstrengs RNA-molecuul in kleine stukjes van 21 tot 23 nucleotiden groot. Deze kleine stukjes RNA, sRNA’s (small RNA’s) vormen met weer andere cellulaire eiwitten een complex dat het oorspronkelijke (lange stuk) virale RNA afbreekt. Het RNA-eiwit complex wordt RISC genoemd: RNA-induced silencing complex, oftewel: een door RNA geïnduceerd ‘tot zwijgen brengend’ complex. Het sRNA-molecuul in het complex herkent en bindt aan het virale boodschapper RNA (ze zijn beide afkomstig van het virale genoom en zijn dus complementair), waarna het complex het boodschapper RNA in stukken knipt. Hierdoor kunnen dus geen virale eiwitten meer vertaald worden en zullen nooit nieuwe virussen ontstaan.

Het voordeel van dit mechanisme is ook dat het heel specifiek het virale RNA opruimt en niet cellulair RNA: de cel blijft dus leven. Als het RNAi-mechanisme eenmaal in een cel begonnen is, verspreidt zich heel efficient naar de andere cellen van een organisme. Op welke manier is nog onduidelijk, maar zo wordt verdere verspreiding van het virus tegen gegaan. Op internet is een animatie te vinden van de werking van het RNAi-mechanisme.

RNAi als gereedschap

Het RNAi-mechanisme wordt nu ook op grote schaal toegepast als gereedschap voor wetenschappers. Inmiddels is van veel organismen, variërend van planten tot en met de mens, de complete basepaarvolgorde (sequentie) van het genoom bekend. Nu volgt voor de wetenschap een nog veel belangrijker maar ook lastiger taak: erachter zien te komen welke functie de vele genen hebben. Een van de manieren om dat te doen is door gebruik te maken van RNAi: kleine stukjes dubbelstrengs RNA-moleculen, die in het laboratorium zijn gesynthetiseerd op basis van de volgorde van een bepaald gen. Door die kleine stukjes RNA in cellen te brengen, bijvoorbeeld door het met een naald in een cel te injecteren, worden de boodschapper RNA-moleculen van een bepaald gen via het RNAi-mechanisme opgeruimd. Op deze manier kan bekeken worden welk effect het ontbreken van het eiwit dat door het bestudeerde gen gecodeerd wordt op de functie van de cel heeft. De genen zelf hoeven dus niet uit de cellen verwijderd te worden, wat bij ‘hogere’ organismen namelijk heel lastig kan zijn.

Het antwoord van de virussen

Het klinkt allemaal erg mooi, dat RNAi, maar virussen zijn niet zo makkelijk klein te krijgen. Tot voor kort was alleen van een aantal plantenvirussen bekend dat ze een eiwit bezitten dat het RNAi-mechanisme remt. Zoals bijvoorbeeld het HC-Pro eiwit van aardappelvirus Y, dat ervoor zorgt, dat als RNAi in een cel in gang is gezet, het in de omliggende plantencellen niet opnieuw op gang komt: er worden daar geen nieuwe sRNA’s gevormd. Of het 2b eiwit uit het komkommer mosaicvirus, dat nog vroeger lijkt in te grijpen in het RNAi-proces: het blokkeert het signaal dat een geïnfecteerde cel naar zijn buren afgeeft om aan te geven dat er een virusinfectie bezig is. Het gevolg is dat RNAi in de omliggende cellen zelfs niet eens begint.

Onlangs werd bekend dat ook een dierenvirus, namelijk het insectenvirus flock house-virus, een antwoord op het RNAi-mechanisme heeft. Een van de virale eiwitten, waarvan de functie lange tijd onbekend was, blijkt een rol te spelen in het remmen van RNAi in insectencellen. Op welke manier deze eiwitten RNAi precies remmen is op dit moment nog niet bekend. Aangezien het RNAi-mechanisme ook in zoogdieren voorkomt, zullen waarschijnlijk ook zoogdiervirussen daarop een antwoord gevonden hebben. Het is alleen nog niet ontdekt.

Dit verhaal is een mooi voorbeeld van de strijd tussen een virus en zijn gastheer: de gastheer zal er alles aan doen om een virusinfectie of de verspreiding van het virus tegen te gaan, een virus daarentegen wil koste wat het kost toch die gastheer binnen en zichzelf vermeerderen.

Er zijn sterke aanwijzingen dat RNAi een heel belangrijk viraal afweermechanisme is, dat nog algemener voorkomt dan op dit moment duidelijk is. De wetenschap staat op dit terrein nog in de kinderschoenen: veel aspecten van hoe RNAi precies werkt zijn nog onduidelijk en het is heel waarschijnlijk dat er nog veel meer virale antwoorden zijn waarvan we nu het bestaan nog niet kennen. Daarnaast blijken RNAi-mechanismen ook een rol te spelen tijdens de embryonale ontwikkeling.

Bronnen:

Science (Vol 296, 17 mei 2002) heeft een themanummer over ‘RNA silencing and noncoding RNA’.

Dit is een achtergrondartikel van Nederlands Instituut voor Biologie (NIBI).

Nibi_logoklein

Ontsnappende virussenVirussen kunnen zich niet zelfstandig vermenigvuldigen. Hiervoor hebben ze de hulp van gastheercellen nodig. Dat betekent dat virussen cellen moeten infecteren, binnendringen voor hun eigen voortplanting.Een gevolg van die infectie is dat de geinfecteerde cel ziek wordt en eventueel dood gaat. Dit wil de gastheer niet, dus die zal zich gaan verdedigen met een afweerreactie tegen het virus. Virussen en ontsnappingsstrategieën  DNA is het erfelijk materiaal (genoom) van alle levende organismen en RNA is de werkkopie waarmee eiwitten worden gemaakt. Bij virussen ligt dit soms echter anders. Één hoofdgroep van virussen heeft DNA als genoom net zoals de cellen van bacteriën, gisten, planten en dieren. De andere hoofdgroep heeft echter RNA als genoom.Binnen deze hoofdgroep bestaan twee voortplantingsstrategieën: ‘gewone’ RNA-virussen die gebruik maken van een enzym om RNA te vermenigvuldigen en retrovirussen die een enzym hebben dat RNA terugvertaalt in DNA. Beide enzymen komen niet voor in cellen en zijn dus uniek voor deze virussen.Alle virussen, dus DNA, RNA en retrovirussen maken hun eiwitten gewoon door de cel het virale RNA af te laten lezen. Veel virussen maken handig gebruik van het afweersysteem om zich te verspreiden door het lichaam en zo hun favoriete cel op te zoeken. Ondertussen wordt het afweersysteem geactiveerd om het virus op te ruimen. Het specifieke afweersysteem wordt gestuurd door T-helper cellen die B-cellen aanzetten tot het maken van antistoffen of de ontwikkeling van celdodende T-cellen stimuleren. Voor de bestrijding van sommige virussen is 챕챕n van beide afdoende, maar vaak zijn beide noodzakelijk omdat ze een verschillende strategie hebben. Antistoffen vallen voornamelijk de virussen zelf aan, terwijl celdodende T-cellen de ge챦nfecteerde cellen doden. De beide type T-cellen en de antistoffen van het specifieke afweersysteem stimuleren het aspecifieke afweersysteem dat bestaat uit het complement systeem en de verschillende bloed cellen. Maar virussen hebben talloze verschillende strategie챘n ontwikkeld om te voorkomen dat het afweersysteem ze om zeep helpt. Deze strategie챘n kun je indelen in twee hoofdstrategie챘n: de vaste strategie챘n en de strategie van verandering van je erfelijk materiaal.

Afb.1: classificatie van virussen. De indeling van virussen op grond van hun biologische eigenschappen (erfelijk materiaal (RNA of DNA), de vermeerdering van RNA en het wel/niet hebben van een lipide envelop).

Het afweersysteem verspreidt virussen
Ironisch genoeg verspreiden nogal wat virussen zich door het lichaam door gebruik te maken van het afweersysteem.De meeste virussen komen het lichaam binnen via huid, longen en luchtwegen, het maag-darm kanaal of via de geslachtsorganen. Deze weefsels hebben contact met de buitenwereld en bevatten daarom veel cellen van het afweersysteem (met name dendritische cellen die het afweersysteem aanzetten). Als een virus een weefsel infecteert, migreert de dendritische cel van zijn weefsel (bijvoorbeeld de huid) naar de afvoerende lymfeknoop. Veel virussen infecteren die dendritische cel en gaan zodoende mee naar de afvoerende lymfeknoop waar de afweerreactie op gang komt, maar waar ook virusdeeltjes worden geproduceerd. Aangezien de virusproductie sneller gaat dan het ontstaan van een afweerreactie, komt het virus vanuit de lymfeknoop in het bloed. Via het bloed komt het virus dan bij zijn doelorgaan, wat afhankelijk is van het virus en waar het ziektebeeld optreedt. Sommige virussen komen direct na besmetting in hun doelorgaan terecht. In het geval van het AIDS-virus gaat het virus zelfs weer terug naar de lymfeknopen en herhaalt de vermenigvuldiging zich daar.

Een opmerkelijk virus in deze groep is het muizen borstkanker virus (MMTV; mouse mammary tumor virus). Muizen raken besmet met dit virus via de borstvoeding. De borstvoeding en MMTV komen in de darmen terecht en daar worden B-cellen ge챦nfecteerd, die daar klaarliggen om antistoffen te maken bijvoorbeeld tegen darmbacteri챘n. Het virus zorgt voor de activatie en de deling van die B-cellen, die vervolgens door het lichaam gaan zwerven, en in het borstweefsel terechtkomen. In het borstweefsel infecteert MMTV de melkkliercellen, om vervolgens via de melk te worden uitgescheiden.

Afb. 2a: virussen en hun ziekte I. Virusgroepen volgens hun classificatie met een elektronen microscopische foto, enkele bekende ziekteverwekkers behorend tot die virus-groep, en de ziektes veroorzaakt door deze ziekteverwekkers.

Afb. 2b: virussen en hun ziekte


Vaste ontduikingsstrategieën
De vaste strategieën  liggen opgeslagen in het erfelijk materiaal van de virussen.

Je kunt hierbij denken aan

(1) communicatie verstoring in het afweersysteem,

(2) blokkeren afweerreacties

(3) het maken van blinderingeiwitten zodat de ge챦nfecteerde cel niet herkend wordt,

(4) virussen die zich verstoppen in de cel zonder dat virale eiwitten worden gemaakt, en

(5) ‘hit and run’ strategie. Deze strategie챘n worden gebruikt door zowel virussen met een DNA als RNA-genoom, maar de eerste drie zijn vooral bekend van DNA-virussen.

Communicatie verstoring  //De cellen van het afweersysteem communiceren met elkaar via eiwitten, cytokines genaamd, en door elkaar direct te herkennen met behulp van receptoren (herkenningsmoleculen). Verschillende cytokines vertellen de afweercellen waar ze naar toe moeten gaan, of ze wel of niet moeten aanvallen, welke type cellen ze moeten aanvallen en hoe sterk die aanval moet zijn. Met het toenemen van de ontsteking wordt de roep om aanvallen steeds sterker, maar bij het be챘indigen van de ontsteking steeds zwakker. Daar waar de communicatie door cytokines gebeurt, kan een virus die communicatie verstoren door andere cytokines te maken, of eiwitten die heel veel op cytokines lijken. Deze virale eiwitten doen dan hetzelfde als de cytokines, of remmen juist de cytokines waardoor de afweer verstoord wordt. Deze strategie wordt uitgevoerd door onder andere het pokkenvirussen, Epstein-Barr virus en cytomegalovirus (de laatste 2 virussen veroorzaken de ziekte van Pfeiffer en een vergelijkbaar ziektebeeld).

Blokkering afweerreactie  //Een andere strategie is het blokkeren van cel – cel binding door de receptoren voor die aanhechting te blokkeren.

Deze strategie wordt onder andere gebruikt door het Epstein-Barr virus. Het mazelen-virus blokkeert de eerste activatie van de afweerreactie (de dendritische cellen) en daardoor de communicatie in het afweersysteem.

Verstoring van cel – cel communicatie werkt goed tegen afweerreacties uitgevoerd door cellen, maar antistoffen en het complementsysteem kunnen gewoon hun werk doen. Het complement systeem is een groep eiwitten die elkaar activeren, nadat de eerste is geactiveerd volgen de anderen, en uiteindelijk leidt activatie van het complement systeem tot onder andere het stuk maken (lyseren) van cellen in de omgeving. Het complement systeem kan worden geactiveerd door antistoffen, maar ook direct door zieke cellen. Daarom hebben herpesvirussen eiwitten die antistoffen wegvangen en ook eiwitten die het complement wegvangen. Een andere manier om de afweerreactie te blokkeren is de afweercellen te infecteren. Het Epstein-Barr virus infecteert B-cellen en be챦nvloedt daarmee de antistof productie; het AIDS-virus infecteert T-helper cellen en ontregelt daarmee de aansturing van het afweersysteem door T-helper cellen.

Blindering van de cel //  Het afweersysteem is speciaal toegerust voor de bescherming tegen virussen met MHC I (major histocompatibility complex moleculen van klasse I). MHC I is een eiwit dat van alle eiwitten in de cel kleine stukjes (peptiden) laat zien. Deze peptiden worden door een ander eiwit gemaakt. De MHC I moleculen die vrijwel elke cel laat zien kunnen worden herkend door celdodende (cytotoxische) T-cellen. Het afweersysteem maakt verschillende celdodende T-cellen willekeurig aan die vervolgens in de thymus geselecteerd worden op het vermogen een MHC I met een lichaamsvreemd peptide te onderscheiden van een MHC I met peptiden van het eigen lichaam. Zodoende krijg je dus een grote verzameling van allemaal verschillende celdodende T-cellen die MHC I herkennen met een vreemd peptide erin. Als zo’n celdodende T-cel de geïnfecteerde cel herkent dan wordt deze gedood. De dood van zijn gastheercel betekent voor een virus dat deze zich niet meer kan vermenigvuldigen.

Herpes simplex virussen 1 en 2, bekend van de koortsblaren en de blaasjes op de geslachtsorganen, hebben hier wat op gevonden: ze blokkeren het eiwit dat peptiden maakt om te laten zien dat de cel ge챦nfecteerd is. Daardoor wordt de cel niet herkend als een door herpes geïnfecteerde cel. Het MHC I is echter zo gemaakt dat het niet naar buiten komt als er geen peptide in zit, dus indirect blokkeert het herpesvirus het MHC I. Maar het afweersysteem heeft gelukkig nog een wapen achter de hand namelijk de natural killer (NK) cellen. De NK-cellen (van nature dodende cellen) herkennen en doden cellen waar geen deugdelijk MHC I peptide op zit. Minstens één herpesvirus, cytomegalovirus, heeft helaas ook daar wat opgevonden; cytomegalovirus maakt een eiwit dat lijkt op MHC I, waardoor de NK-cellen ‘gerustgesteld’ worden en de geïnfecteerde cel niet doden.

Verstoppertje   //Cellen laten dus van alle eiwitten die ze maken kleine stukjes zien, peptiden, die door het MHC I worden gepresenteerd aan de buitenkant van de cel. Zodoende is een ge챦nfecteerde cel dus te herkennen aan de virus-peptiden die door het MHC I worden gepresenteerd. Als een virus geen of nauwelijks eiwitten maakt wordt de cel echter niet herkend als een ge챦nfecteerde cel. Het virus kan zich dan weliswaar ook niet vermenigvuldigen en moet een gunstiger moment afwachten. Deze periode heet latente infectie. Het virus wordt geactiveerd als het afweersysteem van de pati챘nt minder goed werkt, of minder goed werkt op de plaats waar het virus zich wil voortplanten. Deze strategie wordt gevolgd door onder andere het Varicella Zoster Virus, bekent van de kinderziekte waterpokken. Nadat je de waterpokken hebt gehad verstopt het virus zich in het zenuwstelsel in je ruggenmerg. Als je afweer vermindert, bijvoorbeeld bij oudere mensen, dan kan het virus vanuit het zenuwstelsel in gordels evenwijdig aan je ribben terug komen in de vorm van gordelroos. Hetzelfde principe wordt ook gebruikt door Herpes simplex virus 1; koortsblaren ontstaan na lokale onderdrukking van het afweersysteem door bijvoorbeeld UV-licht. Recent onderzoek laat zien dat het AIDS-virus in geval van succesvolle therapie zich ook latent verschuilt in het lichaam.

Het gevolg van vaste ontduikingsstrategieën //  Doordat virussen een ontduikingsstrategie hebben worden ze niet zo snel opgeruimd in het lichaam; in het geval van latentie (verstoppertje) wordt het virus zelfs nog helemaal niet opgeruimd. Na verloop van tijd wordt de afweerreactie sterker, en wint het lichaam de strijd van het virus vrijwel altijd. Doordat de strijd langer duurt heeft het virus echter meer tijd om de volgende persoon te besmetten. Is iemand echter ge챦nfecteerd door een virus dat de communicatie van het afweersysteem verstoort dan is die persoon gevoeliger voor een tweede infectie met bacteri챘n of virussen. Deze tweede infectie kan daardoor een veel ernstiger verloop hebben. Ook mensen met een verminderde afweer kunnen gevaarlijke ziektes krijgen van virussen die het goed werkende deel van hun afweersysteem ontduiken.

Afb. 3: Interacties tussen virussen en het afweersysteem.Aangegeven pijlen: De zwarte lijnen geven de veranderingen van de (virusge챦nfecteerde) cel weer en de virusproductie door de ge챦nfecteerde cel. De oranje lijnen geven de ontwikkeling van de anti-virus afweerreactie aan. De rode lijnen met pijlpunten geven de dodelijke acties van het afweersysteem tegen het virus of ge챦nfecteerde cellen aan. De onderbroken rode lijnen geven met blauwe balken aan dat een dodelijke actie geblokkeerd is. De dunne rode lijnen geven aan dat samenwerking met een ander mechanisme noodzakelijk is voor celdoding.klik op de afbeelding voor een grotere versie


 Strategie van verandering  //De bovengenoemde ontduikingstrategie ligt opgeslagen in het genoom (erfelijke materiaal) van het virus, maar juist bij de strategie van verandering dient het virus-genoom zo variabel mogelijk te zijn. De strategie van verandering wordt dan ook vooral gebruikt door beide groepen RNA-virussen en veel minder door DNA-virussen. Bij deze strategie dien je als virus tijdens de vermenigvuldiging veel foutjes te maken in je genoom. Zowel het enzym om RNA te vermenigvuldigen als het enzym dat RNA terugvertaalt naar DNA, maken vele fouten. Hierdoor zitten in vrijwel elke kopie andere fouten en zodoende zijn alle virusdeeltjes verschillend. Indien een virus heel veel (miljoenen) varianten maakt, zullen er varianten bij zitten die voordelen bieden. Sommige varianten binden niet aan de bestaande antistoffen, ontduiken de cellulaire afweer of maken het virus ongevoelig voor therapie.

Ontduiken van antistoffen // Dit is voor het eerst beschreven voor de allerkleinste virussen, de picoRNA-virussen, zoals Mond- en Klauwzeervirus. Dit virus is zo klein dat het slechts een beperkt aantal herkenningsstructuren (epitopen) voor antistoffen heeft. Door in het lab, het virus iedere keer met 챕챕n antistof tegelijkertijd te kweken, ontstaat naar verloop van tijd (minder dan een week) een virus met een andere epitoop die niet herkend wordt door deze ene antistof. Terwijl virussen die lijken op het ‘moedervirus’ zich moeilijk kunnen handhaven in de aanwezigheid van antistoffen kan juist deze variant zich onbeperkt vermenigvuldigen. Zo krijg je op den duur allemaal virusvarianten die allemaal ongevoelig zijn voor deze ene antistof. Als dit virus vervolgens gekweekt wordt met een antistof dat een andere epitoop herkent, ontstaat op gelijke wijze een virus dat door twee verschillende antistoffen op twee epitopen niet herkend wordt. Door dit te blijven herhalen, werd ontdekt dat een virus met vijf veranderde epitopen in het geheel niet meer gevoelig is voor de antistoffen van een dier dat immuun was voor het virus met de vijf originele epitopen. Het afweersysteem moet dan van voor af aan beginnen met het ontwikkelen van een afweerreactie. Bij chronische infecties in de pati챘nt leidt dit tot het ontstaan van virus mutanten die niet herkend worden door de aanwezige antilichamen. Daarop maakt het lichaam nieuwe antilichamen, waarop het virus wederom muteert. Deze strategie is later ook ontdekt bij vele andere RNA-virussen, waaronder het AIDS-virus. Het AIDS-virus kent hierbij nog een speciaal trucje: een beweegbaar gedeelte van het eiwit dat het AIDS-virus gebruikt om cellen binnen te komen wordt naar binnen gebracht om niet herkend te worden door antistoffen. Op het moment van het aanraken van een cel komt deze structuur dan even naar buiten om de cel te kunnen infecteren. Omdat dit gedeelte zo kort beschikbaar is voor antistoffen worden maar weinig AIDS-virusdeeltjes opgeruimd door antistoffen.

Ontduiken van de celdodende T-cellen  // Naast antistoffen, maakt het lichaam ook celdodende T-cellen om de infectie te bestrijden. Antistoffen vallen vooral de virusdeeltjes aan, terwijl celdodende T-cellen de ge챦nfecteerde cellen doden.

Bij het doden van de ge챦nfecteerde cellen worden meestal ook de virussen in die cel gedood.

Er zijn veel minder ge챦nfecteerde cellen dan virusdeeltjes, want elke ge챦nfecteerde cel maakt er duizenden of miljoenen.

Die hoge aantallen verschillende virusdeeltjes zijn nodig om voldoende varianten te krijgen zodat ook de antistof ongevoelige varianten zouden ontstaan.

Het is dus niet vanzelfsprekend dat een virus dat voldoende varianten maakt om antistoffen te ontduiken ook voldoende varianten maakt die in ge챦nfecteerde cellen de celdodende T-cellen kunnen ontduiken.

In geval van AIDS worden miljoenen cellen ge챦nfecteerd door allemaal verschillende varianten van het AIDS-virus.

Daar zitten ook varianten bij die eiwitten maken die minder goed of niet herkend worden door de cellulaire afweer. Die varianten hebben dan het selectievoordeel dat ze langer een cel kunnen infecteren en meer virusdeeltjes kunnen maken.

Tijdens het voortschrijden van AIDS weet het virus zich op deze manier te handhaven in het lichaam dat steeds nieuwe celdodende T-cellen moet maken omdat het virus daarvoor ongevoelig is.

Op den duur (vaak na jaren) wordt de afweer van het lichaam zwakker omdat de T-cellen ge챦nfecteerd worden door het AIDS-virus en sterven.

Dit kan naar een jaar of tien leiden tot de ziekte AIDS met dodelijke afloop.

Ontduiken van de therapie //De strategie van verandering biedt virussen ook een bescherming tegen therapie.Antivirale middelen grijpen aan op een punt in de vermeerdering van het virus. Het virus maakt vele varianten waaronder ook varianten die minder gevoelig zijn voor die antivirale middelen.

Deze zullen beter vermeerderen dan de gevoelige varianten en zo ontstaat geleidelijk een groep virus varianten die allemaal ongevoelig zijn voor het ene geneesmiddel (bijvoorbeeld eenreverse transcriptase-remmer, een remmer van het enzym dat RNA terugvertaalt in DNA). Dit is het geval binnen vier weken na het starten van een therapie tegen AIDS met 챕챕n geneesmiddel.

Als daarna een tweede geneesmiddel wordt gegeven, wordt het AIDS-virus ook zeer snel ongevoelig voor dit tweede middel. Op den duur leidt dit tot de onbehandelbaarheid van de ziekte. De verschillende antivirale middelen werken op verschillende manieren om de vermeerdering van het AIDS-virus te stoppen (bijvoorbeeld een protease-remmer en een reverse transcriptase-remmer).

Stop de ontsnappingspogingen  //De snelle evolutie van ‘gewone’ RNA-virussen en retrovirussen maakt dat er voldoende varianten zijn om een variant te hebben die ongevoelig is voor een antistof, een celdodende T-cel of een antiviraal middel. De combinatie van de hoge aantallen verschillende virusdeeltjes enerzijds en de beperkte druk om anders te zijn voor 챕챕n antistof, 챕챕n celdodende T-cel of 챕챕n antiviraal middel maakt dat al snel ongevoelige virus-varianten ontstaan. Toen men hier aan ging rekenen besefte men dat het een rekenkundige zekerheid is dat therapie ongevoelige varianten evolueren als AIDS behandelt wordt met slechts 챕챕n geneesmiddel tegelijkertijd. Om dit te doorbreken moet men zorgen dat als die ongevoelige variant ontstaat deze uitgeschakeld wordt door een ander geneesmiddel. Die berekeningen wezen uit dat voor een goede behandeling van AIDS meerdere antivirale middelen tegelijkertijd moesten worden toegediend, zodat geen ongevoelige virussen zouden ontstaan. Uiteindelijk zijn drie verschillend werkende antivirale middelen gecombineerd in de Highly Active Anti-retroviral therapie(HAART; sterk actieve anti-retrovirale therapie). Sinds ongeveer 1997 wordt deze HAART toegepast en vooralsnog ontstaan er weinig therapie ongevoelige varianten van het AIDS-virus. Hieruit mag je concluderen dat HAART redelijk goed werkt om AIDS te stoppen.

Verandering diersoort doet infecteren
Varianten van virussen die evolueren kunnen niet alleen uitgeselecteerd worden omdat ze ongevoelig zijn voor het afweersysteem of therapie, maar ook omdat ze een andere diersoort kunnen infecteren. Deze varianten krijgen met een nieuwe gastheer een nieuwe mogelijkheid om zich te vermenigvuldigen. Virussen die van een diersoort naar de mens kunnen overspringen worden zo철nose genoemd. Meestal mislukt de overstap van het ene naar het andere dier, maar af en toe lukt het een virus variant om de soortbarri챔re te doorbreken. Helaas gaat dit in het begin vaak gepaard met ernstige ziekte en soms een hoog sterftecijfer. Voor een virus is het eigenlijk ongunstig als de gastheer snel doodgaat, omdat een virus een levende gastheer nodig heeft voor zijn voortplanting en de verspreiding naar een nieuwe gastheer. De kans op besmetting van een nieuwe pati챘nt wordt dus erg klein als het virus snel dodelijk is. Daarom stoppen deze epidemie챘n oftewel redelijk snel vanzelf, of ze worden minder (snel) dodelijk. Het bekendste voorbeeld van virussen die van diersoort veranderen is de griep, influenza, of vogelpest genoemd bij de gevederde dieren. Terwijl vrijwel de gehele wereldbevolking immuun (ongevoelig door een goede afweer) is tegen de griepvariant van het vorig jaar kan er een nieuwe griep variant in vogels ontstaan, meestal met het varken als tussengastheer. Opnieuw worden vele mensen ziek; onder oude van dagen, hart- en longpati챘nten is het sterftecijfer hoog. Een ander voorbeeld is het AIDS-virus (HIV; human immunodeficiency virus) dat afkomstig is van een soortgelijk virus bij apen genaamd SIV (s = simian = aap). SIV lijkt vooral op de minst voorkomende variant van het AIDS-virus, HIV-2, dat nauwelijks buiten West-Afrika is verspreidt.

Extreme sterftecijfers ontstaan als virussen zoals het Marburg virus en Ebola van (mogelijk) apen overspringen op de mens; aan deze bloederige koorts overlijdt 90% van de slachtoffers binnen enkele dagen. Toch zijn deze virussen meestal geen bedreiging voor de wereldvolksgezondheid, omdat ze door hun snelle doden zelden langdurig als epidemie woekeren. Alleen als zo’n virus in een gebied met een hoge bevolkingsdichtheid komt waar besmette mensen veelvuldig met nog niet besmette personen in contact komen zou het virus zich kunnen handhaven. Bij deze ziekten zijn de pati챘nten echter vaak zo ziek dat ze minder contact met niet-ge챦nfecteerde mensen hebben. Toch is een (snelle) isolatie van het getroffen gebied dan nodig om verder uitbreiding te kunnen voorkomen. Isolatie van besmette pati챘nten is ook gedaan bij het coronavirus dat SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome; ernstig acuut ademhalingssymdroom) veroorzaakt en verre familie van de verkoudheidsvirussen is. Waarschijnlijk is ook dit – voorheen onbekende – virus overgesprongen van een nog onbekende diersoort. De sterfte aan SARS (5 – 10%) is niet zo hoog dat dit de verspreiding van het virus remt en de patiënten leven in het algemeen lang genoeg om anderen te besmetten. Door patiënten te isoleren voorkomt men verdere besmetting.

Ook in de toekomst zullen RNA en retrovirussen evolueren en overspringen van de ene soort op de andere soort. Het is niet ondenkbaar dat daar ook weer virussen tussen zitten die vele slachtoffers onder de mens maken. Het blijft dus een noodzaak waakzaam te zijn voor nieuwe virussen.

Voor vragen of opmerkingen n.a.v. dit artikel kunt u mailen met:
Expertise Centrum Biologie, NIBI
Bezoek de website van het NIBI

Virus uit het niets

Polio kunstmatig gemaakt     2002 

Sluit dit venster

Een poliopatiëntje dat in 1997 werd besmet (foto WHO).

Polio virus

 

Synthetic poliovirus and other designer viruses – what have we learned?

Poliovirus Studies of virus particles and the steps in their life cycle have spearheaded our understanding of biological systems at the molecular level. These studies, however, relied on virus specimens isolated from nature. This dependency changed forever in 2002 when the chemical synthesis of poliovirus, in the absence of any natural template, was published. The work caused a shock wave because it led to excitement as well as revulsion, reflecting the new reality that, for better or worse, all of the more than 2,000 viruses whose genome sequences are deposited by the National Center for Biotechnology Information can be recreated in the laboratory in the absence of natural isolates. So what have we learned?

Synthetic poliovirus and other designer viruses: what have we learned from them? (2011) Annu Rev Microbiol. 65:583-609
Owing to known genome sequences, modern strategies of DNA synthesis have made it possible to recreate in principle all known viruses independent of natural templates. We describe the first synthesis of a virus (poliovirus) in 2002 that was accomplished outside living cells. We comment on the reaction of laypeople and scientists to the work, which shaped the response to de novo syntheses of other viruses. We discuss those viruses that have been synthesized since 2002, among them viruses whose precise genome sequence had to be established by painstakingly stitching together pieces of sequence information, and viruses involved in zoonosis. Synthesizing viral genomes provides a powerful tool for studying gene function and the pathogenic potential of these organisms. It also allows modification of viral genomes to an extent hitherto unthinkable. Recoding of poliovirus and influenza virus to develop new vaccine candidates and refactoring the phage T7 DNA genome are discussed as examples.

Het natuurlijke poliovirus 

Voor het eerst in de geschiedenis hebben onderzoekers uit dode chemische stoffen een werkend virus gemaakt. Het kunstmatige poliovirus doodde muizen in een experiment, en is amper te onderscheiden van zijn natuurlijke evenknie. In theorie, waarschuwen de onderzoekers, zouden bioterroristen nu ook ziekteverwekkers als de pokken kunstmatig kunnen produceren.

Nee, dat hij leven uit het niets heeft geschapen, wil Eckard Wimmer niet stellen: biologen beschouwen virussen niet als levende wezens. “Wij hebben een chemische stof gemaakt die een levenscyclus heeft. Dat wil zeggen, ingebracht in een levende cel gaat die stof zich enigszins gedragen als iets levends. Het is een ziekteverwekker, gemodelleerd naar het poliovirus, die dezelfde symptomen veroorzaakt als een besmetting met een natuurlijk poliovirus.”

Desondanks zal het in de wandeling gaan heten dat het mogelijk is om uit het niets een virus te scheppen, en dat dat kan met middelen die elk biologisch laboratorium tot zijn beschikking heeft. Want Wimmer en zijn collega’s, verbonden aan de Staatsuniversiteit van New York in Stony Brook, gebruikten technieken die al langer bestaan, en een kaart van het erfelijk materiaal van het poliovirus – die openbaar op het internet staat – vormde hun bouwplan. Zulke kaarten bestaan ook van bijvoorbeeld het aidsvirus, het Ebolavirus en het pokkenvirus, zodat bij sommigen de vrees bestaat dat terroristen die nu ook vanuit het niets kunnen produceren.

“In theorie is dat mogelijk,” zegt Wimmer. Maar volgens hem zullen terroristen daar wel een flinke kluif aan hebben. Zijn groep besloot met polio te werken, omdat dat virus een relatief klein genoom heeft. Pokken, een ziekte met een hoog sterftecijfer en voor kwaadwillenden een begerenswaardig virus, is bijna 25 keer zo groot. De kans dat er bij de kunstmatige productie daarvan iets fout gaat – zodat het niet gevaarlijk blijkt – acht Wimmer erg groot.

Het recept voor het kunstmatige poliovirus (dat kinderverlamming veroorzaakt) verscheen gisteren op de internetpagina’s van het tijdschrift Science. Het duurde drie jaar om het erfelijk materiaal in elkaar te zetten. Dat mengden de onderzoekers vervolgens met een soort soep, ‘celsap’ gemaakt van menselijke cellen. Het kunstmatige erfelijk materiaal produceerde daarop eiwitten, en gebruikte die om tot een volledig virus uit te groeien.

De kunstmatige virussen lijken sterk op hun natuurlijke evenknie챘n. Toegediend aan menselijke cellen in een reageerbuis, bleken ze in staat zich te vermenigvuldigen. Bovendien werden ze onschadelijk gemaakt door dezelfde antilichamen die gevaccineerde mensen aanmaken. Om te testen hoe besmettelijk de kunstmatige virussen zijn, injecteerden Wimmer en de zijnen ze in muizen. Na een week vertoonden die de eerste verlammingsverschijnselen. Het enige verschil met een natuurlijk poliovirus lijkt zijn dodende kracht: om de muizen om het leven te brengen, waren 1000 tot 10.000 keer zoveel kunstmatige virussen nodig als bij muizen die werden gedood door een besmetting met natuurlijke virussen.

Hun bevindingen, zo schrijven de onderzoekers, zijn ‘een belangrijke factor in de overwegingen om de inentingscampagnes tegen polio te staken’. Vorige maand verklaarde de Wereldgezondheidsorganisatie van de Verenigde Naties Europa poliovrij, en het plan is om de vaccinaties wereldwijd van het programma te schrappen, als kinderverlamming in de rest van de wereld ook verdwenen is. “Bioterrorisme kan alleen bedreigend zijn als de massavaccinaties worden gestopt,” stelt Wimmer.

De resultaten zullen naar verwachting ook van invloed zijn op de plannen voor de laatste pokkenvirussen op aarde. Opgeslagen in Amerika en Rusland hebben die al enkele keren op de nominatie gestaan om te worden vernietigd, maar dat werd steeds weer uitgesteld. Nu het in theorie mogelijk is om kunstmatige pokkenvirussen te maken zonder de Amerikaanse of Russische natuurlijke voorraad aan te spreken, wordt die voorraad wellicht van levensbelang: om een vaccin tegen de ziekte te kunnen maken, zijn echte virussen nodig.

Marc Koenen

J. Cello et. al.: Chemical Synthesis of Poliovirus cDNA: Generation of Infectious Virus in the Absence of Natural Template. In: Science, online publicatie nr. 10.1126/Science.1072266 (11 juli 2002).

Venters virus  : Craig Venter maakt virus in recordtijd  2003

Sluit dit venster

Het bacterievirus Phi-X 

Sluit dit venster

Kunstmatig gemaakte virusdeeltjes zorgen voor vlekjes in een petrischaaltje (Foto: PNAS) 

Het leven is weer een beetje maakbaarder geworden. Amerikaanse onderzoekers zijn erin geslaagd het snelheidsrecord ‘virus maken vanuit het niets’ te breken: twee weken in plaats van drie jaar. De volgende stap is de schepping van een echte, levende bacterie.

Nieuwe geneesmiddelen. Nieuwe soorten kunststof. Een oplossing van de milieuproblemen, een einde aan voedselnood en waterschaarste. Wat betreft de omstreden microbioloog Craig Venter en zijn nieuwe ‘instituut voor biologische energie-alternatieven’ ligt het allemaal in het verschiet, nu blijkt dat het mogelijk is om in recordtempo vanuit het niets een levend wezen te maken, door stukjes DNA aan elkaar te ‘klikken’.

Vorige week maakte het laboratorium van Venter bekend dat het erin was geslaagd uit losse, op bestelling verkrijgbare stukjes DNA een virus te maken. Het is de tweede keer dat er vanuit het niets een virus wordt ‘geschapen’: vorig jaar maakte een onderzoeksgroep uit New York een poliovirus, door stukjes DNA aan elkaar te rijgen. Maar terwijl de New Yorkers drie jaar bezig waren en het poliovirus in kwestie vol genetische foutjes zat, maakte Venter zijn virus in twee weken. Het virus, een voor mensen onschadelijk bacterievirus genaamd Phi-X, deed precies wat Phi-X in de natuur ook doet: zich voortplanten, en daarbij bacteriën doodmaken.

Zelfs de Amerikaanse energieminister Spencer Abrahams kwam opdagen om de geboorte van kunstmatig gemaakt Phi-X op een persconferentie toe te lichten. De tijd komt in zicht dat we bacteriën ‘op maat’ kunnen maken, mijmerde Abrahams hardop. Bacteriën die giftige afvalstoffen opeten bijvoorbeeld, of bacteriën om nieuwe, schone energiebronnen mee te maken – Venters onderzoeksproject wordt gefinancierd door het energieministerie.

Eerder deze maand kreeg Venter toestemming om voor het eerst een echte, levende bacterie te maken vanuit het niets. Samen met Nobelprijswinnaar Hamilton Smith gaat Venter de komende drie jaar proberen om de bacterie ‘Mycoplasma genitalium’ na te bouwen. Dat is een simpele, onschuldige bacterie die in de menselijke geslachtsdelen woont. De wetenschappers willen het chromosoom van M. genitialium nabouwen in het laboratorium en dat transplanteren naar een levende bacil.

Zo ver is het nu nog niet, beklemtoont Venter zelf. Bacteriën zijn niet alleen honderdmaal groter dan virussen, ze zitten ook veel ingewikkelder in elkaar. Volgens de meeste definities verdient een virus niet eens het predikaat ‘levend wezen’. En met de huidige techniek is het nog niet mogelijk om DNA samen te bundelen in pakketjes, de chromosomen.

Een keerzijde heeft het virus maken ook. Naar mate het makkelijker wordt om zelf virussen te maken, neemt ook de angst voor bioterrorisme toe. Zo werd eerder deze maand bekend dat een onderzoeker van de Universiteit van Saint Louis een superdodelijke variant heeft gemaakt van het muizenpokkenvirus. Het virus is onschadelijk voor mensen, maar doodt alle muizen die ermee besmet raken.

Het muizenvirus werd in opdracht van de Amerikaanse overheid gemaakt, met als doel te verkennen wat terroristen zoal kunnen doen met pokkenvirussen. Maar critici wijzen erop dat het onderzoek terroristen juist op een idee kan brengen.

Opmerkelijk genoeg mag Venter zijn nieuwe techniek om virussen te maken in detail beschrijven in het voor iedereen toegankelijke vakblad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). In februari verklaarde dat blad nog terughoudend te zijn in het afdrukken van onderzoek waar terroristen mee gebaat kunnen zijn, samen met een aantal andere prominente wetenschappelijke vakbladen.

Blijkbaar is die belofte niet zo heel veel waard. Na interne discussie besloot de redactie van PNAS dat de nieuwe methode zo belangrijk is, dat de buitenwereld ervan moet weten. Venters techniek kan ook worden gebruikt om snel stukken DNA te maken voor andere doeleinden, zoals gentherapie, vaccinonderzoek of voor de genetische modificatie van landbouwgewassen.

De nieuwe techniek heet PCA (‘polymerase cycle assembly’) en is een variant van PCR, de beroemde, nobelprijswinnende methode waarmee men snel minieme beetjes DNA kan vermeerderen. Gepatenteerd wordt PCA niet. Dat is opvallend: Craig Venter ontpopte zich in de jaren negentig tot voorvechter van patenten op genen. Destijds maakte de microbioloog furore door als topman van het commerciële bedrijf Celera Genomics het menselijke genoom in kaart te brengen. Die prestatie leverde hem meer vijanden op dan vrienden. Al snel heette het dat de ‘Bill Gates van het genenonderzoek’ een financieel slaatje wilde slaan uit datgene wat ons tot mens maakt, onze DNA-code.

Ook nu maken critici Venter uit voor rotte vis. Zo staat de ethische commissie waaraan Venter toestemming heeft gevraagd voor zijn project op de loonlijst van het genetisch onderzoeksinstituut TIGR. En dat instituut werd begin jaren negentig opgericht door niemand minder dan Craig Venter.

Maarten Keulemans,

Pokkenvirus laat zich van cel naar cel slingeren 
22 januari 2010 / Berber Rouwé
Het pokkenvirus laat zichzelf van de ene naar de andere cel slingeren, door zwieparmen op  zijn slachtoffer. Zo kan het zich veel sneller verspreiden dan via gebruikelijke methodes
(Science, online publicatie 21 januari).
Normaal infecteert een virus een cel, kaapt diens machinerie en bouwt hem om tot een  virusfabriek. Als er flink veel nieuwe virussen zijn gemaakt, barst de cel open en komt een
overvloed aan virussen vrij.
Die infecteren een nieuwe cel, waarna de cyclus zich herhaalt.
Het hele proces duurt lang: bij pokken vijf tot zes uur.
In de natuur blijkt echter dat pokken zich veel sneller kunnen verspreiden.
Ze springen gemiddeld eens per 1,2 uur over naar een andere cel.
Onderzoekers uit Londen wilden weten hoe dat kan en ontdekten de zwieparmmethode.
Ze namen het vacciniavirus, het koepokvirus.
Vaccinia werd vroeger gebruikt om mee te vaccineren tegen de echte pokken.
Zodra dit virus een cel binnendringt, markeert hij hem met een eiwit. Aan de buitenkant van het slachtoffer verschijnen eiwitten die nieuwe virussen – van dezelfde soort – opvangen. Zodra de eiwitten beet hebben, geven ze een signaal door dat  geïnfecteerde cel zwieparmen moet maken.
Vervolgens groeien er binnen 15 tot 30 minuten armen – uitstulpingen van actine, een stof die
gebruikt wordt in het interne skelet van de cel. Vallen er vervolgens nog meer virussen op  de besmette cel, dan slingeren de actine-armen die vooruit.
Ondertussen begint de besmette cel ook aan het bouwen van de gebruikelijke virusfabriek.
De onderzoekers ontdekten dit door de virussen te filmen onder de microscoop.
Pokken zijn wereldwijd uitgeroeid.
Het virus bestaat alleen nog in laboratoria.
Toch kan de ontdekking nuttig zijn. Het vaccinia-virus wordt namelijk gebruikt om experimentele gentherapie mee te ontwerpen. Het virus moet dan (geneeskrachtige?) voordeel brengende   genen overbrengen in het weefsel van de  patiënt.
Vaccinia
 Expert Reviews in Molecular Medicine: http://www-ermm.cbcu.cam.ac.uk
Accession information: (99)00066-6h.htm (shortcode: fig004cso); 4 May 1999
Request PDF versionAssembly of vaccinia virus in a human cell  // Christopher M. Sanderson and Geoffrey L. SmithAuthor contact detailsfig004cso.gif (20604 bytes)Figure 4. Assembly of vaccinia virus in a human cell. SER = smooth endoplasmic reticulum; RER = rough endoplasmic reticulum. The assembly of vaccinia virus is a complex process that results in the formation of two infectious forms of virus: intracellular mature virus (IMV) and extracellular enveloped virus (EEV). (a) Vaccinia-virus morphogenesis starts in cytoplasmic ‘factories’ with the formation of membrane crescents, which extend to form spherical immature virus (IV) particles. (b) IV particles are non-infectious until they undergo morphological condensation into ‘brick-shaped’ IMV particles. IMV particles recruit the virus A27L protein (p14 kDa) onto their surface. (c) During infection, most IMV particles remain within the cell until they are released by cell lysis. However, some IMV particles become enveloped by membranes derived from either the trans-Golgi network (TGN) or tubular endosomes (d) to form intracellular enveloped virus (IEV) (e). (f) Proteins within the outer membrane of IEV particles induce the polarised, unidirectional polymerisation of actin, which propels the particle towards the plasma membrane and assists the infection of neighbouring cells. (g) During this process, the outer membrane of the IEV particle fuses with the plasma membrane of the cell, exposing an infectious particle on the cell surface and leaving proteins that induce actin polymerisation within the plasma membrane. (h) If these particles remain attached to the cell they are called cell-associated enveloped virus (CEV); (i) however, if they are released from the cell they are called extracellular enveloped virus (EEV). (j) In addition to the classical mechanism of vaccinia-virus assembly described above, EEV particles can also form via direct budding of IMV particles through the plasma membrane. This alternative mechanism of EEV formation might be facilitated by the transport of viral glycoproteins from the TGN to the plasma membrane (k) (fig004cso).Expert Reviews in Molecular Medicine © Cambridge University Press ISSN 1462-3994 (Disclaimer and copyright)
Editorial Office: Clinical and Biomedical Computing Unit, University of Cambridge School of Clinical Medicine, Box 111, Addenbrooke’s Hospital, Hills Road, Cambridge, CB2 2SP, UK. Tel: +44 (0)1223 400 062; Fax: +44(0)1223 400060; E-mail: ermm@cbcu.cam.ac.ukNOTE: VARIOLA REPLICATION TAKES PLACE IN THE HOST CELLS CYTOPLASM!1. Entry- There are in fact two slightly different virions of variola. The Mature Virion (MV) is the only form needed for infection; however, the Extracellular Enveloped Virion (EV) is also a part of cell-to cell spread because it is a MV surrounded by another plasma membrane. These two virions have different proteins on the outside of their membranes; this causes some confusion on how exactly the variola virus enters the host cell. The binding proteins and their functions for variola virus are unknown, however it has been determined that only the MV virion has the proteins needed for fusion to the cell. In this case, it is deduced that the outer layer of an EV is discarded before fusion to the host cell. The specific entry path of the virion depends on the virus strain or type; the virus may enter the cell through either fusion at the plasma membrane or through the endosomal pathway. Finally, immediately before entering the cell the outer membrane of the virion is shed,which leaves only the dumbell shaped core to enter the host cell.https://sites.google.com/a/luther.edu/pandemic-viruses/smallpox/kelly-bandmanVariola-minorhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vaccinia_virus_PHIL_2143_lores.jpg
File:Vaccinia virus PHIL 2143 lores.jpg

‘Leven’ en ‘Ievend*

“….zijn woorden die de wetenschapper heeft geleend van de gewone man.
Dit heeft tot betrekkelijk kort geleden bevredigend gewerkt, want de wetenschapper vroeg zich zeiden af – en wist ook beslist niet – wat hij nu precies met die woorden bedoelde, evenmin trouwens als de gewone man.
Tegenwoordig worden er echter systemen ontdekt en bestudeerd die niet duidelijk levend zijn en ook niet duidelijk dood, en daarom is het nodig deze woorden  te definieren of anders op te houden ze te gebruiken.” 
—Norman Pine, Brits viroloog, omstreeks 1934

“Jij denkt dat leven niets anders is dan niet morsdood zijn.” —George Bernard Shaw, Saint Joan, 1923
Virussen

zijn parasieten op de grens tussen het leven en Ieventoze materie.
Ze hebben dezelfde soorten eiwit- en nucle-rnezuurmoleculen waaruit levende  cellen zijn opgebouwd,
maar hebben de hulp van deze cellen nodig om zich te kunnen voortplanten en verspreideh.

Decennia lang hebben onderzoekers gedebatteerd over de vraagof virussen levend zijn of niet.
Deze discussie heeft hen afgeleid  van een vee lwezelijker kwestie, namelijk dat virussen een fundamentele rol spelen in de evolutie.

Enorme aantallen virussen zijn voortdurend bezig zich voort te planten en te muteren. Oit proces brengt talloze nieuwe typen genen voort.
Nieuwe genen met een nuttige functie kunnen opgenomen worden in het genoom van een gastheercel om er een permanent onderdeel van te worden.

Afgeleid door cellen

“Bijna een eeuw lang is de aandacht van biologen afgeleid door discussies over de vraag of virussen wel organismes  zijn.
Deze discussies zijn grotendeels terug te voeren op een generaliserende stelling die in de tweede helft van de negentiende eeuw werd geformuleerd,
namelijk dat cellen de bouwstenen zijn van alle vormen van leven. Virussen zijn eenvoudiger dan cellen, dus kunnen virussen volgens deze redenering geen
levende organismes zijn. Deze opvatting kan waarschijniijk het best worden afgedaan als een semantische vorm van het paard achter de wagen van het
dogma spannen.”
–Paul Ewcild,Amenkaans evolutiebioloog, 2000

Herrijzen uit de dood – en andere trues

Doordat virussen een schimmenrijk bewonen tussen leven en niet-leven, zijn ze in staat tot een aantal opmerkelijke kunststukjes.
Om een voorbeeld te noemen:
hoewel virussen zich normaal gesproken alleen in levende cellen voortplanten, kunnen sommige soorten zich ook vermenigvuldigen in dode cellen, en die  cellen  zelfs weer tot leven wekken.
Ook kunnen sommige virussen zichzelf  weer  tot ‘leven’ wekken nadat ze zijn vernietigd.
Een cel waarvan het DNA in de kern is vernietigd, is dood. De cel beschikt niet langer over de genetische instructies voor de aanmaak van de  voor de voortplanting noodzakelijke eiwitten.
Maar een binnengedrongen virus kan gebruikmaken van de celmechanismen in het resterende celplasma om zich voort te planten. 


Het virus zet die celmechanismen ertoe aan de genen van het virus te gebruiken als een handleiding voor het samenstellen van viruseiwitten en om het genoom van het virus te repliceren.
Dit vermogen van virussen om in een dode gastheer te groeien is het duidelijkst in het geval van eencellige gastheren, waarvan het grootste deel in de  oceanen leeft. (Er bestaat werkelijk een praktisch onvoorstelbaar aantal virussen op aarde. De huidige schattingen gaan ervan uit dat alleen de oceanen al zo’n 1030 virusdeeltjes herbergen, hetzij in gastheercellen, hetzij vrij ronddrijvend.)
Bacterien en algen komen vaak om doordat ultraviolette straling van de zon het DNA in hun celkern vernietigt.
Sommige virussen  beschikken over, of coderen voor, enzymen die een aantal cruciale gastheermoleculen kunnen repareren en zo de gastheer weer tot leven wekken.


Cyanobacterien, bijvoorbeetd, bevatten een enzy
m dat functioneert als een centrum van fotosynthese, maar dat vernietigd wordt bij een overmaat aan licht.
Wanneer dit gebeurt, is de eel niet langer tot fotosynthese in staat en sterft.
Maar sommige virussen – de zogenaamde cyanofagen – coderen voor hun eigen versie van het fotosynthese-enzym van de bacterie.
Deze virale versie is veel beter bestand tegen UV-straling.
Als deze virussen een pasgestorven cel infecteren, kan het virale fotosynthese-enzym de taken van het verloren gegane gastheerenzym overnemen.
Het leven van de cel wordt als het ware gered door gentherapie.   


Cyanofagen zijn op hun beurt zelf ook kwetsbaar voor UV-straling.
UV-inactivering is in het laboratorium zelfs een gebruikelijke methode om virussen te vernietigen.

Maar zulke virussen kunnen soms hun vorm en functie terugkrijgen.
Dit proces staat bekend als multiplicity reactivation (= reactivering dank zij een grote hoeveelheid ( redundante ? ) onderdelen).

Als een cel meer dan een verminkt virus bevat, kan het virusgenoom uit de losse onderdelen letterlijkweer in elkaar gezet worden. (Het is precies dit herstellend vermogen dat ons in staat stelt in het laboratorium kunstmatige recombinantvirussen te maken.)
De diverse onderdelen van het genoom kunnen soms ook individuele genen opieveren die samenwerken (de zogenaamde ‘complementatie’) om een volledige functie te herstellen zonder ook noodzakelijkerwijs een volledig of autonoom virus op te bouwen.
Virussen zijn de enige biologische entiteiten die het vermogen uit de eigen as te herrijzen  vertonen.
-L.P.V.
Leven op de rand

“Het diepste wezen van het virus is juist gelegen in zijn fundamentele verknoping met de genetische en metabolische mechanismes van de gastheer.”
—Joshua Lederberg, Amerikaans Nobelprijswinnaar, 1993

“Of virussen al dan niet als organismes beschouwd moeten worden is een kwestie van smaak.”
—Andre Lwoff, Frans Nobelprijswinnciar, 1962

Referentie ;(bovenstaande   teksten zijn de vertalingen  van  de  ” textboxen ” van dit artikel)

“Are Viruses Alive?”,
Scientific  American, December 2004

http://www-biology.ucsd.edu/classes/bild10.WI05/viruses.pdf

(hieronder staat een  poging to ned vertaling )

LEVEN VIRUSSEN ? 
door
LUIS P. VILLARREAL 
(directeurvan het Centerfor Virus Research van de Universiteit van Californie in Irvine. Hij is geboren in Los Angeles. Hij promoveerde in de biologic aan de Universiteit van California in San Diego en deed postdoctoraal onderzoek in de virologie aan de Universiteit van Stanford, samen met Nobelprijswinnaar Paul Berg.
Hij is actiefin de wetenschapseducatie en werd voorzijn inspanningen beloond met de National Science Foundation Presidential Award.
In zijn huidige functie heeft hij programma’s opgezet voor het tijdig ontwikkelen van verdedigingsmethoden tegen bio-terrorisme.
Villarreal heeft twee zoons en houdt van motorrijden en Latijns-Amerikaanse muziek )

Hoewel virussen ons idee van wat ‘levend  betekent danig op de proef stellen, vormen ze onmisbare schakels in het web van het leven ….
Al zo’n honderd jaar lang is de hele wetenschappelijke wereld herhaaldelijk van gedachten veranderd met betrekking tot de vraag wat virussen nu eigenlijk  zijn. Aanvankelijk werden ze beschouwd als gifstoffen, vervolgens als levensvormen, daarna als biochemische stoffen.
Tegenwoordig is de heersende opvatting
dat virussen zich bevinden in een grijs gebied tussen levende en dode materie.
Ze kunnen zich niet op eigen kracht voortplanten, maar wel met behulp van levende cellen.

Daarbij kunnen ze bovendien het gedrag van hun gastheren ingrijpend beihvloeden.
Het feit dat virussen lange tijd bij de levenloze materie zijn ingedeeld, heeft als onbedoeld gevolg gehad dat de meeste onderzoekers bij het bestuderen van de evolutie de virussen hebben genegeerd.
Maar tegenwoordig beginnen wetenschappers in te zien dat virussen een fundamentele rol spelen in de geschiedenis van het leven.
Geleend Leven
HET WOORD ‘VIRUS’ stamt van het Latijnse woord voor ‘vergif’.
Eind negentiende eeuw begonnen onderzoekers te beseffen dat bepaalde ziektes, waaronder hondsdolheid en mond-en klauwzeer, werden veroorzaakt door deeltjes  die zich leken te gedragen als bacterien, maar die veel kleiner waren.
Aangezien zi] onmiskenbaar biologisch van aard waren en zich van het ene slachtoffer naar het andere konden verspreiden met duidelijk waarneembare  biologische effecten, werden virussen toen beschouwd als de eenvoudigste van alle levensvormen.
Hun degradatie tot inerte chemicalien vond plaats na 1935, toen Wendell M. Stanley en zijn collega’s van Rockefeller University in New York voor het eerst  een virus isoleerden, namelijk het tabak-mozaiekvirus.
Zij ontdekten dat het uit een pakket complexe biochemische stoffen bestond.
Het beschikte echter niet over de essentiele systemen die nodig zijn voor metabolische functies (zoals fotosynthese bij planten en spijsvertering bij dieren)
Daaruit trokken ze de conclusie dat virussen niet leven.
Stanley kreeg in 1946 een gedeelde Nobelprijs voor zijn werk – voor scheikunde, niet voor geneeskunde.
Verder onderzoek door Stanley en anderen wees uit dat een virus bestaat uit nucleinezuren (DNA of RNA) in een eiwitjasje dat vaak ook eiwitten bevat die  een rol spelen bij infecties.
Op het eerste gezicht heeft een virus dus meer weg van een scheikunde-doos dan van een organisme.
Maar wanneer een virus een cel binnendringt (die vanaf dat moment ‘gastheer’  wordt genoemd), is het allesbehalve inactief.
Het trekt zijn jas uit, ontbloot zijn genen en dwingt het voortplantingsmechanisme van de eel zijn DNA of RNA te reproduceren en andere virale eiwitten te produceren op grond van de instructies van het virale nucleihezuur. De aldus gefabriceerde stukjes virus vormen samen nieuwe virussen die op hun beurt andere cellen infecteren. Door dit gedrag begonnen de meeste onderzoekers virussen te beschouwen als lets dat op de grens ligt tussen  complexe chemische structuren en levende organismen.
De virologen Marc van Regenmortel van de Universiteit van Straatsburg en Brian Mahy van de Centers  for Disease Control and Prevention zeiden het onlangs iets poetischer: met hun afhankelijkheid van gastheercellen leiden virussen  “een soort geleend leven”. 
Het is interessant te bedenken dat, hoewel biologen lange tijd het standpunt huldigden dat virussen niets anders waren dan een pakketje chemicalien, zij gebruik maakten van de virale activiteit in gastheercellen om te bepalen hoe nucleinezuren coderen voor eiwitten.
Sterker nog:
de moderne moleculaire biologie is gebaseerd op gegevens die via virussen verkregen zijn.
Moleculair biologen zijn tegenwoordig gewend de diverse cel-componenten – zoals ribosomen, mitochondrien, membranen, DNA en eiwitten – te beschouwen als ofwel chemische fabriekjes, ofwel materiaal dat door die fabriekjes wordt geproduceerd of verwerkt.
Het feit dat zij zich voortdurend bezighouden met allerlei complexe chemische structuren is vermoedelijk een van de redenen waarom de meeste moleculair  biologen zich niet vaak het hoofd breken over de vraag of virussen levend zijn.
Voor hen zou dat net zo iets zijn als zich afvragen of die individuele celcomponenten levende organismen zijn.
Deze bijziende blik maakt dat zij alleen maar kunnen zien hoe virussen cellen annexeren en ziektes veroorzaken
.
De meer alomvattende vraag naar de bijdrage die virussen hebben geleverd
aan de geschiedenis van het leven op aarde, is daardoor grotendeels
onbeantwoord   gebleven.
Kritische complexiteit
DE SCHIJNBAAR SIMPELE VRAAG die mijn studenten vaak stellen – of virussen nu levend zijn of niet – heeft zich waarschijniijk al die jaren verzet tegen  een simpel antwoord omdat zij een fundamentele kwestie aan de orde stelt, namelijk:
wat is eigenlijk de definitie van ‘leven’ ?
Een exacte wetenschappelijke definitie van leven is niet gemakkelijk te geven,
maar de meeste onderzoekers zullen het er waarschijniijk wel over eens zijn dat ‘leven’ naast het vermogen zich voort te planten nog een aantal cruciale eigenschappen impliceert.
Zo bevinden levende wezens zich in een toestand die wordt begrensd door geboorte en dood.
Verder gaat men ervan uit dat levende organismes een zekere mate van biochemische autonomie bezitten bij het uitvoeren van hun metabolische activiteiten,
waarbij de moleculen en energie geproduceerd worden die nodig zijn om het organisme in stand te houden.
Virussen, daarentegen, zijn in wezen voor alle biomoleculaire aspecten van het leven aangewezen op parasitair gedrag. 
Bouwstoffen en energie voor de aanmaak van nuclemezuur en eiwitten, stelen ze van de gastheercel.
Ook zijn ze volledig van die cel afhankelijk voor alle andere activiteiten die het virus in staat stellen zich voort te planten en zich te verspreiden.
Men zou hieruit kunnen concluderen dat, hoewel deze processen door het virus geregisseerd worden, virussen toch niets anders zijn dan levenloze parasieten van levende metabolische systemen.
Of bestaat er misschien een grijs gebied tussen wat met zekerheid levend genoemd kan worden en wat niet?
Een steen is niet levend.
Maar een bacterie leeft.
Hoewel hij maar uit een enkele cel bestaat, kan hij energie opwekken en de moleculen produceren die hij nodig heeft om zichzelf te onderhouden. Bovendien kan hij zich voortplanten.
Maar hoe zit het met een zaadje? 
Een zaadje kun je waarschijniijk niet als levend beschouwen.
Maar toch heeft het de potentie om tot leven te komen.
Ook kan het vernietigd worden.
In dit opzicht lijken virussen meer op zaden dan op levende cellen.
Zij hebben een zekere potentie, die uitgedoofd kan worden, maar zij bereiken nooit de autonome toestand die leven genoemd wordt.
Een andere manier om over leven te denken is als een eigenschap die op de een of andere manier ‘opduikt5 uit een verzameling niet-levende dingen.

Leven en bewustzijn zijn twee voorbeelden van dergelijke spontaan optredende complexe systemen.
Zij vereisen allebei een kritisch niveau van complexiteit of interactie om hun respectieve toestanden te verwezenlijken.

Een neuron op zich – of zelfs een netwerk van zenuwen – is niet bewust;
daarvoor is de complexiteit van een compleet brein nodig.
Maar zelfs een compleet menselijk brein kan in biologische zin levend zijn, maar tegelijkertijd niet in staat tot bewustzijn: de zogenoemde ‘hersendood’.
Op dezelfde manier zijn de individuele genen en eiwitten van cellen of virussen op zich niet levend.
Een cel zonder kern is te vergelijken met de toestand van hersendood, in die zin dat de kritische complexiteit ontbreekt.
Ook een virus bereikt die kritische complexiteit niet.
Het leven zelf kan beschouwd worden als een spontaan optredende complexe toestand, maar is opgebouwd uit dezelfde fundamentele fysische bouwstenen als een  virus. Vanuit dit gezichtspunt kunnen we virussen zien als weliswaar niet ten volle levend, maar zeker ook niet dood: zij raken als het ware aan het  leven.
Hoeveel virussen soms op levende organismes lijken, werd afgelopen oktober 2004  duidelijk toen Didier Raoult van de Universiteit van Marseille bekendmaakte dat zijn team het genoom had ontrafeld van het – pas in 1992 ontdekte – grootste bekende virus, het Mimi-virus. 
—->
http://be.msnusers.com/evodisku/nieuws.msnw?action=get_message&mview=0&ID_Message=581&LastModified=4675493913164995578
Dit virus, dat ongeveer zo groot is als een kleinebacterie, infecteert amoeben. 
Tijdens de analyse van het genoom werden tal van genen aangetroffen waarvan tot dan toe werd aangenomen dat die alleen in cellen voorkwamen.
Sommige van deze genen zijn betrokken bij de productie van de eiwitten waar-voor het virus-DNA codeert en maken het wellicht gemakkelijker voor het  Mimi-virus om de voortplantingssystemen van de gastheercel te annexeren.
Zoals het onderzoeksteam opmerkte in zijn verslag in het tijdschrift Science, zet de enorme genetische complexiteit van het Mimi-virus “vraagtekens bij de conventionele grens tussen virussen en parasitaire celorganismen”.
Genetische innovatie
DISCUSSIES OVER DE VRAAG of virussen als levend beschouwd moeten worden, leiden automatisch tot een andere vraag:
is na-denken over de status van virussen als levend of niet-levend meer dan een filosofische exercitie zonder veel praktische betekenis?
Het antwoord is: ja, want de manier waarop wetenschappers tegen deze kwestie aankijken, beinvloedt sterk hun denken over de mechanismes van de evolutie.
Virussen hebben hun eigen, oeroude evolutionaire geschiedenis, die helemaal teruggaat tot het moment waarop levende cellen ontstonden. 
Zo zijn sommige reparatie-enzymen (die bijvoor-beeld beschadigd DNA verwijderen of door zuurstofradicalen aangerichte schade herstellen – )  uniek voor bepaalde virussen, en hebben in vrijwel ongewijzigde vorm misschien wel miljarden jaren bestaan.
Toch beweren de meeste evolutiebiologen dat virussen, omdat zij niet levend zijn, geen serieuze aandacht verdienen wanneer wij proberen de evolutie te begrijpen. Ook huldigen ze graag het standpunt dat virussen genen zijn die zich een eiwitjasje hebben aangemeten en voor zichzelf zijn begonnen.
Wanneer virussen opdeze manier uit het web van het leven worden verbannen, wordt de belangrijke bijdrage die zij wellicht hebben geleverd aan het ontstaan van de soorten en de instandhouding van het leven gemakkelijk over het hoofd gezien.
En inderdaad: slechts vier van de 1205 pagina’s tellende Encyclopaedia of Evolution (editie 2002) is gewijd aan virussen.
Uiteraard ontkennen evolutiebiologen niet dat virussen een rol hebben gespeeld in de evolutie. Maar door virussen als levenloos te beschouwen plaatsen deze onderzoekers ze in dezelfde categorie van invloeden als, om maar wat te noemen, klimaatverandering. Dergelijke externe invloeden selecteren uit populaties met gevarieerde, genetisch bepaalde eigenschappen.
De individuen die het best gedijen – of het minst lijden – onder zulke invloeden, planten zich het meest succesvol voort en geven dus hun genen door aan toekomstige generaties.
In werkelijkheid zijn virussen veel meer dan ‘externe invloeden.
Virussen wisselen namelijk direct genetische informatie uit met levende organismen. Ze zijn dus actief binnen in het web van het leven zelf.
Mogelijk tot verrassing van de meeste artsen, en misschien ook de meeste evolutiebiologen, is dat de meeste bekende virussen zowel hardnekkig als volmaakt onschuldig zijn, en helemaal niet ziekteverwekkend. Zij nemen kalm hun intrek in cellen, waar zij gedurende lange periodes een sluimerend bestaan leiden, en gebruik maken van het voortplantingsapparaat van die cellen om zich in een gestaag tempo voort te planten.
Deze virussen hebben allerlei slimme manieren ontwikkeld om ontdekking door het immuunsysteem van de gastheer te voorkomen.
Ook komt het voor dat het genoom van het virus zich permanent vestigt in een celkern, waardoor het uiteindelijk een wezenlijk onderdeel wordt van het genoom van de gastheersoort.
Virussen hebben daardoor ongetwijfeld snellere en meer directe effecten op het ontstaan van soorten dan de externe krachten die selectiedruk uitoefenen op genetische variaties binnen een soort.
De immense populatie van virussen, in combinatie met hun hoge tempo van zowel voortplanting als mutatie, maakt ze tot de voornaamste bron van genetische innovatie in de wereld. Virussen vinden als het ware voortdurend nieuwe genen uit. Die unieke genen van virale oorsprong kunnen rondzwerven, in andere organismen terechtkomen en daar hun bijdrage leveren in de evolutionaire verandering.
Uit gegevens van het Human Genome Sequencing Consortium blijkt dat tussen de 113 en 223 genen die aanwezig zijn in bacterien en in het genoom van de mens, ontbreken bij grondig onderzochte organismes als de gist Saccharomyces cerevisiae, de fruit-vlieg Drosophila melanogaster en de draadworm Caenorhabditis elegans. Sommige onderzoekers dachten dat deze levensvormen, die ontstaan zijn na de bacterien maar voor de gewervelde dieren, eenvoudigweg de genen in kwestie kwijtgeraakt waren op enig moment in hun evolutiegeschiedenis. Anderen suggereerden dat deze genen direct op de mens zouden zijn overgebracht door binnengedrongen bacterien.
Samen met mijn collega Victor DeFilippis van de Universiteit van Oregon heb ik een derde mogelijkheid voorgesteld: virussen zouden bepaalde genen kunnen voortbrengen die vervolgens bij toeval twee heel verschillende levensvormen koloniseren — bij-voorbeeld bacterien en gewervelde dieren.
Een gen dat op het eerste gezicht door bacterien op de mens is overgebracht zou dus in werkelijkheid aan beide gegeven kunnen zijn door een virus. Sterker nog: het is heel goed mogelijk dat de celkern zelf zijn oorsprong heeft in virussen.
Het ontstaan van de celkern – die eukaryoten (organismes opgebouwd uit cellen met een echte kern, waaronder de mens) onderscheidt van prokaryoten, zoals bacterien – kan niet bevredigend verklaard worden door de geleidelijke evolutie van prokaryoten tot eukaryoten.
De kern heeft zich waarschijniijk veeleer ontwikkeld uit een hardnekkig, groot DNA-virus dat zich permanent in prokaryoten nestelde.
Dit idee wordt ondersteund door gegevens waaruit blijkt dat in het zogehetenT4-virus, het gen voor een bepaald DNA-polymerase dat bacterien infecteert, nauw verwant is aan DNA-polymerasegenen in zowel eukaryoten als in de virussen die hen infecteren.
Virussen beinvloeden al het leven op aarde en bepalen daarbij vaak wat overleeft. Maar virussen zelf zijn ook onderworpen aan de evolutie.
Nieuwe virussen – zoals HIV-1, dat aids veroorzaakt – zijn misschien de enige biologische entiteiten die onderzoekers getuige laten zijn van hun ontstaan en daarmee een real time-voorbeeld vormen van de evolutie in actie.
Virussen zijn van vitaal belang voor het leven.
Zij vormen de voortdurend veranderende grens tussen de wereld van de biolo-gie en die van de biochemie. Naarmate wij het genetisch mate-riaal van steeds meer organismen ontrafelen, zullen de bijdra-gen van deze oeroude en dynamische genenvoorraad duidelijk worden.
°
Nobelprijswinnaar Salvador Luria mijmerde al in 1959 over de invloed van virussen op de evolutie.
“Bekruipt ons niet het gevoel,” zo schreef hij, “dat wij in de virussen, wanneer zij zich onderdompelen in het celgenoom en daar weer uit opdui-ken, de bouwstenen en processen waarnemen die de succesvolle genetische patronen hebben geschapen die ten grondslag liggen aan alle levende cellen?”
°
Of we nu van mening zijn dat virussen levend zijn of niet, het is in elk geval tijd om ze hun plaats te gunnen en ze te bestuderen in hun natuurlijke context: midden in het web van het leven.                        
MEER OV€R DIT ONDERWERP
Viral Ouasispecies.
Manfred EigeninSc/ent/y/cAmer/con,deel 269, nr. 1, pp. 32-39; juli 1993.
DNA Virus Contribution to Host Evolution. L.P. Villarreal in Origin and Evolution of Viruses. Onder redactie van E. Domingo e.a. Academic Press;1999.
Lateral Gene Transfer or Viral Colonization? Victor DeFilippis en Luis Villarreal in Science, deel 293, p. 1048;10 augustus 2001.
Viruses and the Evolution of Life. Luis Villarreal. ASM Press (in voorbereiding).
Van alles en nog wat over virussen is te  vinden op
www.virology.net
Lang leve het virus
Je dna bevat het verhaal van elke ramp en elke ziekte die je voorouders wisten te overleven door zich genetisch aan te passenVervelende aandoeningen waar we nu last van hebben, blijken het bijproduct te zijn van veel ergere ziektes die we wisten te overleven.
Ziektespecialist Sharon Moalem heeft op bijna literaire wijze een populair-wetenschappelijk boek (1) geschreven, getiteld €˜Het nut van ziekte€™ (Engelse titel: Survival of the sickest), dat een interessante kijk biedt op ziekte en ons eigen erfelijk materiaal.
“Dankzij virussen kan het dna zich binnen een generatie aanpassen”
Dr. Sharon Moalem betoogt dat de mens zo’n succesvolle soort is door symbiose met virussen.

Het is al langer bekend dat een deel van ons erfelijk materiaal bestaat uit virussen (en ook uit bacteri챘n trouwens). Een virus is een stukje los erfelijk materiaal dat zichzelf niet kan vermenigvuldigen. De enige manier om te doen wat elke levend wezen doet, het erfelijk materiaal verspreiden en reproduceren, is via andere levende wezens.

Het is echter niet in het voordeel van het virus om altijd maar zijn gastheer ziek te maken; de gastheer probeert het virus te bestrijden of als de gastheer te snel sterft (voordat het virus zich heeft kunnen verspreiden), pleegt het virus daarmee zelfmoord. Veel voordeliger voor beide partijen is een goeie samenwerking. Hetzelfde geldt voor bacteri챘n. (1)

Agressievere vorm
Een goed voorbeeld is de verspreiding van cholera; het blijkt dat in gebieden waar de bacterie dat deze ziekte veroorzaakt zich makkelijk snel kan verspreiden via drinkwater, omdat er geen hygiënische drinkwatervoorziening is, de bacterie een agressievere vorm aanneemt dan ik gebieden waar de drinkwatervoorziening veel beter is. Bij een slechte drinkwatervoorziening, maakt het niet uit dat de gastheer, de mens, snel sterft; de bacterie verspreid zich toch wel razendsnel. Maar als deze optie afgesloten is, heeft de bacterie er vele meer baat bij om de gastheer langer in leven te laten, of zelfs niet heel erg ziek te maken; net genoeg om het mogelijk te maken dat de bacterie zich verder kan verspreiden. Bacteriën bestrijden met antibiotica leidt ook tot agressievere (en vooral; resistente) bacteriën. Samenwerking is dus wellicht een betere optie dan bestrijding.

Genetica
Door incorporatie van virussen in ons dna, zijn wij bovendien zelf in staat ons veel sneller aan te passen aan veranderende omstandigheden.

Binnen 1 generatie kan een deel van ons dna zich zo aanpassen dat onze kinderen beter bestand zijn tegen bijvoorbeeld luchtvervuiling, een kouder klimaat, hongersnood enzovoort.

Het enige nadeel is; op het moment dat er in het dna iets veranderd, waardoor bijvoorbeeld een bepaalde eigenschap van bepaalde cellen wordt geactiveerd, kan dit weer leiden tot andere gezondheidsklachten.

Zo hebben bepaalde bevolkingsgroepen een genetische bescherming tegen malaria, maar daarmee ook een ernstige allergie tegen favabonen (de ziekte heet naar deze bonen dan ook favisme). (2)

Met toenemende kennis over genetica, zouden we echter veel nadelen kunnen elimineren en alleen de voordelen overhouden.

(1)

Vulgariserende  schijvers  van populaire wetenschap als Moalem e.a. doen net  alsof sommige virussen hun gastheer welbewust in leven houden. (=Ze gebruiken  een soort   gemakkelijke teleologische  beschrijving

Niet teleologisch  taalgebruikt   is  vooral  een aansporing  om steeds omslachtiger  uitleg te hanteren   , mede omdat  een bepaalde achtergrondskennis  bij de doelgroep  als  afwezig is verondersteld   , en men niet waarschuwt  voor  het te ver doortrekken en redeneren dmv  metaforen en verkeerde analogieen 

Je kunt natuurlijk  net zo goed beweren dat het allemaal toeval is, maar dat klinkt minder interessant.   Iemand die kwetsbaar voor een virus is , overlijdt, iemand die niet kwetsbaar is overleeft, en zo filtert dat zichzelf uit.

Voorbeeld  : Zo is er een man met het hiv-virus die toch geen aids heeft kregen  : en dan zou een oppervlakkige  lezer  van  Moalem’s teleologische stijl    gaan denken dat   hiv de man bewust in leven laat. Terwijl diezelfde man later door onveilige seks een gemuteerde hiv-variant kreeg, en nu wel aids heeft. Allebei zijn  het natuulijk mutanten van  hiv-virussen , maar   de ene mutatie handelt niet  “bewust slimmer ” dan de andere

DE correctie uitleg ( de achtergrondskennis waarvan   hierboven  sprake  )Een virus heeft geen bewustzijn, maar wel de potentie  om zich te vermenigvuldigen. De evolutie van een virus heeft niets te maken met een bewuste keuze, maar met natuurlijke selectie; succesvolle exemplaren blijven over, onsuccesvolle sterven uit. Het bijzonder van virussen is de snelheid waarmee ze zich kunnen aanpassen.

Maar natuurlijk  ruikt deze uitleg teveel naar enige  verwijzing naar “evolutie”__ althans  volgens  de smaak van  allerlei sekten , alterneute magiers  / genezers    en fundamentalistische  en  rabiate  (bij) gelovigen  ..

Het is nog altijd een mysterie hoe virussen eigenlijk zijn ontstaan.

Virussen kunnen niet bestaan zonder cellen, hetzij bacteriecellen (die virussen noemen we bacteriofagen) hetzij cellen van bijvoorbeeld ons lichaam.

Er zijn een aantal gangbare theorieën,
de twee meest waarschijnlijke zijn de volgende:
*Cellen waren eerst, en virussen zijn onstaan doordat genetisch materiaal uit cellen is ‘ontsnapt’, ingekapseld in proteïnen en membranen.Ze kunnen niet overleven zonder de vermenigvuldigings mechanismen van nieuwe cellen te gebruiken.
* Een andere theorie is dat beiden samen zijn onstaan. Bacteriecellen, en meteen ook stukjes genetisch materiaal die als parasieten leefden op die eerste baceteriecellen. 
Er zijn heel wat argumenten en wetenschappelijke gegevens voor beide theorieën, vandaar dat er nog steeds discussie rond is. 
Misschien zijn beiden wel tegelijk waar en zijn sommige virussen zo oud als het leven, terwijl andere virussen later zijn onstaan uit cellen.

 

°

ZOÖNOSIS 

Hoe nieuwe menselijke virussen ontstaan, zoals het HIV, dat is beter gekend. 
Nieuwe griepvirussen die ontstaan bijvoorbeeld door continue verandering ( continue mutaties ) van bestaande griepvirussen, met als gevolg opeenvolgende griepepidemies met virussen die van jaar tot jaar een beetje verschillen.
Soms springt een dierengriepvirus over naar de mensen, zoals de ‘kippengriep’ waarvoor wetenschappers nagal eens schrik voor  hebben.
Indien zo een sprong van dier naar mens gevolgd wordt door een voldoende aanpassing van het nieuwe virus aan de mens dan kan dit een pandemie veroorzaken.
Het nieuwe virus verschilt immers veel meer van de bestaande menselijke griepvirussen, en kan zich veel sneller verspreiden bij gebrek aan weerstand in de menselijke populatie.
Ook het HIV heeft als oorsprong een dierenvirus.
In dit geval een apenvirus dat afkomstig is uit chimpanzees (voor HIV-1) of uit roetaapjes (voor HIV-2).
Het virus dat wij in de westerse wereld kennen als het AIDS virus komt uit chimpanzees. 
Hoe dit apenvirus zich heeft aangepast aan de mensen wordt nog onderzocht.
We hebben al een aantal tipjes van de sluier opgelicht. We weten ongeveer wanneer dit gebeurd is, rond 1920-1930, en we weten dat het vermoedelijk gebeurd is door het jagen op chimpanzees. We zijn nog intens bezig met dit te onderzoeken en vinden nog steeds nieuwe aanwijzingen.
°Prof Dr Anne-Mieke Vandamme
Katholieke Universiteit Leuven
Rega Instituut en Universitaire Ziekenhuizen
AIDS Referentie Laboratorium
Afdeling Klinische en Epidemiologische Virologie
Leuven
°
Het ontstaan van menselijke virussen uit dierlijke virussen noemt men zoönose.
°
uiteraard kunnen ook andere micro- organismen  overspringen van dier op mens en vice versa 
°
Als je dit woord intikt op google zal je veel informatie vinden over heel wat ‘nieuwe’ menselijke ziektes.
Het is een fascinerend onderzoeksonderwerp.
zoonoses

°

‘Zeker 320.000 zoogdierenvirussen nog onontdekt’

Enkele honderdduizenden zoogdiervirussen zijn nog niet ontdekt, zo stellen  Amerikaanse wetenschappers in een nieuwe studie.

Ongeveer 70 procent van alle virale ziekten (denk aan SARS, griep, maar ook HIV en aids) zijn ziekten die in dieren ontstonden en gaandeweg op mensen zijn overgeslagen. In veel gevallen wordt er pas onderzoek gedaan naar zulke ziekten als mensen ze reeds onder de leden hebben. En dat moet anders.

Het aantal onontdekte virussen dat circuleert in de  “dierenwereld” ligt rond de 320.000.(1) Een deel van deze ziekteverwekkers zou in theorie kunnen overspringen op mensen.

De kosten om al deze virussen in kaart te brengen bedragen circa 3,2 miljard euro. Dat melden onderzoekers van de Universiteit van Columbia in het wetenschappelijk tijdschrift Mbio.

Vleermuizen

Flying fox      .    
The flying fox is one of many mammals that carry viruses that spread to humans

De schatting is gebaseerd op een onderzoek onder vliegende vossen, een vleermuizensoort die onder meer het voor mensen dodelijke Nipah-virus met zich meedraagt.

De wetenschappers verzamelden 1.897 biologische monsters van de vleermuizen en troffen  55 a 60 nog onbekende virussen aan.

Op basis van dit aantal maakten ze, met behulp van een computermodel, een schatting van het totaal aantal nog onontdekte (zoogdier) virussen die circuleren onder alle (zoog)diersoorten.

Natuur

Volgens de wetenschappers kunnen sommige van deze 320.000 ziekteverwekkers in de toekomst overspringen op mensen en is het belangrijk om de virussen een stap voor te blijven.

“Wat we nu weten over virussen is vooral bepaald door die ziekteverwekkers die als ziekte tot uiting zijn gekomen bij mensen en dieren”, verklaart hoofdonderzoeker Simon Anthony op nieuwssite EurekAlert. “Maar het totale aantal virussen dat in de natuur voorkomt, is veel groter.”

Kritiek

Het zwaktepunt van de studie is het feit dat alleen naar vleermuizen is gekeken. Doordat deze dieren in grote kolonies leven en grote afstanden overbruggen, zijn ze vermoedelijk extra vatbaar voor virussen. Sommige wetenschappers hebben dan ook kritiek op de manier waarop het onderzoek is uitgevoerd.

“De levensstijl van vleermuizen is erg aantrekkelijk voor virussen“, aldus bioloog Jonathan Ball van de Universiteit van Nottingham op BBC News.

Misschien dat grotere studies ons wel kunnen helpen om toekomstige uitbraken van virussen te voorspellen of te controleren.”

Door: NU.nl/Dennis Rijnvis

(1)    http://www.scientias.nl/opsporing-verzocht-zoogdieren-zitten-zeker-320-000-onbekende-virussen-verstopt/91520

vleerhond

Bronmateriaal:
New Research Identifies a Possible Finite Number of New Viruses” – Ecohealthalliance.org
First estimate of total viruses in mammals” – Columbia University’s Mailman School of Public Health
De foto bovenaan dit artikel is gemaakt door LittleREDelf (cc via Flickr.com).

Scientias citeert: 

““Decennialang hebben we de dreiging van toekomstige pandemieën tegemoet gezien zonder dat we wisten hoeveel virussen zich in onze omgeving, in de natuur, ophielden,” vertelt onderzoeker Peter Daszak. “Eindelijk is er nu sprake van een doorbraak: er zijn geen miljoenen onbekende virussen, het gaat om slechts enkele honderdduizenden virussen , het is mogelijk om nog tijdens mijn leven de identiteit van alle onbekende virussen op aarde te achterhalen.”

  1. het artikel zegt  :   MINIMAAL   320.000  zoogdiervirussen  …  dat is   dus een minimale ondergrens….en uiteraard zijn er in de natuur nog veel meer diervirussen   dan die bij de zoogdieren …..  Wel miljoenen onbekenden  dus …. blijft de vraag welke onder hen  kunnen overspringen natuurlijk  ….. 
    1. Statistische berekeningen leiden tot niet geheel scherpe uitkomsten. Die 320,000 zal iets van tussen de 200.000 en 550.000 zijn, met de grootste waarschijnlijkheid dat de uitkomst 320.000 isDat de pers daar 320.000 van maakt, dat vind ik niet zo erg. Ik vind het erger dat ze van ‘zoogdierenvirussen’ ‘virussen’ maakt. Want dat is wel heel erg fout
  2.  320.000 soortenvirussen bij zoogdieren.  =Er zijn  ong 10.000 soorten zoogdieren, elk met 32 virussen, dat zijn getallen die voor mij geloofwaardig zijn.
  3. Het artikel in mBio, waar Nu nl zich op baseert heeft het inderdaad over mammalian virusses – dus virusjes die bij zoogdieren voorkomen
  4. Wanneer het over dierenvirussen gaat zijn er natuurlijk heelwat meer :   —-> Er wordt  bijvoorbeeld  geschat dat er nog een half miljoen insectensoorten onbekend zijn, en waarschijnlijk heeft elke insektensoort wél minimaal een eigen virus spreken we nog niet eens  van de andere   gewervelden  en   de  andere   arthropoden  en de nematoden(bijvoorbeeld ) ….

Zie ook

[DOC] Virus Evolution (<)
&
Patrick forterre

Hypothesis

The ancient Virus World and evolution of cells //Eugene V Koonin Tatiana G Senkevich and Valerian V Dolja

Endosymbiose
The Genomic Tag Hypothesis: Modern Viruses as Molecular Fossils of …http://www.biolbull.org/cgi/repr

http://www.nature.com/scitable/content/ne0000/ne0000/ne0000/ne0000/14828326/f4_prang_nrmicro1527-i1.jpg

The origins of viruses
Viruses of the Archaea: a unifying viewDavid Prangishvili, Patrick Forterre & Roger A. Garrett /Nature Reviews Microbiology 4, 837-848 (November 2006) doi:10.1038/nrmicro1527
Viruses of the Archaea: a unifying view

a | Sulfolobus spindle-shaped virus 1 (SSV1) (inset) and its extrusion from the host cell. b | The extracellularly developed Acidianus two tailed virus (ATV) (inset) and its extrusion from the host cell. c | Acidianus bottle-shaped virus (ABV). d | Sulfolobus neozealandicus droplet-shaped virus (SNDV). All images are negatively stained with uranyl acetate, except for part b, which was platinum-shadowed. Scale bars represent 100 nm. Parts a and d are courtesy of W. Zillig. Part b is reproduced from Nature Ref. 14 © (2005) Macmillan Publishers Ltd. Part c is reproduced with permission from Ref. 31 © (2005) American Society for Microbiology.

°
Three hypotheses have been proposed to explain the origin of viruses:
(a) they originated in a pre-cellular world (the ‘virus first’ hypothesis);
(b) they originated by a reduction from parasitic cells; or
(c) they originated from fragments of cellular genetic material that escaped from cellular control and became parasites (the escape hypothesis).
Originally, these hypotheses were proposed in the framework of the prokaryote/eukaryote dichotomy.
Just as the erroneous concept of the prokaryotes became the paradigm for considering bacterial evolution, the escape hypothesis became the paradigm for explaining the origin of viruses.In its classical version, the escape hypothesis maintained that bacteriophages originated from bacterial genomes and eukaryotic viruses from eukaryotic genomes.
Amazingly, although most archaeal viruses are completely unrelated to bacterial viruses, they are still classified as ‘bacteriophages’ in this outdated framework.
For example, archaeal viruses are illustrated under the heading “Families and genera infecting bacteria” in the latest edition of Virus Taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses (Ref. 87). This occurs presumably because the archaeal domain is still not recognized by some biologists.The problem of virus origin remained deadlocked until recently, when progress in the molecular description of viral proteins caused many scientists to realize that viruses form a world of their own, and that it is futile to continue to speculate on their origin in the framework of the discredited prokaryote/eukaryote dichotomy.

 The discovery that viruses which are associated with different domains can share similar, and apparently homologous, features strongly suggests that viruses are ancient and that they predated the last universal cellular ancestor (LUCA)93, 95.The early hypotheses for viral origin have now been re-evaluated in the context of this new framework95. Currently, the main debate is between those who suggest a long period of acellular evolution (up to the actual emergence of archaea and bacteria) and those who favour an early appearance of cells. Those who suggest the former have revived the virus-first hypothesis, hypothesis (a) above. For instance, Koonin and Martin recently suggested that viruses emerged from an assemblage of self-replicating elements thriving in a hydrothermal vent, using inorganic compartments as their hosts96. For some of those who favour an early emergence of cellular organisms, viruses are considered to have originated from RNA–protein-based cells, either by reduction from parasitic RNA cells or from genetic material that escaped from the genomes of these cells (variants of hypotheses (b) and (c) above)95. A major question mark is the evolutionary relationship between DNA viruses and RNA viruses: did DNA viruses originate from RNA viruses or from primitive DNA cells, or both95, 97? In one hypothesis, DNA itself is considered a viral invention, that is, DNA first appeared in viruses and was later transferred to cells98. In this model, three such independent transfers could have initiated the three modern DNA lineages and the modern virospheres associated with them99.The figure (above )  shows a model of the formation of the three modern virospheres, coincident with the formation of the three domains of life

http://www.nature.com/scitable/topicpage/the-origins-of-viruses-14398218

Theorieën ter verklaring van het ontstaan van virussen
Door de vraag te stellen naar het ontstaan van virussen krijgen we te maken met dezelfde problemen waarmee ook Robert Koch aan het einde van de negentiende eeuw worstelde.
Een virus wordt niet beschouwd als een vorm van leven gezien de geringe overlevingskansen zonder gastheer.
Een virus is simpelweg een complex molecuul net als Prionen
Prionen zijn gewoon eiwitten niet meer niet minder.
maar wel coole eiwitten die eiwitten met bijna dezelfde inhoud kunnen omvormen naar hun eigen vorm
Virussen hebben geen enkele vorm of stuctuur die fossiele aanwijzingen nalaat dus geen geschiedenis,
komen ze voor of na de bacterieën
zijn het super gereduceerde bacterieën
of zijn ze de afstammelingen van de eerste vormen van leven?
Dit zijn allemaal vragen die open staan en op bijna geen enkele manier beantwoord kunnen worden (tot nu toe)
Drie verschillende theorieën zijn voorgesteld om het ontstaan van virussen te verklaren.
A) Waar onstaan virussen?
 in het genoom van andere levensvormen
– De regressietheorie, stelt dat virussen ontstaan uit vrij-levende organismen zoals bacterieën,( inclusief bacteriofaag ?) die geleidelijk aan genetische informatie hebben verloren, tot het punt waarop ze parasieten worden die afhankelijk zijn van hun gastheer van de levering van functies die ze niet meer bezitten.
–> bacterien die in de loop van de evolutie meer en meer van hun genen hebben verloren
virussen zijn uitgeklede bacterien
David Norman heeft gesuggereerd dat virussen gedegeneerde bacterieën zijn.
Nou stellen bacterieën in de meeste gevallen al niet zo heel veel voor, en waarneer ze dan nog verder versimpelen naar virussen zijn ze als het ware zo ver gedegeneerd dat ze eigenlijk weer “een beetje dood ” zijn gegaan, zal ik maar zeggen…
Gedegenereerd?
…Um ….. je zou evengoed het tegenovergestelde kunnen beweren(wat sommige specialisten ook doen) , namelijk dat virussen juist een betere , meer gespecialiseerde vorm zijn van bacterieën…
(virussen zijn dus bacterieën die bepaalde “delen” hebben “weggegooid” van zichzelf en zich toegespits hebben om een zeer enge overlevingsmanier)
Met andere woorden het zijn specialisten in een domein.
Je kan het vergelijken met een gewone soldaat(=bacterie) (die in het water, op het land, aan de rotsen, met parachute kan vechten,overleven) en een duiker(=virus) (die enkel in het water kan overleven)
Maar wat is nu de degeneratie van wat?
De duiker is beter in water , maar voor de rest is hij niets waard…
de soldaat is op alle vlakken goed, maar is niks in vergelijking met de duiker in het water.
Een virus is dus met andere woorden een enge specialisatie van een ” bacterie.”
– Nucleotidensequenties of organisatie verandering. 
Virussen ontstaan uit DNA- of RNA-moleculen van de gastheercel, die een zelfreplicerend maar parasitair bestaan gaan leiden.
Eén of enkele genen verwerft (of verwerven) het vermogen om zich onafhankelijk van het gen of RNA van de gastheer te vermenigvuldigen en te ontwikkelen.
Volgens deze hypotheses ontstaan virussen rechtstreeks uit de gastheercel.
(creationist Peter Borger ) Virussen onstaan in het genoom van ( alle) andere levensvormen ( replicators /levend organismen)en dat zijn niet alleen bacterieen !
 Virussen zijn gewoon stukjes erfelijk materiaal die een eigen leven zijn gaan leiden.
Ik denk dat de oorsprong van virussen kan liggen bij Transposons;
(volgens anderen zijn transposons overblijfselen in het genoom van oude ivasies en besmettingen met lysogene virii )
 
Er is niet zo gek veel voor nodig om uit een transposon (een stuk DNA dat zich binnen de cel kan vermenigvuldigen) een primitief soort virus te laten ontstaan. Als er op een transposon een gen komt dat kan dienen als kapsel-eiwit, ben je al een heel eind.
Vanuit de gedachte dat genen an sich egoistische dingen zijn die puur gericht zijn op zichzelf voortplanten, is het eigenlijk wel heel logisch dat sommige (groepjes van) genen een eigen leven gaan leiden en niet meer in harmonie met de gastheer.
Een viraal DNA polymerase-gen “kiest” gewoon een andere strategie dan een humaan polymerase-gen, maar beiden overleven de natuurlijke selectie
B )
-losgeslagen stukjes DNA coderend voor bv exocytose die is staat zijn geweest om zichzelf in stand te houden
 – restanten ( afstammelingen )van vroegere vormen van leven?
Virussen kunnen zeer goed gedegenereerde ( oeroude ? ) bacterien of Archaea zijn die de overige celinhoud zijn verloren tijdens miljarden jaren evolutie.
Het kan ook een toevallige mutatie zijn geweest die er voor gezorgd heeft dat DNA zich niet meer kan repliceren en daardoor moest de cel op zoek naar  een manier om toch DNA te repliceren (dus in een gastheercel)
* Overigens bestaan er ook bacterieen die zich niet kunnen voortplanten buiten een gastheercel en zijn er ook reuzenvirii ontdekt
– Co-evolutie met cellulaire levensvormen.
Deze theorie stelt vast dat het ontstaan en ontwikkeling van virussen samenliep met die van de meest primitieve moleculen met zelfreplicerende eigenschappen.
Terwijl sommige van deze moleculen uiteindelijk werden samengebracht in organisatie- en duplicatie-eenheden die cellen genoemd worden, werden andere moleculen verpakt in virusdeeltjes die zich tegelijk met de cellen ontwikkelden en daarop parasiteerden.
* Tenslotte zijn er nog de theorieeen verwant/expliciet verenigbaar of steunend op panspermia

De DNA-pandemie  //   Henk Klomp

Recent opgedoken ‘overlevenden’ van een slagveld van pakweg 3,5 miljard jaar geleden vertellen de waarheid over de dubbele helix. Hoe een geavanceerd rijk van cellen ten onder ging.

Het is net zoiets alsof je ergens in Turkije een gedetailleerde oeroude verslaglegging vindt van de Trojaanse Oorlog. De bronnen in dit geval, reusachtige virussen van DNA, doken recent op in een ziekenhuis in Bradford en tussen de algen in zee. Ze vertellen een verhaal van heel veel langer geleden, over hoe het leven op aarde ternauwernood aan de eeuwige dood ontsnapte.

Dit verhaal staat in de ‘taal van de genen’. Volgens de Franse viroloog Patrick Forterre, wiens expertise het is die taal te begrijpen, vertellen de genen, dat DNA van oorsprong het wapen van een virus is. De destijds levende cellen hadden daartegen geen verweer. De ‘DNA-pandemie’ kende uiteindelijk drie overlevenden. Dat werden de stamvaders van al het hedendaagse leven: twee oersoorten bacteriën (de bacterie en archeaebacterie), en de cel mèt kern. Het waren cellen waarin het virus-DNA de regie had overgenomen en ze stichtten alledrie hun eigen levensdomein op aarde: drie aparte rijken van uit hen voortgekomen organismen.

Een vergeten rijk
Voordat DNA op aarde verscheen leefde er namelijk al een bonte verzameling van andere cellen. Het is al jaren de vaste overtuiging van scheikundige Steve Benner van de Universiteit van Florida. Want lees je de huidige genomen als een soort palimpsest – een tekst waar steeds overheen is geschreven, zonder de oude tekst in het geheel uit te wissen -, dan ontstaat vanzelf het beeld van een oeroude levenscultuur.

Het moet een indrukwekkend rijk zijn geweest van cellen met allerlei verschillende membranen, levensstrategieën en stofwisselingen. In de oceaan worden zo af en toe in virussen genen gevonden, die compleet anders zijn dan de genen in de bestaande cellen. Men kan ze niet plaatsen en neemt aan dat ze brokstukken zijn van die trotse legioenen die van oudsher de aarde bevolkten.

Ten tijde van die levenscultuur, zo denkt Benner, stonden de genen niet op DNA geschreven, maar op ribonucleïnezuur, oftewel RNA. Deze twee ingewikkelde moleculen lijken veel op elkaar, maar het suiker in DNA reageert minder snel. Als drager van genen is RNA dan ook minder geschikt dan DNA, maar sommige RNA-strengen kunnen wel stoffen omzetten en zelfs eiwitten maken.

Oeroude machinerie
Die oude cultuur lijkt echter compleet van aarde te zijn weggevaagd. Tot nu toe is nog nooit een levende cel zonder DNA gevonden. Het heeft dan ook lang geduurd totdat de westerse wetenschappers durfden te gaan twijfelen aan de almacht van het DNA. Benner betoogt echter al jaren dat de oudste cellen geen DNA gehad hebben, en wel op grond van een beschouwing van de moderne cel. De moderne cel zit namelijk vol met primitieve machinerie die ook zonder DNA zou kunnen werken. Eigenlijk besturen met name RNA-strengen, waarvan de blauwdruk zowel op RNA als DNA kan worden bewaard, de processen in de vloeistof van de moderne cel. Ze synthetiseren biomoleculen en brengen daarvoor de bouwstenen en bouwplannen naar de plaats van synthese. Ze bepalen wanneer een cel zich gaat delen: in een cel zonder DNA-kern tikt de klok nog gewoon door. En DNA als molecuul zelf is niet meer dan een stukje RNA dat in de cel is omgebouwd: het duikt op als bijproduct van chemische processen in de cel.

Deze primitieve machinerie rond RNA zit in alle cellen in alledrie de levensdomeinen. Het ligt daarom voor de hand dat deze machinerie ouder is dan de eerste cellen met DNA. Deze cellen zouden deze machinerie dan alledrie kunnen hebben geërfd. Zou de machinerie echter een uitvinding van de cel mèt DNA zijn, dan zouden de DNA-cellen deze uitvinding allemaal een keer apart moeten hebben gedaan, wat veel onwaarschijnlijker is.

Biodiversiteit in de oertijd
Benners tegendraadse opvatting won aan geloofwaardigheid, toen de zoektocht naar een cel met DNA-genen die de stamvader is van al het leven op aarde, op een fiasco uitliep. Er is geen kloppende erfelijke lijn ontdekt tussen de twee oerbacteriën en de cel met kern. Toegegeven, er zijn gelijkenissen tussen deze drie cellen, maar teveel onoverkomelijke verschillen. De ene heeft een afwijkend membraan, de tweede een afwijkende voortplantingswijze en de derde een afwijkende eiwitsynthese.

Forterre is helemaal overtuigd van Benners gelijk. Volgens hem zijn de cellen gewoon geen naaste verwanten. ‘Het zijn toevallige overlevenden van een diverse oercultuur van RNA-cellen,’ stelt hij in ‘The two ages of the RNA world, and the transition to the DNA world: a story of viruses and cells’, (Biochimie (2005) 793-803). Dit betekent, dat voordat DNA zijn intrede op aarde deed, er een soortenrijk imperium van cellen zonder DNA bestond. Cellen zonder DNA evolueerden volgens Forterre namelijk veel sneller dan de cellen met DNA.

Hoe deze cellen zich efficiënt konden voortplanten, blijft een vraag. Een gemiddeld RNA-virus is namelijk 30 keer zo klein als een DNA-virus, waarschijnlijk omdat het lastig is de streng foutloos te vermenigvuldigen. De laatste jaren is echter machinerie in de cel ontdekt die gekopieerd RNA kan repareren. ‘Het is gewoon niet mogelijk de grootte van het vermeende genoom van de RNA-cel af te leiden uit die van het huidige RNA-virus,’ vindt Forterre.

Bloemenveiling
De bewijzen voor Forterre’s en Benners theorie stapelen zich op. Steeds meer machinerie in moderne cellen lijkt zo primitief te zijn, dat zijn ontstaan best wel eens helemaal kan teruggaan tot de oertijd. In 1990 ontdekten onderzoekers aan de Universiteit van Amsterdam, Arjen van Tunen en Joseph Mol, in samenwerking met collega’s in de Verenigde Staten, bijvoorbeeld een heel primitief celafweersysteem. Ze wilden de bloemen nog paarser maken voor de Bloemenveiling in Aalsmeer. Maar ze kregen ze juist sneeuwwitte bloemen.

Later bleek dat ze bij hun manipulaties een oeroud ‘slapend monster’ in de cel hadden wakker gemaakt, dat met razende efficiëntie alle paarskleuring uit de cel verwijderde.

Het ‘monster’ bleek een afweer van de cel te zijn tegen RNA-virussen. Net als planten bezitten ook dieren deze primitieve celafweer. ‘Bij wormen en insecten is het de enige manier waarop een cel zich afweert tegen virussen,’ aldus onderzoeker en beeldend kunstenaar Joost Haasnoot van de Universiteit van Amsterdam, specialist in de primitieve celafweer. ‘We hebben inmiddels goede aanwijzingen dat de afweer ook een rol speelt in zoogdieren.’

Ook de oudste cellen met kern, zoals gisten, bezitten de celafweer, en dit jaar werd aangetoond dat zelfs bacteriën de afweer hebben. ‘De genetische code voor de afweer zit verscholen in palindromen op de genen,’ constateert de bekende Amerikaanse viroloog Eugene Koonin van het National Center for Biotechnology Information in Bethesda in het artikel ‘A putative RNA-interence-based immune system in prokaryotes’ (Biology Direct, 16-3-2006).

Celafweer moet, gezien de verspreiding over alledrie de levensdomeinen, dus ook al oeroud zijn.

De uitvinding van DNA
Maar dit werpt ook een heel nieuw licht op DNA. Een afweer in cellen zonder DNA moet een ultieme oorlogsverklaring aan alle RNA-virussen zijn geweest. Het was namelijk een censuur op de voortplanting van RNA-virussen. Want die moeten om zich te vermenigvuldigen door een dubbelstrengs stadium heen. Elke voortplantingsdaad van RNA leidde in de cel tot de dood, en buiten de cel was er alleen woestenij. Virussen hebben gastheren nodig, maar troffen nu overal afweergeschut aan.

Volgens Forterre beantwoorden de RNA-virussen deze oorlogsverklaring nu met de inzet van DNA. DNA is in vergelijking met RNA een keiharde staaf. Dat maakt de dubbele helix de perfecte schuilhoek voor virusgenen in een cel. De genen zitten op de dubbele helix beschermd in het midden weggeborgen, terwijl ze in een RNA-streng open en bloot aan het oppervlakte liggen. Zo konden de virusgenen zich voortaan verschuilen tegen hun voornaamste vijand, het afweersysteem van de cel. De celafweer kon zo niet meer bij de genen van de virussen komen.

Met een door hen uitgevonden chemische truc zetten virussen hun genetische code dus voortaan in een andere taal. Op zich is het chemisch nog niet eens zo heel moeilijk om RNA om te bouwen tot DNA. ‘Als je kijkt naar welke overlevingsmechanismen virussen in de evolutie hebben ontwikkeld, van het maken van eiwitjasjes tot zelfs een heel lichaam aanzetten tot hoesten, moet de omzetting van RNA in DNA een koud kunstje zijn geweest,’ meent Forterre. Het wisselen in ‘taal’ in de loop van de evolutie is kenmerkend voor virussen. De hedendaagse virussen schrijven hun genetische codes ondertussen in vier ‘talen’, enkelstrengs en dubbelstrengs RNA, enkelstrengs en dubbelstrengs DNA.

Het DNA-leger
DNA-virussen werden een levensfactor van jewelste in de microwereld, zelfs een geduchte concurrent voor de drie levensdomeinen. Pas sinds kort begint dit inzicht ook bij biologen door te dringen. In steeds grotere getale worden er in de zee DNA-virussen gevonden. Die virussen blijken hele grote afmetingen te kunnen hebben.

Het allergrootste DNA-virus, ook wel mimi genoemd (van microbe mimicking virus), werd ontdekt in een eencellige, een amoebe, in het ziekenhuis van Bradford. Mimi is bijna een micron groot is, pakweg tien keer zo groot als een doorsnee virus, en al bijna even groot als een cel. Het virus telt meer dan duizend genen, meer nog dan de allereenvoudigste cellen. Mimi is nog net geen ‘levend iets’; het is en blijft een virus, een zak met genen. Een ‘stukje door slecht nieuws omgeven nucleïnezuur’, aldus de onvergetelijke omschrijving van Nobelprijswinnaar Peter Medawar.

De laatste jaren zeefde het Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek systematisch honderden verschillende reuzenvirussen uit zeewater. Het blijken echte killers, als je het vanuit het oogpunt van de bacterie beziet. Virussen in zee die bacteriën infecteren, ook wel fagen genoemd, kunnen ongelofelijk huis houden: na een infectie van een bacterie kunnen ze zich in 20 minuten verhonderdvoudigen, terwijl bacteriën in dezelfde tijd maar 1 nakomeling kunnen maken. In een milliliter geïnfecteerd zeewater, waaruit alle bacteriën zijn verdwenen, zitten soms wel een miljard fagen.

Met het gewicht van de reuzenvirussen er nu bij opgeteld, blijken virussen meer dan de helft van alle biomassa op aarde te vormen. ‘Meer dan 270 megaton aan gewicht in zee,’ stellen onderzoekers van het NIOZ vast. De getallen overdonderen de wetenschappers zozeer, dat ze aan het herberekenen van het broeikaseffect zijn geslagen. De virussen blijken dagelijks één op de twee algen van het leven te beroven. ‘Ze controleren zo de populatiegroei van plankton, de voornaamste zuurstofleveranciers in zee,’ aldus het NIOZ. Bacteriofagen beïnvloeden zelfs het klimaat.

De DNA-pandemie
Als ze zelfs nu nog zo’n levensmacht vertegenwoordigen, moet de opkomst van de DNA-virussen in de oertijd helemaal indrukwekkend zijn geweest. Je kunt je bijna niets anders voorstellen dan pandemieën, die de overvloedige RNA-cellen in grote getale uitroeiden. De cel kon zich niet of nauwelijks verweren: DNA was een taal die de cel destijds gewoon niet sprak. Hij kon weinig anders dan in dienst van het virus DNA produceren. Met zo’n ‘zondvloed’ van DNA kwam mogelijk zelfs het einde der tijden voor het nog jonge leven op aarde in zicht. Als virussen zich ongehinderd vermeerderen kunnen ze alle cellen uitroeien en daarmee uiteindelijk ook zichzelf. Wat kon het leven op aarde nog van de ondergang redden?

Het antwoord is dat de natuur een soort ‘ark van Noach’ achter de hand had, waarin de belangrijkste genen van het cellulaire leven veilig konden worden gesteld. DNA-virussen zijn namelijk niet altijd virulent. Soms houden ze zich in de cel koest, en voegen ze genen uit de cel aan hun DNA toe. In bacteriën ziet men soms zulke ‘chromosomen’ rondzwemmen in de celvloeistof. Dit zijn de zogeheten plasmiden.

In cellen die besmet waren met niet virulente DNA-virussen kon het plasmide oude genen van het cellulaire leven beetje bij beetje op zijn onaantastbare chromosoom zetten. Volgens Forterre zijn met plasmide besmette RNA-cellen de enige overlevenden van de DNA-pandemieën: het werden de gelukkige voorlopers van de DNA-cel.

Een sterke aanwijzing daarvoor vormt een wonderlijke eigenschap van de DNA-cel, namelijk zijn suïcidale karakter. Elke DNA-cel is geneigd om zich van het leven te beroven, tenzij bepaalde signalen uit de omgeving hem daarvan weerhouden. Elke minuut leven van een DNA-cel wordt als het ware bij Mageren Hein weggeroofd. De grote expert op het gebied van deze geprogrammeerde celdoding, de Parijse immunoloog Jean Claude Ameisen, meent dat het inderdaad plasmiden waren die deze suïdaliteit in de cel programmeerden.

Plasmiden stellen hun voortbestaan namelijk veilig door cellen letterlijk dodelijk verslaafd aan hun aanwezigheid te maken. Ze spuiten voortdurend een gif in de cel, waarvan ze alleen zelf het antigif kunnen synthetiseren. Mogen de chromosomen onverhoeds worden verwijderd, of bij een deling niet in een dochtercel terechtkomen, dan is de cel ten dode opgeschreven. Bij DNA-cellen is de bewoning van de plasmide permanent geworden, maar uit het oorspronkelijke gif/antigifmechaniek groeide een neiging tot geprogrammeerde celdoding, die bacteriekolonies van pas kwam bij het verweer tegen infecties. Geïnfecteerde cellen doodden zichzelf, zodat het virus zich niet in de kolonie kon voortplanten. 

De ark van Noach
Het ‘monsterverbond’ tussen de plasmide en de verslaafde RNA-cel had een groot voordeel: de plasmiden hadden nu de tijd om de oude genen van de cel om te zetten in DNA, net zoals ze eerder met hun eigen genen hadden gedaan. Drie keer, betoogt Forterre, lukte het een plasmide het cellulaire leven te redden, in drie verschillende cellen. In twee daarvan, de bacterie en archaeabacterie, kwamen de chromosomen gewoon in het celvocht te liggen. Maar in één cel lukte het ook de benodigde genen te stelen voor de bouw van een kern. Dit werd de DNA-cel met kern, die nog het meest naar het evenbeeld van de oude RNA-cel was geschapen. Zo ontstonden de stamvaders van het huidige leven.

Het cruciale bewijs leest Forterre af in de genen. Minstens even belangrijk voor het overleven van het cellulaire leven als het ombouwen van RNA in DNA, zo betoogt hij, is het om de dubbele helix weer te kunnen openen en genen opnieuw in RNA te vertalen. Want dat is de enige taal die de cel echt begrijpt. Alleen met RNA-strengen valt de cel echt te besturen.

Deze cruciale DNA-vertaler, zo ontdekte Forterre, is nu bij de drie families van grote DNA-virussen en bij DNA-cellen inderdaad hetzelfde eiwit. Het lijkt geërfd te zijn van één oervirus van DNA, waarvan deze cellen en virussen afstammen. Op grond van kleine verschillen in het eiwit maakte Forterre zelfs de eerste erfelijke stamboom, die zegt welke van de stamhouders als eerste op aarde verscheen. De bacterie was de eerste, daarna kwamen de stamvaders van de grote DNA-virussen (het irido-, pokken- en asfarvirus), dan de tweede bacteriesoort (de archaeabacterie), en als nakomertjes het mimivirus en de cel met kern, die de jongste telg was.

Dit jaar werd op het mimivirus nog een archaïsche rij van genetische letters AAAATTGA ontdekt, die weinig twijfel meer overlaat. Deze rij vertelt de DNA-vertaler welke stukken DNA op een chromosoom genen zijn, en wat ‘troep’ is. Maar cellen met kern doen dit op grofweg dezelfde manier. ‘Een duidelijk bewijs dat het DNA van mimi en de eerste cel met kern nauw verwant zijn aan elkaar.’

Did DNA Come From Viruses? /Science, May 11, 2006
http://carlzimmer.com/articles/2006/articles_2006_forterre.html
RNA viruses are small, avoiding the dangers of big error-ridden genomes.
Early evolution: prokaryotes,the new kids on the block
Anthony Poole,* Daniel Jeffares, and David Penny
“The Two Ages of the RNA World, and the Transition to the DNA World: A Story of Viruses and Cells.”
Patrick Forterre, 2005 Biochimie 87, 793-803.
MIMI

CREATIONISTEN en Co

Sommige  Creationisten beweren  dat  :
“…Virussen onstaan ( of onstonden ) in het genoom ( van extante en/of zeer recente )soorten …”
1.- onstaan ziekmakende virussen endogeen ?
Elke cel in uw lichaam heeft hetzelfde DNA ….
dat genoom wordt   differentieel  uitgedrukt in verschillende weefsels.
Wat zou er  gebeuren  moest  elke cel(1) in uw lichaam beginnen komplete  besmettelijke virussen aan  te maken?
Retroviruses dan nog  ?
Dat is  toch  erger(2)  dan alle denkbare  dodelijke  kankers (3)
2.- in hoeverre  kunnen  er  endogene virussen  onstaan ( en worden vermenigvuldigd ),  die niet schadelijk zijn  voor
de gastheer  zelf, waarin ze onstaan  maar  wel  gevaarlijk en  voldoende  besmettelijk (= er  zijn genoeg exemplaren om
zich te kunnen verspreiden buiten de cel (of het individu ) waarin ze onstaan  ) zijn  voor andere soorten ?
Kunnen  virussen zichzelf assembleren  ” from  scratch “( afval aanwezig in het endogene millieu )
Dat  zou kunnen —> er zijn al virussen geassembleert in Laboratoria
1.-  polio virus  from scratch

= Misschien zijn ” natuurlijke ” virussen ook intelligent ontworpen( bijvoorbeeld) door demonen en/of door een wraakzuchtige  designer ?

Exogene  Virussen  kunnen   alleszins  samensmelten of van elkaar  genetische onderdelen( genen ?)   lenen recombinanten  en HGT )
Virussen die zich vermenigvuldigen  in een gastheer-cel( of dat nu de cel is waarin ze “onstaan” /of de cel die ze
besmetten );veroorzaken de dood  van die  cel (4 —>  ze barst namelijk  open ( door de vele  nieuwe gedupliceerde virusdeeltjes ) want  haar grondstoffen en mechanismen werden gekaapt  en ingezet om vreemd (viraal)  genetisch  materiaal
te dupliceren  en  virale eiwitmantels (capsides )  te  produceren  : de cel  zal dus uiteindelijk bezwijken door uitputting
en  niet  in staat zijn  zichzelf te  dupliceren  of  te vervangen door haar kopie  )

NOTEN 
(1)
Dat zijn algauw  10 TRILJOEN  cellen .
Hoeveel  kompleet besmettelijke   retro-virussen zal dat opleveren ?
(2) Wat  werd   er  alweer  in de  SCID  studie  vermeld …
http://en.wikipedia.org/wiki/Gene_therapy#Retroviruses
Kunnen Creationisten  uberhaupt  wel  denken ? 
(3)
kankers  zijn  “ontsporingen “of  nadelige  mutaties van het genoom van somatische stamlijnen( onder invloed van mutagenen
en transponerende genetische mobiele elementen  )waarbij de ( genetische )  celdeling- en cel-apoptosis-programma’s
(of hun uitdrukkingen(genprodukten ) /montage produkten   ) van bepaalde weefselcellen  grondig verstoord werden  …
Sommige kankers zijn trouwens ( eenmaal onstaan ) besmettelijk (bijvoorbeeld bepaalde huidkankers  bij honden /tasmaanse
duivels)
(4) Sommige virussen schijnen  in staat  versleten / halfkapotte of gedeeltelijk verongelukte  cellen te  besmetten en
zodanig  te  herstellen en te “reanimeren ” zodat ze vooralsnog  virusdeeltjes kunnen  reproduceren vooraleer definitief
het loodje te leggen —> een soort oppeppers  dus  die de laatste samengebundelde  krachten van hun slachtoffers  gebruiken
tot eigen  voordeel     …
Ze persen de reeds  half uitgeperste  citroen  heel effektief volledig uit ….
bronnen  o.a.  :
Creationistische literatuur ;
Did God Make Pathogenic Viruses?
Jerry Bergman, Ph.D.
© 1999 by Answers in Genesis.  All rights reserved.  [Last Modified:  09 March 2006]

Abstract

A review of the structure, function, and role of viruses in ecology is presented. It is concluded that viruses are non-living entities, similar to seeds and spores whose functions include carrying genes from one plant or animal to another. Viruses are a part of a system that helps to produce the variety that is critical for life and, importantly, they carry resistance to disease from one organism to another. Most viruses live in their host without causing problems.

Pathogenesis is evidence of something gone wrong, a mutation or the accidental movement of genes, and not evidence of a system deliberately designed to cause human disease and suffering.

Waarbij   in voormelde  blog  volgende wetenschappelijke artikels worden aangehaald
http://www.blackwell-synergy.com/doi/full/10.1046/j.1365-3083.1998.00428.x?cookieSet=1
Beneficial Role of Human Endogenous Retroviruses: Facts and Hypotheses
http://biology.plosjournals.org/perlserv/?request=get-document&doi=10.1371/journal.pbio.0020234
Retroviral DNA Integration: ASLV, HIV, and MLV Show Distinct Target Site Preferences
zie ook =

http://sandwalk.blogspot.com/2009/05/nobel-laureate-harald-zur-hausen.html

4 reacties door op september 1, 2013

Een hybride virus

Er is in april van dit jaar in een meer (Boiling Springs Lake) een virus ontdekt dat uit DNA bestaat maar dat een gen bevat dat codeert voor de capside (of eiwitmantel) van een RNA-virus. Dit virus wordt beschouwd als een hybride. Deze vondst laat zien dat de grenzen tussen de verschillende typen virussen relatief makkelijk kunnen vervagen. Hoewel het ontstaan van dit virus in het bijzonder relatief recent is, geeft het wel een concreet voorbeeld van hoe de conversie van “RNA-wereld” naar de “DNA-wereld” mogelijk is geweest.

retrovirus

Een retrovirus

Er bestaan drie grote indelingen van virussen. De DNA-virussen, de RNA-virussen en de retrovirussen. Tot nu toe waren deze groepen duidelijk verschillend. DNA-virussen kunnen enkelstrengs of dubbelstrengs zijn. Na infectie gebruiken deze virussen de DNA-polymerase van de cel om nieuwe kopieën van zichzelf te maken. RNA-virussen doen hetzelfde en maken gebruik van de RNA-polymerase van de cel om zich te vermenigvuldigen. Retrovirussen daarentegen bestaan uit RNA dat wordt ‘teruggezet’ in DNA. Dit gebeurt door middel van de door het virus gecodeerde reverse transcriptase; een enzym dat RNA omzet in DNA. Dit DNA wordt daarna in het DNA van de gastcel gezet en kan daar korter of langer verblijven voordat het weer getranscribeerd wordt in vele RNA-kopieën.

Het gevonden hybride virus (BSL-RDHV) bestaat uit enkelstrengs DNA en bevat een gen dat codeert voor de capside van een RNA-virus. Er wordt verondersteld dat er ooit infectie geweest is van een enkele gastcel met zowel een DNA-virus, een RNA- virus en een retrovirus. Daarbij is een stukje RNA dat voor het capside van dat virus codeerde omgezet in DNA en in het DNA van een DNA-virus terecht gekomen. Het is hoe dan ook genoeg dat er reverse transcriptases aanwezig waren om dit RNA om te zetten in DNA.

De drie virussen, drie domeinen theorie

De drie virussen, drie domeinen theorie. Gestippelde lijnen geven RNA cellijnen aan en vette lijnen geven DNA cellijnen aan. FvA, FvB en FvE zijn de grondlegger virussen voor Archaea, Bacteriën en Eukarya resp.

Dit hybride virus is ook interessant binnen de discussie over de RNA / DNA / proteïne-wereld. Lang voordat deze vondst gedaan werd beschreef Patrick Forterre al een scenario over de passage van een RNA-wereld naar een DNA-wereld (zie een voorgaand blog daarover). De RNA-wereld is een hypothetische wereld waarin de eerste replicators RNA moleculen waren. Deze wereld wordt door vele wetenschappers als een onvermijdelijke stap in de evolutie naar leven gezien. Om te verklaren hoe deze wereld vervolgens gebruik ging maken van DNA heeft Forterre een model geschetst waarin de eerste protocellen die gebruik maakten van RNA, geïnfecteerd werden door DNA-virussen. Op deze manier zou LUCA (Last Universal Common Ancestor) geïnfecteerd geraakt zijn met drie DNA-virussen die de grondleggers vormden voor de drie domeinen van het leven, bacteria, archaea en eucarya.

Voor wie nieuwsgierig is naar wat Eugene Koonin en Patrick Forterre er over te zeggen hebben zie ook de reviews onderaan het artikel in Biology Direct.

Uit: BiologyDirect, NatureNews.

  1. Wat RNA + drie virussen leverde op de lange duur dus van mug tot olifant en van mos tot olijfboom op ( ?  ) Je verstand zou er bij stil gaan staan….

Over tsjok45
Gepensioneerd . Improviserend jazzmuzikant . Instant composer. Jamsession fanaat Gentenaar in hart en nieren

3 Responses to VIRUS

  1. Pingback: BACTERIOFAAG | Tsjok's blog

  2. Pingback: Papillomavirus | Tsjok's blog

  3. tsjok45 zegt:

    ← MIMI en andere MEGAVIRii

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers op de volgende wijze: