Ultrasonica in Virusonderzoek

Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Coronavirus

De term coronavirus omvat een hele tak van de virusstamboom met inbegrip van de ziekteverwekkende ziekteverwekkers achter SARS (severe acute respiratory syndrome), MERS (Middle Eastern respiratory syndrome) onder andere verschillende varianten. Als we het over het "coronavirus" hebben en verwijzen naar een gevaarlijke virusstam, kunnen we het vergelijken met "zoogdier" als we "grizzlybeer" bedoelen. Het is technisch correct, maar zeer onspecifiek.

Virussen

Een virus is een klein besmettelijk deeltje dat een gastheercel nodig heeft om zich te kunnen repliceren. Virussen vallen levende cellen van een organisme binnen, variërend van dieren en planten tot micro-organismen, waaronder bacteriën en archaea.

Virusvormen, -maten en -typen

In het algemeen zijn virussen aanzienlijk kleiner dan bacteriën. De meeste virussen die tot nu toe zijn bestudeerd hebben een diameter tussen 20 en 300 nanometer. Aangezien de meeste virussen zulke kleine deeltjes zijn, heeft een optische microscoop niet genoeg vergroting om ze zichtbaar te maken. Om virussen te zien en te bestuderen zijn scan- en transmissie-elektronenmicroscopen (respectievelijk SEM en TEM) nodig.

Samenstelling van een Virion

Een compleet virusdeeltje wordt een virion genoemd. Zo'n virion bestaat uit een kern van nucleïnezuur, die zowel ribonucleïnezuur als desoxyribonucleïnezuur (RNA of DNA) kan zijn. Het nucleïnezuur wordt omgeven door een beschermende buitenste proteïneschelp die capsid wordt genoemd. Een capsid wordt gemaakt van identieke eiwitsubeenheden die capsomeren worden genoemd. De kern van het virion geeft infectiviteit, terwijl de capsid zorgt voor specificiteit van het virus. Prionen zijn besmettelijke eiwitmoleculen die geen viraal DNA of RNA bevatten.

Enveloppe vs. Naakte virussen

Virussen die een lipidenomhulsel hebben staan bekend als 'enveloppen'. Het zogenaamde omhulsel is een lipidenlaag die de eiwitcapside omringt. Virussen nemen het omhulsel van het gastheercelmembraan over tijdens het ontluikende proces. Voorbeelden van omhulde virussen zijn SARS-CoV-2, HIV, HSV, SARS of pokken.
Naakte virussen hebben deze enveloppe niet omdat ze de cel verlaten door deze te lysen. Sommige virussen kunnen echter wel een "quasi-enveloop" ontwikkelen die de virale capside volledig omsluit, maar vrij is van virale glycoproteïnen. Voorbeelden van naakte virussen zijn poliovirus, nodavirus, adenovirus en SV40.

Virusmorfologie

Er worden vier belangrijke morfologische virustypes onderscheiden, namelijk Helical, Icosahedral, Prolate en Envelope. Verder zijn er zogenaamde complexe virusmorfologieën.
De morfologie van een virus wordt bepaald door de capside en zijn vorm. De capsid is opgebouwd uit eiwitten die gecodeerd zijn door het virale genoom. De capsidevorm is de basis voor het morfologisch onderscheid. Viraal-gecodeerde eiwit subeenheden genaamd capsomeren zelf samenstellen tot een capsid, die normaal gesproken de aanwezigheid van het virus genoom vereist.
Helical Virus: Helikoptervirussen hebben een capsidevorm die kan worden omschreven als gloeidraad- of staafvormig. De schroefvorm heeft een centrale holte waarin het nucleïnezuur is ingesloten. Afhankelijk van de capsomere opstelling geeft de schroefvormige vorm het virus capside-flexibiliteit of stijfheid.
Icosahedral Virussen: De capside van het icosahedral-virus bestaat uit identieke subeenheden (capsomeren) die gelijkzijdige driehoeken vormen, die op hun beurt op een symmetrische manier zijn gerangschikt. De vorm van de icosahedraal zorgt voor een zeer stabiele capsidevorming die veel ruimte biedt aan het nucleïnezuur.
Prolate Virussen: De verlengde vorm is een variant op de vorm van de icosahedraal en komt voor in bacteriofagen.
Enveloppe Virussen: Sommige virussen hebben een omhulsel van fosfolipiden en eiwitten. Om het omhulsel in elkaar te zetten, gebruikt het virus delen van het celmembraan van de gastheer. Het omhulsel fungeert als een beschermend laagje van de capside en helpt zo het virus te beschermen tegen het immuunsysteem van de gastheer. De envelop kan ook receptormoleculen hebben die het virus in staat stellen zich te binden met de gastheercellen en de besmetting van de cellen te vergemakkelijken. Aan de ene kant vergemakkelijkt een virale omhulling de besmetting van cellen; aan de andere kant maakt de virale omhulling het virus vatbaarder voor inactivering door omgevingsfactoren, zoals detergenten (bijvoorbeeld zeep) die de lipidenbouwstenen van de omhulling verstoren.
Complexe virussen: Een complex virus wordt bepaald door een capside-structuur die noch zuiver spiraalvormig, noch zuiver icosahedra is. Bovendien kunnen complexe virussen extra componenten hebben, zoals eiwitstaarten of een complexe buitenwand. Veel faagvirussen staan bekend om hun complexe structuur, die een icosahedrakop combineert met een spiraalvormige staart.

Virusgenoom

Virale soorten hebben een gigantische verscheidenheid aan genomische structuren. De groep virussoorten bevat meer structurele genomische diversiteit dan planten, dieren, archaea of bacteriën. Er zijn miljoenen verschillende soorten virussen, hoewel tot nu toe slechts ongeveer 5.000 soorten in detail zijn beschreven. Dit laat een enorme ruimte voor toekomstig virusonderzoek.