INF 2B Virussen

# Bacteriën en virussen: algemene kenmerken Dit deel behandelt de fundamentele eigenschappen van bacteriën en virussen, waaronder hun structuur, voortplanting en aanpassingsvermogen, en hoe het immuunsysteem en antimicrobiële middelen hierop inspelen [1](#page=1). ### 1.1 Virussen #### 1.1.1 Classificatie van virussen Virussen worden voornamelijk medisch relevant ingedeeld op basis van hun genoomtype en de al dan niet aanwezigheid van een membraan [7](#page=7). #### 1.1.2 Structuur van een virion Een virion, het infectieuze deeltje van een virus, bestaat uit genetisch materiaal (RNA of DNA) omgeven door een eiwitmantel, het nucleocapside [3](#page=3). * **Nucleocapside**: Bestaat uit genetisch materiaal, structurele eiwitten en nucleïnezuur bindende eiwitten, eventueel met enzymen [4](#page=4). * **Naakte virussen**: Het virion bestaat enkel uit een nucleocapside [4](#page=4). * **Virussen met enveloppe**: Het virion bestaat uit een nucleocapside omgeven door een membraan. Dit membraan bevat vaak glycoproteïnen (receptoren) en matrixproteïnen [4](#page=4). #### 1.1.3 Eigenschappen van virussen Virussen zijn obligaat intracellulaire parasieten die voor replicatie volledig afhankelijk zijn van een gastheercel. Ze hebben geen celstructuur of organellen. Hun genoom kan RNA of DNA zijn, enkel- of dubbelstrengs, en kan één of meerdere chromosomen bevatten, samen met structurele eiwitten, enzymen en regulatoren [3](#page=3). ##### 1.1.3.1 Eigenschappen van naakte virussen Naakte virussen komen vrij door lyse van de geïnfecteerde cel, waardoor deze sterft. Ze zijn relatief stabiel tegenover temperatuur, zuren, detergenten en uitdroging [8](#page=8). * **Gevolgen van stabiliteit**: * Ze verspreiden zich gemakkelijk [8](#page=8). * Ze blijven infectieus bij uitdroging [8](#page=8). * Ze overleven passage door de zure maag en basische darminhoud, wat hun verspreiding bevordert [8](#page=8). * Humorale immuniteit is vaak voldoende voor eliminatie, aangezien de geïnfecteerde cellen afsterven. De tussenkomst van cytotoxische cellen (CD8 T-cellen, NK-cellen) is minder cruciaal [8](#page=8). ##### 1.1.3.2 Eigenschappen van enveloppe virussen Enveloppe virussen komen vrij door afsnoering van de geïnfecteerde cel, die hierbij niet noodzakelijk sterft. Het membraan van deze virussen bevat zowel virale als cellulaire eiwitten. Ze zijn labiel tegenover temperatuur, zuren, detergenten en uitdroging [9](#page=9). * **Gevolgen van labiliteit**: * Ze verspreiden zich minder gemakkelijk en voornamelijk via grote druppels, bloed of seksueel contact [9](#page=9). * Ze zijn niet meer infectieus na uitdroging [9](#page=9). * Ze overleven passage door het maag-darmkanaal niet [9](#page=9). * Zowel humorale als cellulaire immuniteit zijn noodzakelijk voor eliminatie, gezien de mogelijkheid tot persisteren intracellulair. Cytotoxische cellen zijn nodig voor eliminatie [9](#page=9). * Dit maakt ze gevoelig voor inactivatie van bloedeiwitten, zoals factor VIII, door behandeling met detergenten (solvens-detergens methode), wat de membranen beschadigt maar de eiwitten niet aantast. Deze methode is inefficiënt tegen naakte virussen [9](#page=9). ##### 1.1.3.3 RNA virussen RNA virussen zijn over het algemeen kleiner in genoomomvang, muteren makkelijker en kunnen aanleiding geven tot quasispecies. Dit komt doordat hun replicatie, die afhankelijk is van een viraal gecodeerd RNA-afhankelijk RNA polymerase, vaker fouten maakt. Deze hoge mutatiesnelheid wordt beschouwd als een evolutionaire strategie om variabiliteit te verhogen [10](#page=10). * **Quasispecies**: Wanneer een persoon geïnfecteerd wordt, kan het beginnen met één enkel virus, maar na verloop van tijd ontstaan er varianten. Dit resulteert in een reeks verschillende virussen (quasispecies) die in het lichaam circuleren, met één dominante sequentie die kan worden vervangen door een succesvollere variant [10](#page=10). * **Consensus sequenties**: Hoewel er geen prototypische sequentie beschikbaar is voor de meeste RNA virussen, bestaan er consensus sequenties die de meest frequente base per positie weergeven. Sommige sequenties zijn goed geconserveerd en essentieel voor eiwitfunctie, regulatie van expressie/replicatie, of genoomvouwing [10](#page=10). * **Fylogenetische analyse**: Door sequenties met algoritmes te vergelijken, kan een fylogenetische boom worden ontwikkeld om de diversiteit te meten en species en types te identificeren [10](#page=10). ##### 1.1.3.4 Aantonen van virussen De studie van virussen en hun aanpak is cruciaal in de geneeskunde. * **Historische mijlpalen**: * Ontdekking van filtreerbare agentia die voldeden aan de postulaten van Koch in de 19e eeuw [12](#page=12). * Eerste elektronenmicroscoop beelden van virussen net voor WOII [12](#page=12). * De studie van bacteriofagen legde de basis voor de moleculaire biologie [12](#page=12). * Kweken van poliovirus in celcultuur in 1949 [12](#page=12). * Ontdekking van reverse transcriptase in 1957 (Nobelprijs 1975) [12](#page=12). * Eerste complete nucleotidensekwentie van een RNA genoom (MS2 bacteriofaag) door Walter Fiers in 1976 [12](#page=12). * Eerste complete nucleotidensekwentie van een DNA genoom (SV40) door Walter Fiers in 1978 [12](#page=12). * Ontdekking van HIV in 1983 [12](#page=12). * Ontdekking van humaan herpesvirus 8 (HHV8) in 1994 [12](#page=12). * Snelle identificatie van genomen van SARS-CoV-1 en SARS-CoV-2 [12](#page=12) . #### 1.1.4 Levenscycli van virussen De levenscyclus van virussen omvat verschillende stappen, waaronder adsorptie, penetratie, expressie en replicatie, virionproductie, en release [2](#page=2). ##### 1.1.4.1 Virale levenscyclus: adsorptie De initiële stap waarbij een virus zich bindt aan specifieke receptoren op de gastheercel [2](#page=2). ##### 1.1.4.2 Virale levenscyclus: penetratie Het proces waarbij het virale genoom de gastheercel binnenkomt [2](#page=2). ##### 1.1.4.3 Virale levenscyclus: expressie en replicatie Het virale genoom wordt afgelezen en gerepliceerd met behulp van de cellulaire machinerie van de gastheer [2](#page=2). ##### 1.1.4.4 RNA en DNA sensors: Pathogeenherkenningsreceptoren (PRR) voor virussen en bacteriën Cellen beschikken over receptoren die virale en bacteriële pathogenen kunnen herkennen, wat de start van de immuunrespons initieert [2](#page=2). ##### 1.1.4.5 Innate immuun effector mechanisme: interferon gestimuleerde genen (ISG) Na herkenning van virussen kunnen interferon gestimuleerde genen geactiveerd worden, die antivirale reacties in gang zetten [2](#page=2). ##### 1.1.4.6 Virale levenscyclus: virion productie Nieuwe virale deeltjes worden geassembleerd binnen de geïnfecteerde cel [2](#page=2). ##### 1.1.4.7 Virale levenscyclus: release De nieuw gevormde virions verlaten de gastheercel, wat kan gebeuren door lyse of afsnoering [2](#page=2). ##### 1.1.4.8 Virale levenscyclus: lytische levenscyclus van een bacteriofaag Een bacteriofaag (virus dat bacteriën infecteert) repliceert zich binnen de bacterie en veroorzaakt uiteindelijk de lyse van de bacterie om nieuwe faagdeeltjes vrij te geven [2](#page=2). ##### 1.1.4.9 Virale levenscyclus: temperate bacteriofaag Temperente bacteriofagen kunnen integreren in het bacteriële genoom (profage) en zich repliceren met de bacterie mee zonder de bacterie onmiddellijk te doden [2](#page=2). ##### 1.1.4.10 Virale levenscyclus: bacteriofaag Algemene levenscyclus van bacteriofagen [2](#page=2). ##### 1.1.4.11 Virale levenscyclus: dierlijk virus Algemene levenscyclus van virussen die dierlijke cellen infecteren [2](#page=2). ##### 1.1.4.12 Virale levenscyclus: expressie en replicatie HCV Specifieke replicatiecyclus van het Hepatitis C virus [2](#page=2). ##### 1.1.4.13 Virale levenscyclus: HIV Specifieke replicatiecyclus van het Human Immunodeficiency Virus [2](#page=2). #### 1.1.5 Aantonen van virussen Methoden om virussen aan te tonen en te identificeren zijn essentieel voor diagnose en onderzoek [12](#page=12) [2](#page=2). ### 1.2 Bacteriën #### 1.2.1 Algemene kenmerken en concepten * **Concept van species bij bacteriën**: Het definiëren van een bacterie-species is complex, aangezien bacteriën genetische uitwisseling kunnen ondergaan en zich aanpassen [1](#page=1). * **Taxonomie**: De wetenschap van classificatie en ordening van bacteriën [1](#page=1). * **Artificiële minimale bacterie**: Een concept dat verwijst naar de meest basale levensvatbare bacteriële structuur, waaruit complexere vormen voortkomen [1](#page=1). * **Aanpassingsvermogen**: Bacteriën kunnen hun genexpressie aanpassen aan de omgeving door specifieke sets van genen aan of uit te schakelen. Ze kunnen variëren van hyperactief tot slapend en zelfs tijdelijk "dood" zijn, afhankelijk van omgevingsfactoren [1](#page=1). * **Groeiregulatie en groeivereisten**: Belangrijk voor het begrijpen van de reactie op antibiotica en de kolonisatie van specifieke niches [1](#page=1). * Exponentiële groei: Snelle vermenigvuldiging van bacteriën onder optimale omstandigheden [1](#page=1). * Quorum sensing: Communicatiemechanisme waarbij bacteriën de dichtheid van hun populatie monitoren en hun gedrag hierop afstemmen [1](#page=1). * Biofilm: Gemeenschappen van bacteriën die ingebed zijn in een zelf-geproduceerde matrix, wat bescherming biedt [1](#page=1). * pH- en temperatuursafhankelijkheid: Bacteriële groei is sterk beïnvloed door omgevingsfactoren zoals pH en temperatuur [1](#page=1). * **Genetische mechanismen**: Bacteriën hebben gespecialiseerde genetische mechanismen ontwikkeld om snel te muteren, resistentie te ontwikkelen en virulentie te verhogen [1](#page=1). #### 1.2.2 Virussen vs. Bacteriën Virussen zijn aanzienlijk kleiner dan bacteriën. Bacteriofagen zijn virussen die bacteriën infecteren. Het concept van "sterilisatie door filtratie" met specifieke filtergroottes (0,45 µm tot 0,2 µm) kan bacteriën tegenhouden, maar kleinere virussen kunnen nog steeds door deze filters gaan. Nanofiltratie (15 nm) wordt gebruikt om virusvrij te maken van eiwitten uit bloed, zoals stollingsfactoren [2](#page=2) [5](#page=5). * **Groottevergelijking**: * Virussen: 20 nm tot 100 nm [5](#page=5). * Bacteriën: 0.45 µm tot 0.2 µm [5](#page=5). * Atomen, Proteïnen, Dieren Cellen, Bacteriën, Virussen (van klein naar groot) [5](#page=5). #### 1.2.3 Relevantie voor immuunsysteem en antimicrobiële middelen De specifieke eigenschappen van bacteriën en virussen vormen aangrijpingspunten voor het immuunsysteem en de ontwikkeling van antimicrobiële middelen. Het begrijpen van hun structuur, levenscyclus en aanpassingsvermogen is cruciaal voor het ontwikkelen van effectieve behandelstrategieën [1](#page=1). --- # Virale levenscyclus en interactie met het immuunsysteem Dit gedeelte beschrijft de opeenvolgende stappen van de virale levenscyclus en de mechanismen waarmee het aangeboren immuunsysteem virussen detecteert. ### 2.1 De virale levenscyclus De virale levenscyclus wordt opgedeeld in verschillende stappen, die gedeeltelijk simultaan kunnen verlopen, wat inzicht geeft in de cyclus en mogelijke aangrijpingspunten voor antivirale medicatie [13](#page=13). #### 2.1.1 Adsorptie Adsorptie, de eerste stap, is de interactie tussen een receptor op de cel en een virusligand. De celreceptor kan een complex van koolhydraten, glycoproteïnen of glycolipiden zijn, vaak gerelateerd aan ionpompen. Deze receptor bepaalt de infecteerbaarheid van de cel en wordt beschouwd als een restrictiefactor. Sommige receptoren, zoals sialezuur voor influenza, komen breed tot expressie op de meeste cellen, terwijl andere, zoals CD4 co-receptor CCR5 of CXCR4 voor HIV, slechts op specifieke celtypes voorkomen. Mutaties in de receptor of het ligand kunnen de infecteerbaarheid moduleren. De meeste antivirale vaccins werken door de structuur van het virus die op de receptor bindt, af te dekken met neutraliserende antistoffen, zoals het hepatitis B vaccin dat een recombinant HBs-antigeen bevat [14](#page=14). #### 2.1.2 Penetratiie Na adsorptie moet het virale genoom de cel binnendringen. Bij bacteriofagen wordt het genoom in de cel geïnjecteerd, terwijl bij dierlijke virussen het hele nucleocapside via endocytose of membraanfusie wordt binnengebracht [15](#page=15). ##### 2.1.2.1 Intrede en 'uncoating' van het Influenza A virus Een cruciaal aspect van de virale levenscyclus is dat een vrijgelaten virusdeeltje een volgende targetcel moet kunnen bereiken in een infectieus stadium. Dit vereist een mechanisme dat voorkomt dat het virus blijft kleven aan ongeschikte cellen (receptor specificiteit) en pas begint met 'uitkleden' (uncoating) na het binnendringen van een geschikte cel [16](#page=16). Een schoolvoorbeeld hiervan is influenza. Dit virus bindt aan sialezuurresiduen op oppervlakte-eiwitten van de cel. Aangezien het virus de celmembraan als envelop gebruikt, bevinden deze eiwitten zich ook hierin. Om te voorkomen dat virussen aan elkaar blijven kleven, bevat de envelop van het influenza virus een viraal neuraminidase-enzym. Behandeling met neuraminidase-inhibitoren grijpt hierop aan [16](#page=16). Eenmaal opgenomen in de cel via endocytose, bevindt het virus zich in het zure milieu van het endosoom-lysosoom. Protonen die via het M2-kanaal in de envelop diffunderen, induceren een conformatieverandering van hemagglutinine, waardoor dit een fusogeen eiwit wordt. Hierdoor fuseert de envelop met het membraan van het endosoom, waarna het capside in het cytoplasma vrijkomt. Medicatie gericht op M2-kanaal blokkering kan hierop ingrijpen [16](#page=16). #### 2.1.3 Expressie en replicatie De expressie en replicatie van virale genomen worden bepaald door de aard (RNA/DNA, enkelstrengs/dubbelstrengs) en organisatie van het genoom, wat belangrijke medische implicaties heeft voor therapie, resistentiemechanismen en persistentie [18](#page=18). ##### 2.1.3.1 Expressie * **DNA-virussen:** Het genoom van DNA-virussen wordt meestal in de celkern tot expressie gebracht, net als het gastheergenoom, met dsDNA als template. Partieel dsDNA (klasse VII) of ssDNA (klasse II) wordt eerst omgezet naar dsDNA. Poxvirussen zijn een uitzondering; ondanks een dsDNA-genoom blijven ze in het cytoplasma en moeten ze veel eigen enzymen meebrengen die normaal gesproken nucleair zijn [18](#page=18). * **ssRNA-virussen:** Als het genoom van ssRNA-virussen positief-georiënteerd is (klasse IV), kan het direct functioneren als mRNA en eiwitten produceren [18](#page=18). * **Negatief-streng of dsRNA-genomen:** Deze genomen moeten eerst (deels) worden overgeschreven naar positief-georiënteerd RNA dat als mRNA dient. Hiervoor is een RNA-afhankelijk RNA-polymerase nodig, dat in het virion verpakt moet zijn omdat deze enzymactiviteit in menselijke cellen niet beschikbaar is (#page=17, 18) [17](#page=17) [18](#page=18). * **Retrovirussen (klasse VI):** Het +streng genoom wordt na uncoating niet direct vertaald, maar eerst omgezet in DNA via reverse transcriptie (virale reverse transcriptase is nodig en zit in het virion) en vervolgens geïntegreerd in het gastheergenoom als dsDNA (#page=17, 18) [17](#page=17) [18](#page=18). ##### 2.1.3.2 Replicatie * **DNA-virussen:** Het genoom repliceert meestal in de kern, klassiek zoals het gastheergenoom, met dsDNA als template. ssDNA (klasse II) wordt eerst omgezet naar dsDNA [19](#page=19). * **Uitzonderingen bij DNA-virussen:** Klasse VII virussen zetten een RNA-kopie van het nucleaire DNA-genoom in het cytoplasma om naar een partieel dsDNA-genoom. Poxvirussen blijven, ondanks een dsDNA-genoom, in het cytoplasma en moeten daarom veel eigen enzymen meebrengen [19](#page=19). * **RNA-virussen:** Het genoom wordt door een nieuw aangemaakt RNA-afhankelijk RNA-polymerase (gecodeerd door het virale genoom) overgeschreven. Hierbij kan een grote amplificatie van kopieën plaatsvinden door herhaaldelijk heen-en-weer kopiëren [19](#page=19). * **Retrovirussen (klasse VI):** Het +streng genoom wordt door cellulaire polymerasen overgeschreven van het geïntegreerde dsDNA-proviraal genoom [19](#page=19). #### 2.1.4 Virale PAMPs en sensors Virussen produceren specifieke structuren die kunnen dienen als PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns) voor herkenning door het immuunsysteem (#page=18, 20) [18](#page=18) [20](#page=20). * **Viraal RNA:** * dsRNA in het endosoom is een PAMP voor TLR3 [18](#page=18). * ssRNA in het endosoom is een PAMP voor TLR7 [18](#page=18). * RNA zonder cap in het cytoplasma is een PAMP voor RIG-I [18](#page=18). * dsRNA, ook wanneer verknipt door Dicer tot siRNA in het cytoplasma, wordt herkend door TLR3 (endosoom) en RIG-I [18](#page=18). * **Viraal DNA:** * DNA in het endosoom dat niet gemethyleerd is (ongemethyleerd CpG) is een PAMP voor TLR9 [18](#page=18). * DNA-uiteinden in de kern lijken op dsDNA-breuken [19](#page=19). Naast membraan-RNA receptoren zoals TLR3, zijn er ook cytoplasmatische receptoren zoals RIG-I en inflammasomen. Er zijn ook membraan- (TLR9) en cytoplasmatische DNA-receptoren en inflammasomen. Bij bacteriële infecties, malaria of DNA-virussen kan DNA vrijkomen in het cytoplasma. Het onderscheid tussen endogeen en vreemd DNA door DNA-receptoren is niet altijd gekend. Vrijstelling van endogeen DNA kan ook optreden als 'damage signal' bij celdood [20](#page=20). #### 2.1.5 Virion productie Na replicatie en expressie wordt het virale genoom verpakt in een capside om een nucleocapside te vormen. Dit proces kan leiden tot auto-assembly en maturatie van het virion [23](#page=23). #### 2.1.6 Release De vrijstelling van virions kan gebeuren door 'budding' (uitknoping) van de celmembraan of door lyse (lysis) van de gastheercel. De vrijlating kan beperkt worden doordat het virus blijft hangen aan de geproduceerde cel. Dit kan gebeuren doordat het virus bindt aan [24](#page=24): 1. De receptor: evolutionaire oplossingen hiervoor zijn downregulatie van de receptor (bv. CD4 bij HIV) of afknippen van de receptor (siaalzuur door neuraminidase bij influenza) [24](#page=24). 2. Tetherin: een interferon-induceerbare cellulaire receptor die optreedt als aangeboren verdedigingslijn door virale deeltjes aan de membraan te binden; bij HIV wordt dit effect ongedaan gemaakt door het virale eiwit Vpu [24](#page=24). Een nieuwe cyclus begint wanneer het vrije of celgebonden virus een volgende cel infecteert. Cel-naar-cel transmissie is een belangrijke overdrachtswijze waarbij het virus relatief beschermd is tegen neutraliserende antilichamen, doordat de blootstelling aan het extracellulaire milieu kort of afwezig is [24](#page=24). ### 2.2 Interactie met het immuunsysteem #### 2.2.1 Patroonherkenning door het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem detecteert virussen via specifieke receptoren die PAMPs herkennen. Deze receptoren zijn onder andere Toll-like receptors (TLRs) en RIG-I-like receptors (RLRs) [20](#page=20). * **TLRs:** * TLR3 herkent dsRNA, vaak in endosomen (#page=18, 20) [18](#page=18) [20](#page=20). * TLR7 herkent ssRNA, eveneens vaak in endosomen (#page=18, 20) [18](#page=18) [20](#page=20). * TLR9 herkent ongemethyleerd CpG DNA in endosomen, wat typisch is voor bacteriën en sommige virussen (#page=18, 20) [18](#page=18) [20](#page=20). * **RLRs (zoals RIG-I):** Deze cytoplasmatische receptoren detecteren viraal RNA, met name RNA zonder 5'-cap structuur of dsRNA in het cytoplasma (#page=18, 20) [18](#page=18) [20](#page=20). Bij detectie van viraal materiaal kunnen deze receptoren signaleringscascades activeren, die leiden tot de productie van cytokinen en interferonen [20](#page=20). #### 2.2.2 Interferonen en Interferon-gestimuleerde genen (ISG's) Wanneer een patroonherkenningsreceptor (PAMP-R), zoals een TLR, wordt geactiveerd door een virus, triggert dit de productie van interferonen (IFN). Interferonen zetten op hun beurt de expressie aan van interferon-gestimuleerde genen (ISG's) in dezelfde of in andere cellen (#page=21, 22) [21](#page=21) [22](#page=22). ##### 2.2.2.1 Functie van ISG's ISG's zijn een groep van ongeveer 300 genen waarvan de functies gericht zijn op het blokkeren van virusreplicatie en -infectie. Ze zijn actief tegen zowel RNA- als DNA-virussen. Voorbeelden van ISG's en hun functies zijn [22](#page=22): * **Interferon Inducible Transmembrane Proteins (IFITM):** Blokkeren virusbinding en de vrijlating van virussen uit endosomen [22](#page=22). * **ISG15:** Een ubiquitine-achtig eiwit dat zich kan binden aan andere eiwitten (ISG-ylatie), waardoor hun afbraaktijd verkort wordt [22](#page=22). * **Tetherin:** Voorkomt de vrijlating van virusdeeltjes van de celmembraan. Dit lijkt op de functie van neuraminidase bij influenza, dat helpt bij de loslating van virussen (#page=16, 22) [16](#page=16) [22](#page=22). * **cGAS (cyclic GMP-AMP cyclase):** Een DNA-sensor die de replicatie van zowel RNA- als DNA-virussen blokkeert [22](#page=22). * **RNAseL:** Knipt zowel viraal als cellulair RNA [22](#page=22). * **PKR (Protein Kinase R):** Fosforyleert de eukaryotische translatie-initiatiefactor EIF2A, waardoor de eiwitsynthese wordt stilgelegd [22](#page=22). > **Tip:** Het begrijpen van de interactie tussen virale PAMPs en cellulaire sensors, evenals de rol van interferonen en ISG's, is essentieel voor het begrijpen van zowel de viruspathogenese als de principes achter antivirale therapieën. > **Voorbeeld:** De blokkade van het M2-kanaal in de envelop van influenza virussen door medicatie is een specifiek voorbeeld van een antiviraal aangrijpingspunt dat de uncoating van het virus na endocytose verstoort. Similarly, neuraminidase inhibitors target the release of influenza virions [16](#page=16). --- # Specifieke virale levenscycli en detectiemethoden Dit onderwerp beschrijft gedetailleerde virale levenscycli, waaronder die van bacteriofagen en dierlijke virussen zoals HCV en HIV, en behandelt methoden voor het detecteren van virussen. ### 3.1 Virale levenscycli #### 3.1.1 Bacteriofaag levenscycli Bacteriofagen, virussen die bacteriën infecteren, kennen twee hoofdtypen levenscycli: de lytische en de lysogene cyclus. ##### 3.1.1.1 De lytische levenscyclus De lytische levenscyclus kenmerkt zich door een snelle replicatie van de faag, resulterend in de afbraak van de gastheercel. Deze cyclus kan potentieel gebruikt worden in de ontwikkeling van bacteriofagen als alternatief voor antibiotica. Een uitdaging hierbij is de mogelijke ontwikkeling van resistentie bij bacteriën, bijvoorbeeld door mutaties in de bacteriële receptor die het virus gebruikt voor binding [25](#page=25). In een gesynchroniseerde infectie kunnen de kinetiek van replicatie (soms binnen een half uur) en het aantal vrijgelaten infectieuze deeltjes per cel (burst size) nauwkeurig worden gemeten. Tijdens de replicatie kan onderscheid gemaakt worden tussen vroege eiwitten (enzymen, regulatoren) en late eiwitten (capside-eiwitten) [29](#page=29). ##### 3.1.1.2 De lysogene levenscyclus De lysogene levenscyclus staat de overdracht van faag-DNA naar dochtercellen toe zonder dat dit initieel schade aan de gastheercel veroorzaakt. In deze cyclus wordt een repressor-eiwit van de faag tot expressie gebracht, wat de replicatie van de faag onderdrukt. Wanneer de repressor wordt afgebroken (inductie), kan de faag repliceren [27](#page=27). Belangrijk is dat de lysogene cyclus kan leiden tot transductie van genetisch materiaal, zoals genen voor antibioticaresistentie en toxines. Inductie kan plaatsvinden onder invloed van stressfactoren, zoals antibiotica [27](#page=27). ##### 3.1.1.3 Temperate bacteriofaag Een temperate bacteriofaag kan zowel de lytische als de lysogene levenscyclus doorlopen [27](#page=27). #### 3.1.2 Dierlijke virus levenscycli Dierlijke virussen zijn over het algemeen minder complex dan bacteriofagen omdat ze geen celwand hoeven te penetreren. Hun replicatie verloopt echter trager door de compartimentalisatie van de celkern en het cytoplasma, wat tijdrovend heen-en-weer transport vereist [30](#page=30). ##### 3.1.2.1 Herpesvirussen Bij herpesvirussen vindt penetratie van de cel plaats, gevolgd door uncoating. Het virale genoom wordt naar de celkern getransporteerd waar replicatie en assemblage van DNA plaatsvinden. mRNA wordt naar het cytoplasma getransporteerd voor eiwitsynthese. De gesynthetiseerde eiwitten worden, met behulp van een nucleair lokalisatiesignaal, teruggetransporteerd naar de celkern voor de assemblage van nieuwe virions. Deze nieuwe virions worden vervolgens ingekapseld door het nucleaire membraan, en na nog een budgettering door het cytoplasma, worden ze vrijgegeven [30](#page=30). ##### 3.1.2.2 Influenza (Orthomyxovirus) Influenza, een type orthomyxovirus, is een negatief-streng RNA virus, maar de replicatie ervan vindt plaats in de celkern [30](#page=30). ##### 3.1.2.3 Hepatitis C Virus (HCV) Het hepatitis C virus (HCV) heeft een positief-streng RNA genoom dat na afgifte in het cytoplasma direct wordt vertaald tot één enkel eiwit. Dit eiwit wordt vervolgens (deels autocatalytisch) opgeknipt in structurele eiwitten (core, E1, E2) en niet-structurele eiwitten (NS). Het eiwit NS5B fungeert als een RNA-afhankelijk RNA-polymerase (RdRP) en produceert negatief-streng RNA kopieën, waarop weer positief-streng RNA kopieën worden gesynthetiseerd. Deze dienen als sjablonen voor de productie van meer eiwitten en genomen, die vervolgens worden verpakt in nieuwe virions. De NS-proteasen en het polymerase zijn belangrijke doelwitten voor antivirale medicatie. De replicatie van HCV vindt plaats aan het membraan van het endoplasmatisch reticulum [31](#page=31). ##### 3.1.2.4 Human Immunodeficiency Virus (HIV) De levenscyclus van HIV omvat de volgende stappen [32](#page=32): * **Ligand-receptor herkenning:** Het virus bindt aan specifieke receptoren op de gastheercel [32](#page=32). * **Fusie of endocytose:** Het virale envelop fuseert met het celmembraan, waardoor het nucleocapside in het cytoplasma terechtkomt. Vaak vindt endocytose plaats, waarna fusie van membraan-envelop in een vacuole leidt tot hetzelfde resultaat [32](#page=32). * **Reverse transcriptie:** In het cytoplasma zet het reverse transcriptase (RT) het virale RNA-genoom om in dubbelstrengs DNA (dsDNA). Dit proces is foutgevoelig [32](#page=32). * **Integratie:** Het dsDNA pre-integratiecomplex wordt geïntegreerd in het genoom van de gastheercel door middel van de integrase (IN) activiteit van het virus. De Long Terminal Repeat (LTR) sequenties spelen hierbij een rol [32](#page=32). * **Transcriptie:** Het geïntegreerde provirus wordt getranscribeerd door cellulaire polymerasen, gestimuleerd door de 5' LTR promotoractiviteit. Dit proces verloopt foutloos [32](#page=32). * **Polyadenylatie en splicing:** De 3' LTR faciliteert polyadenylatie. Splicing van het RNA is ook mogelijk [32](#page=32). * **Eiwitproductie en genoom:** Gespliced en ongespliced RNA coderen voor virale eiwitten. Het ongespliced, full-length RNA dient tevens als het genoom voor nieuwe virions [32](#page=32). * **Budding:** Nieuwe virions worden gevormd door budding aan het celmembraan [32](#page=32). > **Tip:** De LTR (Long Terminal Repeat) sequenties zijn cruciaal voor zowel de integratie als de transcriptie van het HIV-genoom [32](#page=32). ### 3.2 Aantonen van virussen Het aantonen van virussen kan onder andere gebeuren door de observatie van een cytopathisch effect (CPE) in geïnfecteerde cellen. Bij dierlijke virussen wordt dit ook wel plaque-vormende eenheden genoemd. Een plaque is een gebied van lysis of celverandering op een celkweek, veroorzaakt door de infectie met virussen. Door seriële verdunningen van het virus kan de titer (concentratie) van infectieuze virussen bepaald worden. Hoge titers resulteren in grotere plaque-formatie of meer plaques dan lage titers [34](#page=34). > **Example:** Het aantonen van virussen middels plaque-assays vereist nauwkeurige verdunningen van het virusmonster om de concentratie infectieuze deeltjes te kwantificeren [34](#page=34). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Bacterie | Een eencellig micro-organisme dat zich kan aanpassen aan diverse omgevingen, variërend van hyperactief tot slapend en tijdelijk niet-actief, en gespecialiseerde genetische mechanismen bezit voor snelle mutatie en ontwikkeling van resistentie. | | Virus | Een obligaat intracellulaire parasiet zonder celstructuur of organellen, dat erfelijk materiaal (RNA of DNA) verpakt in een eiwitmantel (nucleocapside) heeft en voor replicatie afhankelijk is van een gastheercel. | | Virion | Het complete, infectieuze virale deeltje dat bestaat uit genetisch materiaal (RNA of DNA) verpakt in een eiwitmantel (nucleocapside), eventueel omgeven door een membraan (enveloppe). | | Nucleocapside | Het complex dat bestaat uit het genetisch materiaal van een virus (RNA of DNA) samen met structurele eiwitten en nucleïnezuur-bindende eiwitten, en eventueel virale enzymen. | | Enveloppe | Een buitenste membraanlaag rond het nucleocapside van sommige virussen, vaak verkregen uit de gastheercelmembraan tijdens het vrijkomen van het virus, en waarin vaak virale glycoproteinen zijn ingebed. | | Naakt virus | Een virus waarvan het virion alleen uit een nucleocapside bestaat, zonder een extra membraanlaag (enveloppe). Deze virussen zijn doorgaans stabieler tegen omgevingsfactoren. | | Enveloppe virus | Een virus waarvan het virion bestaat uit een nucleocapside omgeven door een lipidemembraan (enveloppe). Deze virussen zijn vaak labieler tegen omgevingsfactoren zoals hitte en detergenten. | | Levenscyclus van een virus | Het volledige proces dat een virus doorloopt vanaf het moment dat het een gastheercel infecteert tot het moment dat nieuwe virusdeeltjes vrijkomen en andere cellen kunnen infecteren. | | Adsorptie (viraal) | De eerste stap in de virale levenscyclus waarbij het virus zich bindt aan specifieke receptoren op het oppervlak van de gastheercel, wat de infecteerbaarheid bepaalt. | | Penetratie (viraal) | Het proces waarbij het virale genoom of het gehele virion de gastheercel binnendringt, wat kan gebeuren door directe injectie, endocytose of membraanfusie. | | Expressie (vireal) | Het proces waarbij de genetische informatie van een virus wordt omgezet in virale eiwitten, wat essentieel is voor de replicatie en opbouw van nieuwe virusdeeltjes. | | Replicatie (viraal) | Het proces waarbij het virale genoom wordt gekopieerd om nieuwe virale genomen te produceren, wat de basis vormt voor de productie van nieuwe virusdeeltjes. | | Pathogen Recognition Receptor (PRR) | Moleculen op immuuncellen die specifieke patronen (Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs) herkennen die typisch zijn voor pathogenen zoals bacteriën en virussen, en zo een immuunrespons activeren. | | Interferon Stimulated Genes (ISG) | Genen die worden geactiveerd door interferonen (een type cytokine) in geïnfecteerde cellen. De producten van deze genen dragen bij aan de antivirale afweer van de cel door de virusreplicatie te remmen. | | Virion productie | Het proces waarbij de componenten van een virus (genoom en eiwitten) worden samengevoegd tot complete, infectieuze virusdeeltjes (virions). | | Release (viraal) | De stap in de virale levenscyclus waarbij de nieuw gevormde virionen de gastheercel verlaten, hetzij door lyse (celbarsting) of door afsnoering (budding) van de celmembraan. | | Lytische levenscyclus | Een virale levenscyclus die resulteert in de snelle replicatie van het virus en de uiteindelijke dood van de gastheercel door lysis. | | Lysogene levenscyclus | Een virale levenscyclus waarbij het virale genoom (vaak een faaggenoom) wordt geïntegreerd in het genoom van de gastheercel (bacterie) en wordt doorgegeven aan dochtercellen zonder de gastheercel onmiddellijk te doden. Dit stadium kan later overgaan in de lytische cyclus. | | Bacteriofaag | Een virus dat specifiek bacteriën infecteert. Bacteriofagen kunnen zowel een lytische als een lysogene levenscyclus doorlopen. | | Dierlijk virus | Een virus dat organismen uit het dierenrijk, inclusief de mens, infecteert. De levenscycli van dierlijke virussen vertonen specifieke kenmerken die verband houden met de complexiteit van dierlijke cellen. | | HCV (Hepatitis C Virus) | Een RNA-virus dat leverontsteking (hepatitis C) veroorzaakt. De replicatie van HCV vindt plaats in het cytoplasma en omvat een positief-streng RNA-genoom dat als mRNA fungeert. | | HIV (Human Immunodeficiency Virus) | Een retrovirus dat AIDS veroorzaakt. HIV heeft een RNA-genoom dat door reverse transcriptase wordt omgezet in DNA, welke vervolgens wordt geïntegreerd in het genoom van de gastheercel. | | Quasispecies | Een populatie van genetisch nauw verwante, maar niet identieke, virusvarianten die binnen een geïnfecteerde gastheer circuleren. Dit fenomeen wordt vaak waargenomen bij RNA-virussen met hoge mutatiesnelheden. | | PAMP (Pathogen-Associated Molecular Pattern) | Moleculaire structuren die aanwezig zijn op pathogenen (virussen, bacteriën, schimmels, parasieten) maar niet op lichaamseigen cellen. PRR's herkennen PAMP's en initiëren een immuunrespons. Voorbeelden zijn viraal dsRNA of bacterieel lipopolysaccharide. | | Cytopathisch effect (CPE) | Veranderingen in het uiterlijk en gedrag van geïnfecteerde cellen, veroorzaakt door virusreplicatie, die zichtbaar kunnen zijn onder de microscoop en gebruikt worden voor de detectie van virale infecties. | | Plaque forming units (PFU) | Een maat voor de concentratie van infectieuze virusdeeltjes in een monster. PFU vertegenwoordigt het aantal kolonies (plaques) dat ontstaat op een kweek van gastheercellen geïnfecteerd met een verdunde virusoplossing. |