02B_Virussen (2).pdf

# Bacteriën en virussen: algemene introductie en eigenschappen Dit deel introduceert bacteriën en virussen, hun celstructuur (of gebrek daaraan), classificatie en algemene eigenschappen, waarbij de aanpassing van bacteriën aan hun omgeving en de levenscyclus van virussen worden belicht [1](#page=1). ## 1. Virussen Virussen worden gekenmerkt door hun status als obligaat intracellulaire parasieten, wat betekent dat ze voor replicatie volledig afhankelijk zijn van een gastheercel. Ze bezitten geen celstructuur of organellen [2](#page=2). ### 1.1 Structuur van een virion Het erfelijk materiaal van virussen kan RNA of DNA zijn, enkel- of dubbelstrengs, en kan bestaan uit één of meerdere chromosomen. Dit genetisch materiaal is verpakt in een eiwitmantel, het nucleocapside [2](#page=2). * **Nucleocapside:** Bestaat uit genetisch materiaal, structurele eiwitten, nucleïnezuur-bindende eiwitten en eventuele enzymen [3](#page=3). * **Naakte virussen:** Het virion bestaat enkel uit een nucleocapside [3](#page=3). * **Virussen met enveloppe:** Het virion bestaat uit een nucleocapside omgeven door een membraan, vaak met glycoproteïnen (receptoren) en matrixproteïnen aan de binnenzijde [3](#page=3). ### 1.2 Grootte van virussen Virussen variëren in grootte van 20 nm tot 100 nm. Ze zijn aanzienlijk kleiner dan bacteriën en dierlijke cellen. Bacteriofagen zijn specifieke virussen die bacteriën infecteren en worden gebruikt in de moleculaire biologie. Een bacteriefilter van 0,45 µm tot 0,2 µm wordt gebruikt voor sterilisatie en kan ook mycoplasma tegenhouden. Nanofiltratie (15 nm) kan worden gebruikt om virussen te scheiden van eiwitten zoals stollingsfactoren (FVIII) [11](#page=11) [4](#page=4). ### 1.3 Classificatie van virussen De indeling van virussen op basis van hun genoom is medisch het meest relevant. Daarnaast is het al dan niet aanwezig zijn van een membraan (enveloppe) ook van medisch belang [6](#page=6). > **Tip:** De studie van bacteriën en virussen is cruciaal omdat het immuunsysteem en antimicrobiële middelen vaak aangrijpen op specifieke kenmerken van deze micro-organismen [1](#page=1). #### 1.3.1 Indeling op basis van genoomtype Virussen kunnen worden ingedeeld op basis van de aard van hun genoom (DNA of RNA) en de structuur daarvan (enkel- of dubbelstrengs) [10](#page=10). * **dsDNA-virussen:** Voorbeelden zijn Poxviridae, Herpesviridae, Adenoviridae, Polyomaviridae en Papillomaviridae [10](#page=10). * **ssDNA-virussen:** Anellovirus en Parvoviradae [10](#page=10). * **dsRNA-virussen:** Reoviridae [10](#page=10). * **ssRNA-virussen:** Deze worden verder onderverdeeld in positieve-sense en negatieve-sense RNA-virussen [10](#page=10). * **ssRNA (-):** Rhabdoviridae, Filoviridae, Paramyxoviridae, Orthomyxoviridae, Bunyaviridae, Arenaviridae, Deltavirus [10](#page=10). * **ssRNA (+):** Picornaviridae, Calciviridae, Hepevirus, Astroviridae, Coronaviridae, Flaviviridae, Togaviridae [10](#page=10). * **Retrovirussen:** Deze bevatten een RNA-genoom maar repliceren via een DNA-intermediair dankzij reverse transcriptase. Hepadnaviridae (Hepatitis B) is een voorbeeld [10](#page=10). #### 1.3.2 Belang van genoomtype en membraan Het genoomtype bepaalt de replicatiestrategie van het virus en beïnvloedt eigenschappen zoals mutatiesnelheid. Het al dan niet aanwezig zijn van een membraan (enveloppe) beïnvloedt de stabiliteit van het virus en de manier waarop het zich verspreidt en het immuunsysteem wordt aangepakt [7](#page=7) [8](#page=8) [9](#page=9). ### 1.4 Eigenschappen van virussen De eigenschappen van virussen verschillen aanzienlijk tussen naakte en ingepakte (enveloppe) virussen [7](#page=7) [8](#page=8). #### 1.4.1 Eigenschappen van naakte virussen * **Vrijkomst:** Komen vrij door lyse van de geïnfecteerde cel, wat leidt tot de dood van de cel [7](#page=7). * **Stabiliteit:** Zijn relatief stabiel tegenover temperatuur, zuren, detergenten en uitdroging [7](#page=7). * **Gevolgen:** * Verspreiden zich gemakkelijk [7](#page=7). * Blijven infectieus bij uitdroging [7](#page=7). * Overleven passage door de zure maag en basische darminhoud, en zelfs riolen [7](#page=7). * Humorale immuniteit volstaat vaak voor eliminatie, omdat geïnfecteerde cellen afsterven, waardoor minder tussenkomst van cytotoxische cellen nodig is [7](#page=7). #### 1.4.2 Eigenschappen van enveloppe virussen * **Vrijkomst:** Komen vrij door afsnoering (en eventueel lyse) van de geïnfecteerde cel, die niet noodzakelijk sterft [8](#page=8). * **Samenstelling membraan:** Het membraan bevat glycoproteïnen, zowel virale als cellulaire eiwitten [8](#page=8). * **Stabiliteit:** Zijn labiel ten opzichte van temperatuur, zuren, detergenten en uitdroging [8](#page=8). * **Gevolgen:** * Verspreiden zich minder gemakkelijk en via grote druppels, bloed of seksueel contact [8](#page=8). * Zijn niet meer infectieus bij uitdroging [8](#page=8). * Overleven passage door het maag-darmkanaal niet [8](#page=8). * Humorale en cellulaire immuniteit zijn nodig vanwege de mogelijke intracellulaire persistentie. Cytotoxische cellen zijn essentieel voor eliminatie [8](#page=8). * Deze gevoeligheid voor detergenten maakt inactivatie van virussen in bloedeiwitten (zoals factor VIII) mogelijk met een zeepbehandeling (solvens/detergens methode), wat naakte virussen niet aantast [8](#page=8). #### 1.4.3 Specifieke eigenschappen van RNA-virussen RNA-virussen zijn in vergelijking met DNA-virussen kleiner in genoomgrootte, muteren makkelijker en kunnen aanleiding geven tot quasispecies. Door hun replicatie, die afhankelijk is van een viraal gecodeerd RNA-afhankelijk RNA-polymerase, maken ze frequenter fouten bij het overschrijven, wat de variabiliteit verhoogt [9](#page=9). * **Quasispecies:** Bij infectie met een RNA-virus, zoals HIV, kunnen al snel na overdracht varianten ontstaan. Initieel zijn sequenties gelijk, maar na verloop van tijd ontwikkelen zich diverse virussen (quasispecies) binnen één gastheer. De dominante sequentie kan veranderen door bijvoorbeeld immuunrespons of antivirale therapie [9](#page=9). ### 1.5 Historische context van virusonderzoek * In de 19e eeuw werden filtreerbare agentia ontdekt die voldeden aan de postulaten van Koch [11](#page=11). * Voor de Tweede Wereldoorlog verschenen de eerste elektronenmicroscoopbeelden van virussen [11](#page=11). * De studie van bacteriophagen lag aan de basis van de moleculaire biologie [11](#page=11). * In 1949 werd polio-virus gekweekt in celcultuur [11](#page=11). * In 1957 werd Echo virus 9 geïdentificeerd als oorzaak van epidemische meningitis [11](#page=11). * In 1970 werd reverse transcriptase ontdekt (Nobelprijs 1975) [11](#page=11). * In 1971 stimuleerde de Amerikaanse 'War on Cancer' virologisch onderzoek [11](#page=11). * In 1976 werd de eerste complete nucleotidensekwentie van een RNA-genoom (MS2 bacteriofaag) gepubliceerd door Walter Fiers [11](#page=11). * In 1978 volgde de eerste complete nucleotidensekwentie van een DNA-genoom (SV40 virus) eveneens door Walter Fiers [11](#page=11). * De ontdekking van HIV in 1983 leidde tot een tweede boost in virologisch onderzoek (Nobelprijs 2008) [11](#page=11). * In 1994 werd humaan herpesvirus 8 (HHV8) ontdekt [11](#page=11). * In 2002 werd het genoom van SARS-CoV-1 binnen zes maanden na ontdekking gekend, met een beschikbare diagnostische test [11](#page=11). * In 2012 werden mutaties voor de overdracht van influenza H5N1 tussen zoogdieren onderzocht [11](#page=11). * In 2019 was het genoom van SARS-CoV-2 na één maand bekend met een diagnostische test [11](#page=11). * In 2024 werden uitbraken van een nieuwe mpox variant gemeld [11](#page=11). ## 2. Bacteriën Bacteriën zijn eencellige organismen met een relatief eenvoudige structuur, maar met een indrukwekkend aanpassingsvermogen aan uiteenlopende omgevingen [1](#page=1). ### 2.1 Aanpassing aan de omgeving Bacteriën kunnen hun metabolisme en genexpressie aanpassen aan de eisen van hun omgeving [1](#page=1). * **Groeiregulatie en vereisten:** Belangrijk om te begrijpen hoe bacteriën reageren op antibiotica en gedijen in specifieke niches. Dit omvat exponentiële groei, quorum sensing, biofilmvorming, en afhankelijkheid van pH en temperatuur [1](#page=1). * **Omschakelen tussen toestanden:** Bacteriën kunnen omschakelen van hyperactieve naar slapende toestanden, en zelfs tijdelijk als "dood" worden beschouwd, afhankelijk van omgevingsfactoren [1](#page=1). ### 2.2 Genetische mechanismen Naast hun aanpassingsvermogen hebben bacteriën speciale genetische mechanismen ontwikkeld [1](#page=1): * **Mutatie:** Snel muteren om zich aan te passen aan veranderende omstandigheden [1](#page=1). * **Resistentie en virulentie:** Snel resistentie tegen antimicrobiële middelen en virulentie-eigenschappen ontwikkelen [1](#page=1). > **Tip:** Het begrijpen van bacteriële groei-regulatie en hun genetische flexibiliteit is essentieel voor de ontwikkeling van effectieve bestrijdingsstrategieën, zoals antibiotica [1](#page=1). --- # Virale levenscyclus: stadia en mechanismen De virale levenscyclus beschrijft de reeks gebeurtenissen die een virus doorloopt om zich in een gastheercel te repliceren en nieuwe virions te produceren [12](#page=12). ## 2. Virale levenscyclus: stadia en mechanismen ### 2.1 Het belang van de virale levenscyclus De virale levenscyclus wordt opgedeeld in verschillende fasen, die deels simultaan kunnen verlopen. Deze fasen bieden inzicht in de cyclus en potentiële aangrijpingspunten voor antivirale medicatie [12](#page=12). ### 2.2 Adsorptie: binding aan de gastheercel #### 2.2.1 Receptor-virusligand interactie Adsorptie is het proces waarbij een virus zich bindt aan specifieke receptoren op het oppervlak van een gastheercel. Deze receptoren kunnen koolhydraten, glycoproteïnen of glycolipiden zijn en fungeren vaak als ionkanalen. De aanwezigheid van specifieke receptoren bepaalt de infecteerbaarheid van een cel en wordt beschouwd als een restrictiefactor [13](#page=13). * **Brede expressie van receptoren:** Sommige receptoren, zoals sialezuur voor influenza, komen op veel celtypen voor [13](#page=13). * **Beperkte expressie van receptoren:** Andere receptoren komen slechts op specifieke celtypes voor, zoals CD4 en de co-receptoren CCR5 of CXCR4 voor HIV [13](#page=13). Mutaties in zowel de receptor als de virusligand kunnen de infecteerbaarheid moduleren. Antivirale vaccins werken vaak door de structuur van de virale component die aan de receptor bindt, te neutraliseren met antistoffen. Een voorbeeld hiervan is het hepatitis B-vaccin dat een recombinant HBs-antigeen bevat [13](#page=13). ### 2.3 Penetratie: het binnendringen van de cel #### 2.3.1 Mechanismen van genoomoverdracht Na adsorptie moet het virale genoom de cel binnendringen [14](#page=14). * **Bacteriofagen:** Injecteren hun genoom direct in de bacteriecel door de celwand heen [14](#page=14). * **Dierlijke virussen:** Brengen hun nucleocapside binnen via endocytose of membraanfusie [14](#page=14). #### 2.3.2 Uncoating en specifieke voorbeelden Uncoating is het proces waarbij het virale genoom uit het virion wordt vrijgegeven nadat het de cel is binnengedrongen [15](#page=15). * **Influenza A virus:** Dit virus bindt aan sialezuurresiduen op oppervlakte-eiwitten van de cel. Het virale neuraminidase-enzym in de envelop voorkomt dat virussen aan elkaar blijven kleven. Medicatie met neuraminidase-inhibitoren is hierop gericht. Na endocytose en opname in het endosoom, waar de pH daalt, treden protonen via het M2-kanaal de envelop binnen. Dit induceert een conformationele verandering in hemagglutinine, waardoor het fuseert met het endosoommembraan. Hierdoor komt het capside vrij in het cytoplasma. M2-kanaalblokkerende medicatie is een toepassing hiervan [15](#page=15). Het is essentieel dat een virus na vrijlating een geschikte doelcel kan bereiken in een infectief stadium. Daarom zijn moleculaire mechanismen aanwezig die voorkomen dat het virus blijft kleven aan ongeschikte cellen en ervoor zorgen dat het pas "uitkleedt" na het binnendringen van een geschikte cel [15](#page=15). ### 2.4 Expressie en replicatie: vermenigvuldiging van het virale genetische materiaal #### 2.4.1 Bepalende factoren van expressie en replicatie De aard (RNA/DNA, enkel- of dubbelstrengs) en organisatie van het virale genoom bepalen de replicatie en expressie. Dit heeft belangrijke medische implicaties voor therapie, resistentiemechanismen en persistentie [17](#page=17). #### 2.4.2 Expressie van virale genomen * **DNA-virussen:** Het genoom wordt meestal in de kern tot expressie gebracht, net als het gastheergenoom, met dsDNA als template. Partieel dsDNA (klasse VII) of ssDNA (klasse II) wordt eerst omgezet naar dsDNA. Pokkenvirussen zijn een uitzondering: ondanks een dsDNA genoom repliceren ze in het cytoplasma en moeten ze eigen enzymen meebrengen die normaal gesproken nucleair zijn in zoogdiercellen [17](#page=17). * **ssRNA-virussen:** Positief-georiënteerde ssRNA-genomen (klasse IV) kunnen direct als mRNA functioneren en leiden tot eiwitproductie. Negatief-strengs of dsRNA-genomen moeten eerst (deels) worden overgeschreven naar positief-georiënteerd RNA om als mRNA te dienen. Hiervoor is een RNA-afhankelijk RNA polymerase nodig, dat in het virion aanwezig moet zijn omdat dit enzym in menselijke cellen niet beschikbaar is [16](#page=16) [17](#page=17). * **Retrovirussen (klasse VI):** Het +streng genoom wordt na uncoating niet direct vertaald in eiwitten, maar eerst omgezet naar DNA via reverse transcriptie en vervolgens geïntegreerd in het gastheergenoom als dsDNA [17](#page=17). #### 2.4.3 Replicatie van virale genomen * **DNA-virussen:** Het genoom repliceert meestal in de kern, zoals het gastheergenoom, met dsDNA als template. ssDNA (klasse II) wordt eerst omgezet naar dsDNA. Klasse VII virussen zetten een RNA-kopie van het nucleaire DNA-genoom om in een partieel dsDNA-genoom in het cytoplasma. Pokkenvirussen repliceren ondanks hun dsDNA genoom in het cytoplasma en moeten daarom eigen enzymen meebrengen [18](#page=18). * **RNA-virussen:** Het genoom wordt gerepliceerd door een RNA-afhankelijk RNA polymerase, dat nieuw wordt aangemaakt en gecodeerd wordt door het virale genoom. Dit proces kan leiden tot een grote amplificatie van kopieën door heen-en-weer kopiëren [18](#page=18). * **Retrovirussen (klasse VI):** Het +streng genoom wordt door cellulaire polymerasen van het geïntegreerde dsDNA-provirusgenoom overgeschreven [18](#page=18). #### 2.4.4 Viraal-specifieke structuren als antivirale targets Verschillende virale structuren kunnen dienen als targets voor antivirale medicatie. Dit omvat met name virale RNA- en DNA-moleculen die worden herkend door de aangeboren immuunrespons [17](#page=17) [18](#page=18). * **DNA in endosoom (ongemethyleerd CpG):** Herkend als PAMP voor TLR9 [17](#page=17). * **ssRNA in endosoom:** Herkend als PAMP voor TLR7 [17](#page=17). * **RNA zonder cap in cytoplasma:** Herkend als PAMP voor RIG-I [17](#page=17). * **dsRNA:** Herkend door TLR3 (in endosoom) en RIG-I. Het wordt door Dicer verknipt tot siRNA in het cytoplasma. dsRNA (siRNA) is ook een antiviraal target [17](#page=17) [18](#page=18). * **DNA-uiteinden in de kern:** Lijken op dsDNA-breuken en worden waarschijnlijk gedetecteerd [18](#page=18). ### 2.5 Innate immuunrespons: herkenning en activering #### 2.5.1 Pathogen recognition receptoren Naast membraangebonden RNA-receptoren (TLR3) zijn er ook cytoplasmatische receptoren zoals RIG-I en inflammasomen. Er zijn ook membraangebonden (TLR9) en cytoplasmatische DNA-receptoren. Virale RNA-moleculen (dsRNA, non-capped RNA) en DNA worden herkend door PAMP-receptoren [19](#page=19). #### 2.5.2 Interferon-respons PAMP-receptoren (zoals TLR's) triggeren interferonen (IFN). Interferonen zetten de expressie aan van interferon-gestimuleerde genen (ISG), die virusreplicatie blokkeren. ISG's zijn actief tegen zowel RNA- als DNA-virussen [20](#page=20) [21](#page=21). * **Voorbeelden van ISG's:** * **IFITM:** Blokkeren virusbinding en de vrijlating van virussen uit endosomen [21](#page=21). * **ISG15:** Een ubiquitin-achtig eiwit dat zich hecht aan andere eiwitten (ISG-ylation), waardoor hun afbraaktijd verkort wordt [21](#page=21). * **Tetherin:** Voorkomt de vrijlating van virussen van het celmembraan. Dit wordt bij HIV tenietgedaan door het virale eiwit Vpu [21](#page=21) [23](#page=23). * **cGAS (cyclic GMP-AMP cyclase):** Een DNA-sensor die virusreplicatie blokkeert [21](#page=21). * **RNAseL:** Knipt viraal en cellulair RNA [21](#page=21). * **PKR:** Fosforyleert de eukaryotische translation initiation factor EIF2A, waardoor de eiwitsynthese wordt stilgelegd [21](#page=21). ### 2.6 Virion productie: assemblage van nieuwe virusdeeltjes Het virale genoom wordt verpakt in een capside, wat resulteert in een nucleocapside. Dit proces kan auto-assemblage omvatten, gevolgd door maturatie van het virion [22](#page=22). ### 2.7 Release: de verspreiding van nieuwe virions #### 2.7.1 Mechanismen van vrijlating Nieuwe virions worden vrijgegeven door middel van budding (uitstulping van het celmembraan) of door lyse (lysis) van de gastheercel [23](#page=23). #### 2.7.2 Beperkingen van vrijlating en transmissie De vrijlating kan beperkt worden doordat het virus blijft hangen aan de gastheercel [23](#page=23). 1. **Binding aan receptoren:** Virussen kunnen blijven hangen aan receptoren op de cel. Evolutionaire oplossingen hiervoor zijn de downregulatie van de receptor (bv. CD4 bij HIV) of het afknippen van de receptor (bv. sialezuur door neuraminidase bij influenza) [23](#page=23). 2. **Binding aan Tetherin:** Interferon-geïnduceerde cellulaire receptoren zoals tetherin treden op als verdedigingslinie door virale partikels aan het membraan te binden. Bij HIV wordt dit ongedaan gemaakt door het virale eiwit Vpu [23](#page=23). Nieuwe cycli van infectie treden op wanneer vrije of celgebonden virussen volgende cellen infecteren. Cel-naar-cel transmissie is een belangrijke overdrachtswijze die het virus relatief beschermt tegen neutraliserende antilichamen, omdat de blootstelling aan het extracellulaire milieu kort of afwezig is [23](#page=23). ### 2.8 Specifieke virale levenscycli #### 2.8.1 Lytische levenscyclus van bacteriofagen De lytische levenscyclus verloopt snel en resulteert in de afsterving van de bacterie. Dit proces toont potentieel voor gebruik als antibiotherapie, hoewel resistentie kan ontstaan door mutaties in bacteriële receptoren [24](#page=24). #### 2.8.2 Temperate levenscyclus van bacteriofagen De lysogene levenscyclus maakt overdracht naar dochtercellen mogelijk zonder schade aan de gastheercellen. Een repressor-eiwit van de faag wordt tot expressie gebracht, wat replicatie van de faag onderdrukt. Bij inductie wordt de repressor afgebroken. Dit proces is belangrijk voor de transductie van antibioticaresistentie en toxines en kan geïnduceerd worden door antibiotische stress [26](#page=26). #### 2.8.3 Bacteriofaag replicatie kinetiek In gesynchroniseerde infecties kan de kinetiek van replicatie (soms binnen een half uur) en het aantal vrijgegeven infectieuze partikels per cel (burst size) gemeten worden. Er kan onderscheid gemaakt worden tussen de expressie van vroege (enzymen, regulatoren) en late (capside) eiwitten [28](#page=28). #### 2.8.4 Levenscyclus van dierlijke virussen Dierlijke virussen zijn vaak minder complex dan bacteriofagen omdat ze geen celwand hoeven te penetreren. Ze groeien doorgaans trager vanwege de compartimentalisatie tussen kern en cytoplasma in eukaryote cellen [29](#page=29). * **Herpesvirussen:** Na penetratie en uncoating verplaatst het genoom zich naar de kern voor replicatie en packaging. Expressie van mRNA vindt plaats in het cytoplasma, gevolgd door eiwitsynthese en transport van eiwitten naar de kern. Packaging vindt plaats in de kern, waarna virions via het nucleaire membraan en het cytoplasma worden vrijgegeven [29](#page=29). * **Influenza virus (orthomyxovirus):** Ondanks een negatief-strengs RNA genoom, vindt de replicatie plaats in de kern [29](#page=29). #### 2.8.5 Expressie en replicatie van Hepatitis C virus (HCV) HCV heeft een positief-strengs RNA genoom dat na vrijlating in het cytoplasma wordt vertaald tot één eiwit. Dit eiwit wordt vervolgens (deels autocatalytisch) geknipt in structurele (core, E1, E2) en niet-structurele eiwitten (NS). Het NS5B-eiwit is het RNA-afhankelijk RNA polymerase (RdRP) dat negatief-strengs kopieën aanmaakt, waarop nieuwe positief-strengs kopieën worden gesynthetiseerd voor verpakking in nieuwe virions. De NS-proteasen en het polymerase zijn doelwitten van antivirale medicatie. De replicatie van HCV vindt plaats nabij het membraan van het endoplasmatisch reticulum [30](#page=30). #### 2.8.6 Levenscyclus van HIV De levenscyclus van HIV omvat [31](#page=31): * Ligand-receptor herkenning [31](#page=31). * Fusie van de virale envelop met celmembranen, waardoor het nucleocapside in het cytoplasma terechtkomt (vaak via endocytose met daaropvolgende membraanfusie) [31](#page=31). * In het cytoplasma zet reverse transcriptase (RT) het RNA genoom om naar DNA, vaak met fouten [31](#page=31). * Vorming van een dsDNA pre-integratiecomplex [31](#page=31). * Integratie in het gastheergenoom door integrase (IN), waarbij de LTR (long terminal repeat) sequenties een rol spelen [31](#page=31). * Transcriptie van het provirus door cellulaire polymerasen, met gebruikmaking van de 5' LTR als promotor, wat foutloos verloopt [31](#page=31). * Polyadenylatie via de 3' LTR, met mogelijke splicing [31](#page=31). * Gespliced en ongespliced RNA codeert voor eiwitten; het ongespliced (full length) RNA dient ook als genoom [31](#page=31). * Budding via het celmembraan [31](#page=31). --- # Aantonen van virussen en immuunrespons Dit onderdeel behandelt methoden voor het detecteren van virussen en de rol van het aangeboren immuunsysteem bij de bestrijding ervan. ### 3.1 Aantonen van virussen Het aantonen van virussen kan plaatsvinden door hun effecten op gastheercellen zichtbaar te maken. Twee veelgebruikte methoden hiervoor zijn plaque-vormende eenheden en cytopathisch effect [33](#page=33). * **Plaque-vormende eenheden (PFU):** Deze methode wordt toegepast bij virussen die dierlijke cellen kunnen lyseren (stukmaken). Door een verdunde suspensie van virusdeeltjes op een kweek van gastheercellen te brengen, kunnen de virussen zich repliceren en cellen doden. De gebieden waar de cellen zijn afgestorven, vormen 'plaques' die zichtbaar gemaakt kunnen worden. Het aantal plaques is gerelateerd aan de initiële virusconcentratie, waarbij een hogere titer resulteert in meer plaques [33](#page=33). * **Cytopathisch effect (CPE):** Dit verwijst naar de zichtbare veranderingen in gastheercellen die veroorzaakt worden door een virale infectie. Deze veranderingen kunnen variëren en omvatten onder andere celvervorming, lyse, of de vorming van syncytia (meerkernige cellen). Het CPE kan een indicatie geven van de aanwezigheid en activiteit van een virus [33](#page=33). ### 3.2 Immuunrespons tegen virussen Het aangeboren immuunsysteem speelt een cruciale rol bij de eerste afweer tegen virale infecties door middel van diverse sensoren en effector mechanismen [19](#page=19). #### 3.2.1 Pathogen recognition receptors (PAMP-R) Het aangeboren immuunsysteem detecteert viraal materiaal via zogenaamde Pathogen Recognition Receptors (PRRs) die PAMP's (Pathogen-Associated Molecular Patterns) herkennen. Deze PAMP's zijn virusspecifieke structuren die als merktekens dienen [19](#page=19). * **RNA detectie:** Verschillende virale RNA-structuren worden herkend door PRR's. * dsRNA wordt gedetecteerd door TLR3, zowel op het membraan van het endosoom als intracellulair door RIG-I. dsRNA kan ook door Dicer in het cytoplasma worden geknipt tot siRNA [17](#page=17) [19](#page=19). * RNA zonder cap-structuur in het cytoplasma wordt herkend door RIG-I [17](#page=17). * Positief-georiënteerd ssRNA kan direct als mRNA functioneren, terwijl negatief-streng of dsRNA genomen eerst omgeschreven moeten worden naar positief-georiënteerd RNA door een viraal RNA-afhankelijk RNA polymerase [17](#page=17). * **DNA detectie:** Viraal DNA in het endosoom, specifiek ongemetyleerd CpG-DNA, wordt herkend door TLR9. Er zijn ook cytoplasmatische DNA receptoren, zoals de DNA sensor en inflammasomen, die DNA kunnen detecteren. Het onderscheid tussen endogeen en vreemd DNA is niet altijd duidelijk, vooral bij celdood waarbij endogeen DNA wordt vrijgegeven [17](#page=17) [19](#page=19). #### 3.2.2 Signaaltransductie en ontstekingsmediatoren De activatie van PAMP-R's leidt tot signaaltransductiecascade's die de expressie van verschillende eiwitten stimuleren [19](#page=19). * **Interferon (IFN) inductie:** TLR's en andere PAMP-R's triggeren de productie van interferonen (IFN's). Specifieke receptoren, zoals TLR3, TLR7, TLR9 en RIG-I, zijn betrokken bij deze inductie. IFN's zijn cruciaal voor de antivirale respons [19](#page=19) [20](#page=20). * **Andere signaalwegen:** De signaaltransductie kan ook leiden tot de activatie van NF-kB, wat de productie van pro-inflammatoire cytokines zoals IL-1, IL-6 en TNF stimuleert, en van Caspase-1, wat leidt tot de activatie van IL-1. IRF3/7 wordt geïnduceerd, wat de productie van interferonen verder bevordert [19](#page=19). #### 3.2.3 Innate immune effector mechanismen: Interferon-stimulated genes (ISG) Interferonen, met name type I en type III IFN, induceren de expressie van een set van ongeveer 300 Interferon-Stimulated Genes (ISG's). Deze genen coderen voor eiwitten die gericht zijn op het blokkeren van virusreplicatie en zijn effectief tegen zowel RNA- als DNA-virussen [21](#page=21). Voorbeelden van ISG's en hun functies: * **Interferon inducible transmembrane proteins (IFITM):** Blokkeren virusbinding aan cellen en het vrijkomen van virussen uit endosomen [21](#page=21). * **ISG15:** Een ubiquitine-achtig eiwit dat zich kan hechten aan andere eiwitten (ISG-ylation) en zo hun afbraaktijd verkort [21](#page=21). * **Tetherin:** Voorkomt de uitrijping en loslating van virale deeltjes van het celmembraan [21](#page=21). * **cGAS (cyclic GMP-AMP cyclase):** Een DNA-sensor die virusreplicatie blokkeert [21](#page=21). * **RNAseL:** Knipt zowel viraal als cellulair RNA [21](#page=21). * **PKR:** Fosforyleert de eukaryote translatie-initiatiefactor EIF2A, waardoor de eiwitsynthese wordt stilgelegd [21](#page=21). > **Tip:** Begrijpen hoe virussen hun replicatiecyclus initiëren (bv. klasse van het genoom) is cruciaal voor het begrijpen van de viraal-specifieke structuren die als PAMP's kunnen fungeren [17](#page=17). > **Tip:** De diverse sensoren voor viraal RNA en DNA, zoals TLR's en RIG-I, zijn essentieel voor het activeren van de aangeboren immuunrespons [17](#page=17) [19](#page=19). > **Tip:** Interferonen en de daaruit voortvloeiende ISG's vormen een breed spectrum van antivirale mechanismen die de virusreplicatie op meerdere fronten kunnen aanvallen [20](#page=20) [21](#page=21). --- ## 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 | |------|------------| | Bacteriën | Eencellige micro-organismen zonder celkern, die zich kunnen aanpassen aan diverse omgevingen en zich vermenigvuldigen door celdeling. Ze kunnen verschillende rollen vervullen, zoals nuttig, onschadelijk of pathogeen. | | Virussen | Obligaat intracellulaire parasieten die geen eigen celstructuur of organellen bezitten. Ze bestaan uit erfelijk materiaal (RNA of DNA) verpakt in een eiwitmantel (nucleocapside), en hebben een gastheercel nodig voor replicatie. | | Nucleocapside | Het deel van een virusdeeltje dat bestaat uit het genetisch materiaal (genoom) van het virus, omgeven door structurele eiwitten en nucleïnezuur-bindende eiwitten. | | Virion | Een volledig virusdeeltje dat infectieus is. Het kan bestaan uit een nucleocapside (naakt virus) of een nucleocapside omgeven door een membraanlaag (enveloppe virus). | | Enveloppe | Een buitenste membraanlaag rondom het nucleocapside van bepaalde virussen, afkomstig van de gastheercelmembraan. Deze enveloppe bevat vaak virale glycoproteïnen en kan de stabiliteit en interactie met de gastheercel beïnvloeden. | | Genoom | Het complete genetische materiaal van een organisme of virus, bestaande uit DNA of RNA, dat alle erfelijke informatie bevat die nodig is voor de ontwikkeling en voortplanting. | | Lyse | Het proces waarbij een cel, zoals een bacteriële cel of een geïnfecteerde dierlijke cel, uiteenvalt of barst, vaak als gevolg van een virale infectie of cellulaire schade. | | Adsorptie | De eerste stap in de virale levenscyclus waarbij een virusdeeltje zich bindt aan specifieke receptoren op het oppervlak van een gastheercel, wat essentieel is voor infectie. | | Penetrati | Het proces waarbij een virus, na adsorptie, de gastheercel binnendringt. Dit kan gebeuren via directe injectie van het genoom, endocytose of fusie van de virale enveloppe met de celmembraan. | | Replicatie | Het proces waarbij een virus zijn genetisch materiaal kopieert en nieuwe virale componenten produceert, zodat er nieuwe virusdeeltjes kunnen worden gevormd. Dit gebeurt binnen de gastheercel. | | Expressie | Het proces waarbij de genetische informatie van een virus wordt omgezet in functionele eiwitten, die essentieel zijn voor de virale levenscyclus, replicatie en structurele opbouw. | | Cytopathisch effect (CPE) | Zichtbare veranderingen in gastheercellen veroorzaakt door een virale infectie. Dit kan variëren van celvervorming en -lysis tot de vorming van syncytia (meerkernige cellen). | | Interferonen (IFN) | Een groep eiwitten die door immuuncellen worden geproduceerd als reactie op virale infecties. Interferonen stimuleren antivirale responsen in andere cellen en moduleren de immuunfunctie. | | Virostatica | Geneesmiddelen die specifiek de replicatie van virussen remmen of blokkeren, vaak door in te grijpen op specifieke stappen in de virale levenscyclus. | | Quasispecies | Een populatie van genetisch nauw verwante maar niet identieke virussen binnen een gastheer. Dit fenomeen treedt vaak op bij virussen met een hoge mutatiesnelheid, zoals RNA-virussen. |