02B_Virussen.pdf

# Bacteriën en virussen: basisconcepten en kenmerken Dit onderwerp verkent de fundamentele eigenschappen van bacteriën en virussen, inclusief hun structuur, classificatie, levenscycli en interacties met gastheercellen, met nadruk op de aspecten die relevant zijn voor het immuunsysteem en antimicrobiële middelen [1](#page=1). ### 1.1 Virussen Virussen worden gekenmerkt als obligaat intracellulaire parasieten die voor replicatie afhankelijk zijn van een gastheercel. Ze bezitten geen celstructuur of organellen en hun erfelijk materiaal bestaat uit RNA of DNA (enkel- of dubbelstrengs), georganiseerd in één of meer chromosomen, omgeven door structurele eiwitten en enzymen. Dit genetisch materiaal, samen met eiwitten en nucleïnezuur bindende eiwitten, vormt het nucleocapside. Virussen kunnen naakt zijn, waarbij het virion uitsluitend uit het nucleocapside bestaat, of een enveloppe hebben, bestaande uit een membraan met glycoproteïnen en matrix-eiwitten rondom het nucleocapside [2](#page=2) [3](#page=3). #### 1.1.1 Structuur en grootte De grootte van virussen varieert van 20 tot 100 nanometer (nm), wat hen kleiner maakt dan bacteriën en hen onderscheidt van deeltjes zoals eiwitten en atomen. Bacteriële filters, met poriegroottes van 0,45 µm tot 0,2 µm, worden gebruikt voor sterilisatie en houden ook mycoplasma tegen. Nanofiltratie, met een grootte van 15 nm, wordt gebruikt om eiwitten uit bloed, zoals stollingsfactoren (FVIII), virusvrij te maken. Voorbeelden van virussen zoals coronavirus, influenza en bacteriofaag T4 illustreren de diversiteit in uiterlijk [4](#page=4) [5](#page=5). #### 1.1.2 Classificatie De indeling van virussen op basis van hun genoom is medisch het meest relevant. Naast het type genoom (RNA of DNA) is ook de aanwezigheid van een membraan (enveloppe) van belang voor medische classificatie [6](#page=6). #### 1.1.3 Eigenschappen van virussen ##### 1.1.3.1 Eigenschappen van naakte virussen Naakte virussen komen vrij door lyse van de geïnfecteerde cel, waarbij de cel sterft. Ze zijn relatief stabiel ten opzichte van temperatuur, zuren, detergenten en uitdroging. Dit leidt ertoe dat ze zich gemakkelijk verspreiden, infectieus blijven na uitdroging, en overleven in zure maag- en basische darmomgevingen. Humorale immuniteit (antilichamen) is vaak voldoende om naakte virussen te bestrijden, aangezien de geïnfecteerde cellen afsterven en er minder nood is aan cytotoxische cellen [7](#page=7). ##### 1.1.3.2 Eigenschappen van virussen met enveloppe Virussen met een enveloppe komen vrij door afsnoering van de geïnfecteerde cel, die niet noodzakelijk sterft. Hun membraan bevat virale en cellulaire glycoproteïnen. Ze zijn labiel ten opzichte van temperatuur, zuren, detergenten en uitdroging. Hierdoor verspreiden ze zich minder gemakkelijk (via grote druppels, bloed, seksueel contact), zijn ze niet infectieus na uitdroging, en overleven ze de gastro-intestinale tractus niet. Zowel humorale als cellulaire immuniteit zijn nodig voor eliminatie, aangezien ze intracellulair kunnen persisteren. De labiliteit van enveloppe virussen maakt behandelmethoden met detergenten (solvens-detergens methode) effectief voor het inactiveren van pathogenen in bloedeiwitten zoals factor VIII, terwijl naakte virussen hiermee niet worden aangetast [8](#page=8). ##### 1.1.3.3 RNA-virussen RNA-virussen zijn over het algemeen kleiner in genoomgrootte, muteren gemakkelijker dan DNA-virussen en kunnen aanleiding geven tot quasispecies. Door de replicatie via een viraal gecodeerd RNA-afhankelijk RNA-polymerase maken ze frequenter fouten, wat evolutionair voordelig kan zijn voor het verhogen van variabiliteit. Dit leidt tot de vorming van een scala aan verschillende virussen binnen een geïnfecteerd individu, met een dominante sequentie die kan veranderen onder invloed van de immuunrespons of therapie [9](#page=9). > **Tip:** Het concept van 'quasispecies' bij RNA-virussen is cruciaal voor het begrijpen van resistentieontwikkeling en de uitdagingen bij de ontwikkeling van vaccins en antivirale therapieën. #### 1.1.4 Voorbeelden van virale pathogenen Er zijn verschillende groepen virussen die menselijke ziekten veroorzaken, ingedeeld op basis van hun genoomtype (dsDNA, ssDNA, retrovirussen, dsRNA, ssRNA, etc.) en familie. Bekende voorbeelden zijn de Poxviridae (pokken), Herpesviridae (herpes, waterpokken, mononucleosis), Adenoviridae (respiratoire infecties), Papillomaviridae (wratten, genitaal carcinoom), Retroviridae (HIV, HTLV), Rhabdoviridae (rabiës), Paramyxoviridae (mazelen, bof), Orthomyxoviridae (influenza), en Coronaviridae (respiratoire infecties, SARS) [10](#page=10). #### 1.1.5 Historische context van virusonderzoek De ontdekking van "filtreerbare agentia" die voldeden aan de postulaten van Koch in de 19e eeuw markeerde het begin van de virologie. De ontwikkeling van elektronenmicroscopie (EM) vóór de Tweede Wereldoorlog maakte de visualisatie van virussen mogelijk. De studie van bacteriofagen legde de basis voor de moleculaire biologie. Belangrijke mijlpalen zijn onder andere het kweken van poliovirus in celcultuur in 1949, de ontdekking van reverse transcriptase in 1970, de eerste volledige sequentiebepaling van een RNA-genoom (MS2 bacteriofaag) en een DNA-genoom (SV40 virus) door Walter Fiers aan de UGent in respectievelijk 1976 en 1978, de ontdekking van HIV in 1983, en de snelle identificatie van genomen van SARS-CoV-1 en SARS-CoV-2. Recente uitbraken zoals die van nieuwe mpox-varianten in 2024 tonen de voortdurende relevantie van virologisch onderzoek aan [11](#page=11) . --- # Virale levenscyclus en interactie met het immuunsysteem De virale levenscyclus omvat een reeks stappen van binding aan de gastheercel tot de vrijlating van nieuwe virions, waarbij het immuunsysteem een cruciale rol speelt in de detectie en bestrijding van infecties [12](#page=12). ### 2.1 De virale levenscyclus De virale levenscyclus kan worden opgedeeld in verschillende fasen, die helpen bij het begrijpen van de infectie en mogelijke aangrijpingspunten voor antivirale medicatie. Deze stappen kunnen deels simultaan verlopen [12](#page=12). #### 2.1.1 Adsorptie Adsorptie is de initiële binding van het virus aan de gastheercel. Dit proces is afhankelijk van de interactie tussen een virale ligand en een specifieke receptor op het celoppervlak. De receptor kan een koolhydraat, (glyco)proteïne of (glyco)lipide zijn, en vaak zijn het ionkanalen. De aard van de receptor bepaalt de infecteerbaarheid van een cel en wordt beschouwd als een restrictiefactor. Sommige receptoren, zoals sialezuur voor influenza, komen breed tot expressie op veel celtypen. Andere receptoren, zoals CD4 en de co-receptoren CCR5 of CXCR4 voor HIV, komen slechts op beperkte celtypen voor. Mutaties in zowel de receptor als de ligand kunnen de infecteerbaarheid moduleren. Antivirale vaccins werken vaak door de structuur van het virus dat aan de receptor bindt, te neutraliseren met antistoffen. Een voorbeeld hiervan is het vaccin tegen hepatitis B, dat een recombinant HBs-antigeen bevat [13](#page=13). #### 2.1.2 Penetratie Na adsorptie dringt het virale genoom de cel binnen. Bij bacteriofagen wordt het genoom in de cel geïnjecteerd door de celwand heen. Dierlijke virussen brengen hun genoom binnen via het nucleocapside, waarbij dit kan gebeuren door endocytose of membraanfusie [14](#page=14). > **Voorbeeld:** Bij het influenza virus spelen de hemagglutinine (HA) en M2-eiwitten een rol bij penetratie en "uncoating". Het virus bindt aan sialezuurresiduen op celoppervlakte-eiwitten. Het viraal neuraminidase-enzym in de envelop voorkomt dat virussen aan elkaar blijven kleven. Na endocytose, in het zure milieu van het endosoom, induceren protonen via het M2-kanaal een conformationele verandering in hemagglutinine, waardoor het fusogeen wordt. De virale envelop fuseert vervolgens met het membraan van het endosoom, waarna het capside in het cytoplasma terechtkomt. Behandeling met neuraminidase-inhibitoren of M2-kanaalblokkerende medicatie kan deze processen beïnvloeden [15](#page=15). #### 2.1.3 Expressie en replicatie van het virale genoom De replicatie en expressie van virale genomen zijn sterk afhankelijk van de aard (DNA/RNA, enkel- of dubbelstrengs) en organisatie van het genoom. Dit heeft belangrijke medische implicaties voor therapie, resistentiemechanismen en persistentie [17](#page=17). **Expressie:** * **DNA-virussen:** Het genoom van DNA-virussen wordt meestal geëxpresseerd in de celkern, vergelijkbaar met het gastheergenoom, met dubbelstrengs DNA als template. Partieel dubbelstrengs DNA (klasse VII) of enkelstrengs DNA (klasse II) wordt eerst omgezet naar dubbelstrengs DNA. Poxvirussen vormen hierop een uitzondering; ondanks hun dubbelstrengs DNA-genoom, repliceren ze in het cytoplasma en moeten ze veel eigen enzymen meebrengen die normaal alleen nucleair aanwezig zijn [17](#page=17). * **ssRNA-virussen:** Enkelstrengs RNA-virussen met een positief-georiënteerd genoom (klasse IV) kunnen direct functioneren als mRNA en leiden tot eiwitproductie. Negatieve streng of dubbelstrengs RNA-genomen moeten eerst (deels) worden overgeschreven naar positief-georiënteerd RNA dat als mRNA dient. Dit vereist een RNA-afhankelijke RNA-polymerase, die in het virion aanwezig moet zijn omdat menselijke cellen deze activiteit niet bezitten [17](#page=17). * **Retrovirussen (klasse VI):** De enkelstrengs RNA-genomen worden na "uncoating" niet direct vertaald, maar eerst omgezet naar DNA via reverse transcriptie en vervolgens geïntegreerd in het gastheergenoom als dubbelstrengs DNA [17](#page=17). Virusspecifieke structuren kunnen aangrijpingspunten zijn voor antivirale medicatie. Voorbeelden zijn DNA in het endosoom (ongemethyleerd CpG) als PAMP voor TLR9, ssRNA in het endosoom als PAMP voor TLR7, RNA zonder cap in het cytoplasma als PAMP voor RIG-I, en dubbelstrengs RNA als PAMP voor TLR3 (endosoom) en RIG-I [17](#page=17). **Replicatie:** * **DNA-virussen:** De replicatie van het genoom van DNA-virussen vindt meestal plaats in de kern, vergelijkbaar met het gastheergenoom, met dubbelstrengs DNA als template. Enkelstrengs DNA (klasse II) wordt eerst omgezet naar dubbelstrengs DNA. Klasse VII virussen zetten een RNA-kopie van hun nucleaire DNA-genoom in het cytoplasma om naar een partieel dubbelstrengs DNA-genoom. Poxvirussen repliceren ondanks hun dubbelstrengs DNA-genoom in het cytoplasma en moeten hierom veel eigen enzymen meebrengen [18](#page=18). * **RNA-virussen:** Het genoom van RNA-virussen wordt gerepliceerd door een RNA-afhankelijke RNA-polymerase (nieuw aangemaakt, gecodeerd door het viraal genoom). Hierbij kan een grote amplificatie van kopieën optreden door heen-en-weer kopiëren [18](#page=18). * **Retrovirussen (klasse VI):** Het positief-streng genoom wordt door cellulaire polymerasen overgeschreven van het geïntegreerde dubbelstrengs DNA proviraal genoom [18](#page=18). Virusspecifieke structuren die als aangrijpingspunt kunnen dienen zijn DNA-uiteinden in de kern (gelijkend op dubbelstrengs DNA-breuken), dubbelstrengs RNA (siRNA), en RNA zonder 5'-cap, dat als PAMP fungeert [18](#page=18). > **Tip:** Begrijpen van de specifieke replicatie- en expressiewijze van verschillende virale genomen is cruciaal voor de ontwikkeling van gerichte antivirale therapieën. #### 2.1.4 Virion productie Na replicatie wordt het virale genoom verpakt in een capside, wat resulteert in een nucleocapside. Dit proces kan resulteren in auto-assemblage van het virion, gevolgd door maturatie [22](#page=22). #### 2.1.5 Vrijlating De vrijlating van nieuwe virions kan plaatsvinden door budding (uitstulping van de celmembraan) of door lyse (afbraak) van de gastheercel. De vrijlating kan beperkt worden doordat het virus aan de producerende cel blijft kleven. Dit kan gebeuren doordat het virus nog steeds aan receptoren bindt (waarvoor de cel de receptor kan downreguleren, zoals CD4 bij HIV, of de receptor kan afknippen, zoals sialezuur door neuraminidase bij influenza). Een ander mechanisme is binding aan tetherin, een interferon-geïnduceerde cellulaire receptor die virale partikels aan het membraan bindt. Bij HIV wordt dit mechanisme ongedaan gemaakt door het virale eiwit Vpu. Vrijgekomen virions kunnen een volgende cel infecteren, wat leidt tot cel-naar-cel transmissie. Deze manier van overdracht beschermt het virus relatief tegen neutraliserende antilichamen omdat de blootstelling aan het extracellulaire milieu kort is [23](#page=23). #### 2.1.6 Lytische levenscyclus De lytische levenscyclus, zoals gezien bij bacteriofagen, verloopt snel en leidt tot het afsterven van de bacterie. Deze levenscyclus kan worden onderzocht door de kinetiek van replicatie en het aantal vrijgelaten infectieuze partikels per geïnfecteerde cel (burst size) te meten. Bij de expressie kan onderscheid gemaakt worden tussen vroege eiwitten (enzymen, regulatoren) en late eiwitten (capside-eiwitten). Bacteriofagen zijn van potentieel belang voor gebruik als antibiotherapie, hoewel resistentie kan ontstaan door mutaties in bacteriële receptoren [24](#page=24) [28](#page=28). #### 2.1.7 Temperate levenscyclus (bacteriofaag) De temperate levenscyclus, ook wel lysogene cyclus genoemd, laat overdracht van het virale genoom naar dochtercellen toe zonder directe schade aan de gastheercel. Een repressor-eiwit van de faag wordt tot expressie gebracht, wat replicatie van de faag onderdrukt. Bij inductie wordt de repressor afgebroken. Deze cyclus is belangrijk voor de transductie van antibioticaresistentie en toxines, en kan geïnduceerd worden door antibiotische stress [26](#page=26). #### 2.1.8 Dierlijke virussen Dierlijke virussen zijn vaak minder complex dan bacteriofagen omdat ze geen celwand hoeven te penetreren. Ze groeien over het algemeen trager dan bacteriofagen vanwege de compartimentalisatie tussen kern en cytoplasma, wat heen-en-weer transport vereist [29](#page=29). > **Voorbeeld:** Herpesvirussen penetreren de cel, ondergaan "uncoating", en hun dsDNA-genoom gaat naar de kern voor replicatie en packaging. Expressie van mRNA vindt plaats in het cytoplasma, waarna eiwitten naar de kern worden getransporteerd. Packaging gebeurt in de kern, gevolgd door budding door het nucleaire membraan en opnieuw budding in het cytoplasma voor vrijlating. Influenza (een orthomyxovirus) is een negatief streng RNA-virus, maar de replicatie vindt plaats in de kern [29](#page=29). > **Voorbeeld:** Het Hepatitis C Virus (HCV) heeft een positief-streng RNA-genoom dat in het cytoplasma direct wordt vertaald tot één eiwit. Dit eiwit wordt verknipt tot structurele (core, E1, E2) en niet-structurele eiwitten (NS). NS5B is de RNA-afhankelijke RNA-polymerase (RdRP) die negatieve streng kopieën aanmaakt, waarop nieuwe positieve streng kopieën worden gevormd voor verpakking in nieuwe virions. NS-proteasen en de polymerase zijn doelwitten van antivirale medicatie. Replicatie van HCV vindt plaats op het membraan van het endoplasmatisch reticulum [30](#page=30). > **Voorbeeld:** Bij HIV vindt eerst ligand-receptor herkenning plaats, gevolgd door fusie van de virale envelop met de cellulaire membranen, waardoor het nucleocapside in het cytoplasma terechtkomt. Het reverse transcriptase (RT) in het virion zet het RNA-genoom om naar DNA, wat vaak fouten introduceert. Het dsDNA vormt een pre-integratiecomplex en wordt door integrase (IN) activiteit geïntegreerd in het genoom (met rol voor LTR - long terminal repeat sequences). Transcriptie van het provirus gebeurt via de 5' LTR promotoractiviteit met behulp van cellulaire polymerasen. Polyadenylatie vindt plaats via 3' LTR poly-A activiteit, en splicing is mogelijk. Zowel gespliced als ongespliced RNA codeert voor eiwitten, waarbij het ongespliced (full-length) RNA ook dient als genoom. Budding vindt plaats aan het celmembraan [31](#page=31). ### 2.2 Interactie met het aangeboren immuunsysteem Het aangeboren immuunsysteem speelt een cruciale rol bij de vroege detectie van virale infecties door het herkennen van virale componenten als "pathogen-associated molecular patterns" (PAMPs) [17](#page=17) [19](#page=19). #### 2.2.1 Pathogen recognition receptors (PAMP-R) Virussen worden herkend door specifieke receptoren op immuuncellen. Naast membraanreceptoren zoals TLR3, zijn er ook cytoplasmatische receptoren zoals RIG-I. Membraanreceptoren zoals TLR9 en cytoplasmatische DNA-receptoren kunnen ook virale nucleïnezuren herkennen [19](#page=19). * **Virale RNA-detectie:** Dubbelstrengs RNA, niet-gecapteerd RNA en ssRNA worden herkend als PAMPs [17](#page=17) [19](#page=19). * **Virale DNA-detectie:** Viraal DNA, met name in het cytoplasma of endosoom, kan worden herkend [19](#page=19). #### 2.2.2 Interferonen en interferon-gestimuleerde genen (ISG) Wanneer een PAMP-receptor (bv. TLR) wordt geactiveerd, triggert dit de productie van interferonen (IFN). Type I en type III interferonen induceren de expressie van interferon-gestimuleerde genen (ISG). Deze ISG's, ongeveer 300 in aantal, zijn gericht op het blokkeren van virusreplicatie en zijn actief tegen zowel RNA- als DNA-virussen [20](#page=20) [21](#page=21). Voorbeelden van ISG's en hun functies: * **Interferon-inducible transmembrane proteins (IFITM):** Blokkeren virusbinding en de vrijlating van het virus uit endosomen [21](#page=21). * **ISG15:** Een ubiquitine-achtig eiwit dat zich hecht aan andere eiwitten (ISG-ylation), wat hun afbraaktijd verkort [21](#page=21). * **Tetherin:** Voorkomt de vrijlating van virusdeeltjes 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:** Interferonen vormen een cruciale eerste verdedigingslinie tegen virale infecties, en de activatie van ISG's is een krachtig mechanisme om de verspreiding van het virus binnen het lichaam te beperken. > **Voorbeeld:** De activatie van PAMP-receptoren door virale RNA of DNA leidt tot de aanmaak van interleukines (IL-1, IL-6), TNF, en interferonen (IFN) via signaleringsroutes die IRF3/7 en NF-kB activeren. Deze cytokines en interferonen stimuleren immuunresponsen en cellulaire antivirale staten [19](#page=19). > **Voorbeeld:** Het viraal genoom kan herkend worden als PAMP. Viraal dubbelstrengs RNA kan door TLR3 in het endosoom of RIG-I in het cytoplasma worden herkend. Viraal ssRNA wordt door RIG-I in het cytoplasma herkend. Viraal DNA in het endosoom wordt door TLR9 herkend [17](#page=17). --- # Detectie en voorbeelden van virussen Dit onderwerp bespreekt de methoden voor het detecteren van virussen en illustreert dit met specifieke voorbeelden van virussen, zoals bacteriële virussen (bacteriofagen) en dierlijke virussen, inclusief hun levenscycli [11](#page=11). ### 3.1 Historische context van virologisch onderzoek De studie van virussen kent een rijke geschiedenis. Zo werd in de 19e eeuw ontdekt dat er filtreerbare agentia bestonden die voldeden aan de postulaten van Koch. De eerste elektronenmicroscoopbeelden van virussen verschenen kort voor de Tweede Wereldoorlog. De studie van bacteriofagen vormde de basis voor de moleculaire biologie. Een belangrijke mijlpaal was de kweek van polio virus in celcultuur in 1949. In 1957 werd Echo virus 9 geïdentificeerd als oorzaak van epidemische meningitis, een ontdekking door E. Nihoul aan de UGent. De ontdekking van reverse transcriptase in 1970 door Baltimore en Temin, waarvoor zij in 1975 de Nobelprijs ontvingen, was cruciaal. De Amerikaanse "War on Cancer" door president Nixon in 1971 gaf een impuls aan virologisch onderzoek. De eerste volledige nucleotiden sequentie van een genoom, dat van de RNA bacteriofaag MS2 (3569 nt), werd in 1976 door Walter Fiers aan de UGent gepubliceerd. Dit werd gevolgd door de sequentie van een DNA genoom van een eukaryoot virus, SV40 (5244 nt), eveneens door Walter Fiers aan de UGent in 1978. De ontdekking van HIV in 1983 leidde tot een tweede boost voor virologisch onderzoek, met een Nobelprijs in 2008. Verdere ontdekkingen omvatten humaan herpesvirus 8 (HHV8) in 1994 en de snelle identificatie van SARS-CoV-1 in 2002 en SARS-CoV-2 in 2019, met genoomkennis en diagnostische tests binnen respectievelijk zes maanden en één maand. Recenter werden in 2012 mutaties ontdekt die overdracht van influenza H5N1 tussen zoogdieren mogelijk maakten en in 2024 werden nieuwe mpox variant uitbraken gemeld [11](#page=11). ### 3.2 Virale levenscycli Virussen volgen diverse levenscycli om zich te repliceren. De specifieke processen verschillen afhankelijk van het type virus en de gastheercel. #### 3.2.1 Lytische levenscyclus van bacteriofagen De lytische levenscyclus van een bacteriofaag is een snel proces dat resulteert in het afsterven van de bacterie. Dit type cyclus heeft potentieel belang voor de ontwikkeling van antibiotherapieën met bacteriofagen. Echter, net als bij antibiotica, kan er resistentie ontstaan door bijvoorbeeld mutaties in de bacteriële receptor waaraan het virus bindt [24](#page=24). #### 3.2.2 Levenscyclus van temperate bacteriofagen Temperate bacteriofagen kunnen een lysogene levenscyclus volgen. Deze cyclus maakt overdracht van het virale genoom naar dochtercellen mogelijk zonder directe schade aan de gastheercellen. Tijdens de lysogene fase wordt een repressor eiwit van de faag tot expressie gebracht, wat de replicatie van de faag onderdrukt. Bij inductie wordt deze repressor afgebroken, wat kan leiden tot de activering van de lytische cyclus [26](#page=26). > **Belang van de lysogene cyclus:** De lysogene cyclus is belangrijk omdat het kan leiden tot transductie van genetisch materiaal, zoals antibioticaresistentiegenen en toxines. Inductie kan getriggerd worden door stressfactoren zoals antibiotica [26](#page=26). #### 3.2.3 Bacteriofaag replicatiekinetiek In gesynchroniseerde infecties kan de kinetiek van replicatie en het aantal vrijgegeven infectieuze deeltjes per geïnfecteerde cel (burst size) nauwkeurig gemeten worden. Replicatie kan soms verbazingwekkend snel verlopen, binnen een half uur, en de burst size kan aanzienlijk zijn. Er kan een onderscheid gemaakt worden tussen de expressie van vroege eiwitten (zoals enzymen en regulatoren) en late eiwitten (zoals capside-eiwitten) [28](#page=28). #### 3.2.4 Levenscyclus van dierlijke virussen Dierlijke virussen zijn vaak minder complex dan bacteriofagen, mede doordat ze geen celwand hoeven te penetreren. Ze groeien echter trager dan bacteriofagen, deels door de compartimentalisatie van de kern en het cytoplasma die bij eukaryote cellen aanwezig is en een zekere mate van transport vereist [29](#page=29). **Voorbeeld: Herpesvirussen** Bij herpesvirussen verloopt de cyclus als volgt: penetratie van de cel, uncoating van het genoom, transport van het dsDNA genoom naar de kern. Replicatie en packaging van het genoom vinden plaats in de kern. De expressie van genen resulteert in mRNA dat naar het cytoplasma gaat voor eiwitsynthese. De gesynthetiseerde eiwitten worden vervolgens naar de kern getransporteerd, waarbij een nucleair localisatie signaal een rol speelt. Daarna vindt packaging in de kern plaats, gevolgd door budding door het nucleaire membraan, verdere budding in het cytoplasma, en uiteindelijk release uit de cel [29](#page=29). **Voorbeeld: Influenza virus (Orthomyxovirus)** Influenza virussen, hoewel ze een negatief streng RNA genoom hebben, repliceren hun genoom in de kern van de gastheercel [29](#page=29). #### 3.2.5 Expressie en replicatie van Hepatitis C Virus (HCV) Hepatitis C virus (HCV) is een voorbeeld van een dierlijk virus met een positief streng RNA genoom. Na de release in het cytoplasma wordt dit genoom direct vertaald naar één enkel eiwit. Dit eiwit wordt vervolgens, deels autocatalytisch, verknipt in structurele eiwitten (core en enveloppe E1 en E2) en niet-structurele eiwitten (NS). Het NS5B eiwit functioneert als een RNA-afhankelijk RNA-polymerase (RdRP), dat negatief streng kopieën aanmaakt. Op basis van deze negatieve strengen worden weer nieuwe positief streng kopieën gesynthetiseerd, wat leidt tot meer eiwitten en genomen die verpakt worden in nieuwe virions. De NS proteasen en het polymerase zijn belangrijke doelwitten voor antivirale medicatie. De replicatie van HCV vindt plaats in de membranen van het endoplasmatisch reticulum [30](#page=30). #### 3.2.6 Levenscyclus van HIV De levenscyclus van HIV omvat verschillende stappen, beginnend met ligand-receptor herkenning op de gastheercel. Vervolgens vindt fusie plaats tussen de virale enveloppe en de cellulaire membranen, waardoor het nucleocapside in het cytoplasma terechtkomt. Vaak gebeurt de opname via endocytose, waarna fusie plaatsvindt binnen een vacuole. In het cytoplasma zet het reverse transcriptase (RT) het virale RNA genoom om in DNA, een proces dat vaak gepaard gaat met fouten. Het resulterende dubbelstrengs DNA vormt een pre-integratiecomplex. De integratie van dit DNA in het gastheergenoom wordt bewerkstelligd door het integrase (IN) enzym, waarbij de LTR (Long Terminal Repeat) sequenties een rol spelen. Transcriptie van het provirus vindt plaats via de 5’ LTR promotoractiviteit, met behulp van cellulaire polymerasen, en verloopt foutloos. Polyadenylatie gebeurt via de 3’ LTR poly-A activiteit, en splicing van het RNA is mogelijk. Gespliced en ongespliced RNA codeert voor eiwitten, waarbij het ongesplicede (full length) RNA ook dient als genoom voor nieuwe virions. De laatste stap is budding van de nieuwe virions aan het celmembraan [31](#page=31). ### 3.3 Detectie van virussen Het aantonen van virussen is essentieel voor diagnostiek en onderzoek [32](#page=32). #### 3.3.1 Cytopathisch effect en plaquevorming De effecten van virale infectie op gastheercellen kunnen zichtbaar gemaakt worden. Bij dierlijke virussen spreekt men van een cytopathisch effect (CPE). Bij bacteriofagen kan lyse leiden tot de vorming van plaques, die zichtbaar worden op een agarplaat met bacteriën [33](#page=33). > **Tip:** De grootte en het uiterlijk van plaques kunnen informatie geven over het specifieke type bacteriofaag. Het principe van plaquevorming bij dierlijke virussen wordt weerspiegeld in de bepaling van plaque forming units (PFU) [33](#page=33). *Hoe het werkt:* Door seriële verdunningen van een viruspreparaat aan te brengen op een celcultuur of bacterie-agarplaat, kunnen concentraties berekend worden op basis van het aantal gevormde plaques of het zichtbare cytopathisch effect. Hoge virustiters leiden tot meer plaques bij eenzelfde verdunningsfactor dan lage titers [33](#page=33). --- ## 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 zelfstandig kunnen groeien en zich vermenigvuldigen, en die een rol spelen bij ziekteprocessen, maar ook essentieel zijn voor ecosystemen en het menselijk lichaam. | | Virussen | Microscopisch kleine infectieuze agentia die uitsluitend kunnen repliceren binnen levende gastheercellen, en bestaan uit genetisch materiaal (DNA of RNA) omgeven door een eiwitmantel. | | Immuun systeem | Het complexe netwerk van cellen, weefsels en organen dat het lichaam beschermt tegen ziekteverwekkers zoals bacteriën, virussen, schimmels en parasieten. | | Antimicrobiële middelen | Stoffen die gebruikt worden om micro-organismen te doden of hun groei te remmen, zoals antibiotica (tegen bacteriën) en antivirale middelen (tegen virussen). | | Species (bacteriën) | Een taxonomische eenheid bij bacteriën die wordt gedefinieerd op basis van een combinatie van genetische, fenotypische en ecologische kenmerken, hoewel het concept minder strikt is dan bij hogere organismen. | | Taxonomie | De wetenschap van classificatie, benaming en ordening van organismen, inclusief micro-organismen zoals bacteriën. | | Genoom | Het volledige DNA- of RNA-molecuul van een organisme of virus, dat alle genetische informatie bevat die nodig is voor de ontwikkeling en het functioneren ervan. | | Groeiregulatie | Het proces waarbij de groei en vermenigvuldiging van bacteriën wordt gecontroleerd door omgevingsfactoren en interne mechanismen, zoals de beschikbaarheid van voedingsstoffen en de temperatuur. | | Exponentiële groei | Een groeipatroon waarbij de populatie van bacteriën verdubbelt over een vaste tijdsinterval, wat resulteert in een zeer snelle toename onder optimale omstandigheden. | | Quorum sensing | Een communicatiemechanisme waarbij bacteriën signalen uitwisselen om de dichtheid van hun populatie te bepalen en collectief gedrag te coördineren, zoals de vorming van biofilms. | | Biofilm | Een gemeenschap van micro-organismen, zoals bacteriën, die zich aan elkaar en aan een oppervlak hechten en omgeven zijn door een zelfgeproduceerde beschermende matrix. | | Muteren | Een verandering in de sequentie van het DNA of RNA van een organisme of virus, wat kan leiden tot nieuwe eigenschappen of ziektebeelden. | | Resistentie (bacteriën/virussen) | Het vermogen van bacteriën of virussen om te overleven of te repliceren ondanks blootstelling aan antimicrobiële middelen, zoals antibiotica of antivirale medicatie. | | Virulentie | De mate waarin een ziekteverwekker in staat is om ziekte te veroorzaken, gemeten aan de hand van de ernst van de symptomen of de mortaliteit. | | Levenscyclus (virussen) | De reeks gebeurtenissen die een virus ondergaat van infectie van een gastheercel tot de productie van nieuwe virusdeeltjes en verspreiding naar nieuwe cellen. | | Aangeboren immuunsysteem | De eerste verdedigingslinie van het lichaam tegen infecties, die algemeen reageert op bepaalde patronen die kenmerkend zijn voor ziekteverwekkers. | | Integratie in humaan DNA | Het proces waarbij het genetisch materiaal van een virus wordt ingebouwd in het DNA van de gastheercel, wat kan leiden tot langdurige infecties of kanker. | | Latentie (virussen) | Een fase waarin een virus zich in de gastheercel bevindt zonder actieve replicatie of symptomen te veroorzaken, maar wel potentieel opnieuw actief kan worden. | | Oncogene transformatie | Het proces waarbij normale cellen veranderen in kankercellen onder invloed van oncogene virussen of andere carcinogenen. | | Obligaat intracellulaire parasiet | Een organisme, zoals een virus, dat niet kan overleven of repliceren buiten een levende gastheercel. | | Genoom | Het volledige DNA- of RNA-molecuul van een organisme of virus, dat alle genetische informatie bevat die nodig is voor de ontwikkeling en het functioneren ervan. | | Nucleocapside | De structuur die bestaat uit het genetisch materiaal van een virus (DNA of RNA) omgeven door eiwitten. | | Naakte virussen | Virussen die alleen een nucleocapside bezitten en geen omhullend membraan (enveloppe). | | Virussen met enveloppe | Virussen die een omhullend membraan (enveloppe) bezitten dat afkomstig is van de gastheercelmembraan, waarin virale glycoproteïnen zijn ingebed. | | Glycoproteïnen | Eiwitten die covalent gebonden zijn aan koolhydraten, vaak voorkomend op het oppervlak van virussen met enveloppe en belangrijk voor de interactie met gastheercellen. | | Lyse (cel) | Het barsten en afsterven van een cel, vaak veroorzaakt door virale replicatie of bepaalde bacteriële infecties. | | Standaarddeviatie (statistiek) | Een maat voor de spreiding van gegevens rond het gemiddelde. | | Receptor | Een molecuul op het oppervlak van een cel of in de cel dat een specifieke stof, zoals een hormoon, neurotransmitter of viraal partikel, kan binden. | | Infecteerbaarheid (restrictiefactor) | De mate waarin een gastheercel vatbaar is voor infectie door een specifiek virus, beïnvloed door factoren zoals de aanwezigheid van receptoren. | | Vaccins | Biologische preparaten die worden gebruikt om immuniteit tegen een specifieke ziekte te induceren, vaak door een verzwakte of geïnactiveerde vorm van de ziekteverwekker of een deel ervan te bevatten. | | Neutraliserende antistoffen | Antilichamen die de infectieuze capaciteit van een virus kunnen blokkeren door binding aan essentiële virale componenten. | | Endocytose | Een proces waarbij cellen moleculen of deeltjes van buitenaf opnemen door de celmembraan naar binnen te vouwen. | | Membraanfusie | Het proces waarbij de membranen van twee cellen of een cel en een virus samensmelten, waardoor inhoud van de ene in de andere terechtkomt. | | Uncoating | Het proces waarbij het genetisch materiaal van een virus wordt vrijgegeven uit het capside binnenin de gastheercel. | | Neuraminidase | Een enzym dat voorkomt op het oppervlak van influenzavirussen, dat helpt bij de vrijlating van nieuwe virusdeeltjes uit de gastheercel door het afbreken van sialische zuurresiduen. | | M2 kanaal | Een ionenkanaal in de enveloppe van influenzavirussen dat belangrijk is voor het verzuren van het endosoom en het vrijgeven van het virale genetisch materiaal. | | Virostatica | Medicijnen die worden gebruikt om virale infecties te behandelen door de replicatie van virussen te remmen. | | Replicatie (virussen) | Het proces waarbij virussen hun genetisch materiaal kopiëren en nieuwe virale componenten produceren binnen een gastheercel. | | Expressie (genen) | Het proces waarbij de genetische informatie in een gen wordt omgezet in een functioneel product, zoals een eiwit. | | dsDNA (dubbelstrengs DNA) | Een vorm van DNA die bestaat uit twee complementaire strengen die spiraalvormig om elkaar heen gewonden zijn. | | ssDNA (enkelstrengs DNA) | Een vorm van DNA die bestaat uit één enkele streng. | | ssRNA (+) (positief sense enkelstrengs RNA) | Een RNA-molecuul dat direct als mRNA kan functioneren en eiwitsynthese kan initiëren. | | ssRNA (-) (negatief sense enkelstrengs RNA) | Een RNA-molecuul dat eerst moet worden omgezet in een positief sense RNA-streng om als mRNA te kunnen functioneren. | | RNA-afhankelijk RNA polymerase | Een enzym dat RNA synthetiseert met behulp van een RNA-template, cruciaal voor de replicatie van veel RNA-virussen. | | Retrovirussen (klasse VI) | Een groep virussen, waaronder HIV, die een RNA-genoom hebben maar reverse transcriptase gebruiken om een DNA-kopie van hun genoom te maken, die vervolgens in het gastheergenoom wordt geïntegreerd. | | Reverse transcriptase | Een enzym dat wordt gebruikt door retrovirussen om RNA om te zetten in DNA. | | Viraal gecodeerd | Verwijst naar genen of eiwitten die door het virus zelf worden geproduceerd, in tegenstelling tot eiwitten die door de gastheercel worden geproduceerd. | | PAMP (Pathogen-Associated Molecular Pattern) | Moleculaire patronen die kenmerkend zijn voor micro-organismen en worden herkend door het immuunsysteem als teken van infectie. | | TLR (Toll-Like Receptor) | Een type receptor op immuuncellen die PAMPs herkent en de immuunrespons activeert. | | RIG-I | Een intracellulaire receptor die viraal RNA detecteert en een immuunrespons initieert. | | Caspase-1 | Een enzym dat betrokken is bij de activering van ontstekingsmediatoren zoals IL-1. | | Interferonen (IFN) | Cytokines die door cellen worden geproduceerd als reactie op virale infecties en andere ziekteverwekkers, en die de antivirale status van naburige cellen activeren. | | ISG (Interferon Stimulated Genes) | Genen die worden geactiveerd door interferonen en die eiwitten produceren die de virusreplicatie remmen. | | IFITM (Interferon Inducible Transmembrane Proteins) | Eiwitten die de virusinfectie kunnen blokkeren door de interactie van virussen met cellen te belemmeren. | | ISG15 | Een eiwit dat zich kan hechten aan andere eiwitten en hun stabiliteit of functie kan beïnvloeden, en speelt een rol in de antivirale respons. | | Tetherin | Een cellulaire eiwit dat de vrijlating van virale deeltjes uit geïnfecteerde cellen remt door ze aan het celmembraan te binden. | | cGAS (cyclic GMP-AMP synthase) | Een DNA-sensor die een immuunrespons kan activeren bij de detectie van DNA in het cytoplasma. | | RNAseL | Een enzym dat RNA afbreekt, en kan worden geactiveerd als onderdeel van de antivirale respons. | | PKR (Protein Kinase R) | Een eiwitkinase dat geactiveerd wordt door viraal dubbelstrengs RNA en de eiwitsynthese in de cel remt. | | Virion productie | Het proces waarbij nieuwe virusdeeltjes (virions) worden gevormd binnen de geïnfecteerde gastheercel. | | Auto-assembly | Het spontane proces waarbij moleculen zich organiseren tot een grotere structuur, zoals de assemblage van een virion uit zijn componenten. | | Budding | Een proces waarbij nieuwe virusdeeltjes uit de gastheercel vrijkomen door uitstulping van het celmembraan, waarbij de virale enveloppe wordt gevormd. | | Cel-naar-cel transmissie | De overdracht van virussen van de ene geïnfecteerde cel naar een aangrenzende cel, zonder dat het virus eerst het extracellulaire milieu blootstelt. | | Lytische levenscyclus | Een virale levenscyclus die leidt tot de snelle lysis (barsten) van de gastheercel en de vrijlating van nieuwe virusdeeltjes. | | Bacteriofaag | Een virus dat bacteriën infecteert. | | Antibiotherapie | Het gebruik van antibiotica om bacteriële infecties te behandelen. | | Lysogene levenscyclus | Een virale levenscyclus waarbij het virale genoom (profage) geïntegreerd wordt in het bacteriële genoom en wordt doorgegeven aan dochtercellen zonder de bacterie onmiddellijk te doden. | | Transductie | Het proces waarbij genetisch materiaal van de ene bacterie naar de andere wordt overgebracht door middel van een bacteriofaag. | | Temperate bacteriofaag | Een bacteriofaag die zowel een lytische als een lysogene levenscyclus kan ondergaan. | | Vroege eiwitten (virussen) | Eiwitten die vroeg in de virale replicatiecyclus worden geproduceerd en vaak betrokken zijn bij de replicatie van het virale genoom en regulatie. | | Late eiwitten (virussen) | Eiwitten die laat in de virale replicatiecyclus worden geproduceerd en vaak structurele componenten van het nieuwe virion vormen. | | Burst size (virussen) | Het gemiddelde aantal infectieuze virusdeeltjes dat wordt geproduceerd per geïnfecteerde gastheercel tijdens een lytische infectie. | | Compartimentalisatie | De scheiding van cellulaire processen in verschillende compartimenten binnen de cel, zoals de kern en het cytoplasma, die de efficiëntie en regulatie van deze processen kan beïnvloeden. | | Nucleair lokalisatie signaal | Een specifieke aminozuursequentie in een eiwit die ervoor zorgt dat het eiwit naar de celkern wordt getransporteerd. | | Hepatitis C virus (HCV) | Een virus dat leverontsteking (hepatitis) veroorzaakt en voornamelijk wordt overgedragen via bloed-bloedcontact. | | RdRP (RNA dependent RNA polymerase) | Een enzym dat RNA synthetiseert met behulp van een RNA-template, cruciaal voor de replicatie van veel RNA-virussen. | | Endoplasmatisch reticulum | Een netwerk van membranen binnen eukaryote cellen dat betrokken is bij de eiwit- en lipidesynthese en transport. | | HIV (Human Immunodeficiency Virus) | Een virus dat het immuunsysteem aantast en AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome) kan veroorzaken. | | LTR (Long Terminal Repeat) | Herhalende sequenties aan de uiteinden van het genoom van retrovirussen die belangrijk zijn voor integratie in het gastheergenoom en transcriptie. | | Integrase | Een enzym dat door retrovirussen wordt gebruikt om het virale DNA te integreren in het chromosomale DNA van de gastheercel. | | Provirus | Het virale DNA dat geïntegreerd is in het gastheergenoom. | | Polyadenylatie | Het toevoegen van een poly(A)-staart aan het 3'-uiteinde van een mRNA-molecuul, wat belangrijk is voor de stabiliteit en translatie van het mRNA. | | Splicing | Een proces waarbij niet-coderende regio's (intronen) uit een precursor mRNA-molecuul worden verwijderd en de coderende regio's (exonen) worden samengevoegd om een volwassen mRNA te vormen. | | Cytopathisch effect (CPE) | Zichtbare veranderingen in gastheercellen die worden veroorzaakt door virale infectie, zoals celafbraak of veranderingen in vorm. | | Plaque forming units (PFU) | Een eenheid die wordt gebruikt om de concentratie van infectieuze virussen in een monster te kwantificeren, gebaseerd op het aantal plaques dat wordt gevormd op een kweek van gastheercellen. |