virusdefinition

en virus er en kæde af nukleinsyrer (DNA eller RNA), der lever i en værtscelle, bruger dele af det cellulære maskineri til at reproducere og frigiver de replikerede nukleinsyrekæder for at inficere flere celler. En virus er ofte anbragt i en proteincoat eller proteinhylster, en beskyttende belægning, der gør det muligt for virussen at overleve mellem værter.

Virusstruktur

en virus kan påtage sig en række forskellige strukturer. Den mindste virus er kun 17 nanometer, knap længere end et gennemsnitligt protein. Den største virus er næsten tusind gange den størrelse, ved 1.500 nanometer. Dette er virkelig lille. Et menneskehår er cirka 20.000 nanometer på tværs. Dette betyder, at de fleste viruspartikler er langt ud over evnen til et normalt lysmikroskop. Nedenfor er et scanningselektronmikroskop (SEM) billede af Ebola-viruset.

Her kan du kun coat af Ebola-virus. Hver virus ligner en lille bøjet orm. Disse er dog ikke celler. Inde i proteinbeklædningen er et omhyggeligt foldet RNA-molekyle, som indeholder de oplysninger, der er nødvendige for at replikere proteinbeklædningen, RNA-molekylet og de komponenter, der er nødvendige for at kapre en celles naturlige processer for at fuldføre disse opgaver.

den nøjagtige struktur af en virus afhænger af, hvilken art der tjener som vært. En virus, der replikerer i pattedyrsceller, vil have en proteincoat, der gør det muligt at binde sig til og infiltrere pattedyrsceller. Formen, strukturen og funktionen af disse proteiner ændres afhængigt af arten af virus. En typisk virus kan ses nedenfor.

ovenstående virus viser den typiske struktur, en virus tager, et viralt genom omgivet af et skjold af proteiner. De forskellige konvolutproteiner gør det muligt for virussen at interagere med værtscellen, den finder. En del af proteinbeklædningen åbnes derefter, punkteres gennem cellemembranen og deponerer det virale genom i cellen. Proteinbeklædningen kan derefter kasseres, da det virale genom nu replikeres i værtscellen. De replikerede virusmolekyler pakkes i deres egne proteincoats og frigives i miljøet for at finde en anden vært. Mens mange viruspartikler har en simpel form som den ovenfor, er nogle meget mere komplicerede.

ovenstående billede viser en fag, en type virus, der specialiserer sig på bakterieceller. Proteinbeklædningen af en fag er meget mere kompleks og har en række specialiserede dele. Hoveddelen indeholder det virale genom. Kraven, kappen, bundpladen og halefibrene er en del af et indviklet system til at fastgøre og injicere genomet i en bakteriecelle. Halefibrene griber fat i bakteriecellen og trækker bundpladen op til cellevæggen eller membranen. Skeden og kraven komprimerer, punkterer cellen og deponerer DNA ‘ et i bakteriecellen.

nogle virusmolekyler har overhovedet ingen proteincoat eller er aldrig blevet identificeret ved at lave. I nogle plantevirusarter overføres virussen fra celle til celle i planten. Når frø oprettes i planten, spreder virussen sig til frøene. På denne måde kan virussen leve i celler hele sin eksistens og har aldrig brug for en proteincoat for at beskytte den i miljøet. Andre virusmolekyler har endnu større og mere komplekse proteincoats og specialiserer sig på forskellige værter.

er en Virus levende?

Dette er et kompliceret spørgsmål. En celle anses for at være levende, fordi den indeholder alle de nødvendige komponenter til at replikere dets DNA, vokse og opdele i nye celler. Dette er den proces, alt liv tager, hvor det er en enkeltcellet organisme eller en multicellulær organisme. Nogle mennesker betragter ikke en virus som levende, fordi en virus ikke indeholder alle de mekanismer, der er nødvendige for at replikere sig selv. De vil sige, at en virus uden en værtscelle ikke kan replikere alene og derfor ikke er i live.

alligevel ser det ud til, at når en virus er inde i en værtscelle, har den alt det maskineri, den har brug for for at overleve. Den proteincoat, den findes i uden for en celle, svarer til en bakteriel spore, en lille kapselbakterie dannes omkring sig selv for at overleve barske forhold. Forskere, der støtter en virus, der er levende organismer, bemærker ligheden mellem en virus i en proteincoat og en bakteriel spore. Ingen af organismerne er aktive inden for deres beskyttende frakke, de bliver kun aktive, når de når gunstige forhold.

faktisk er den eneste grund til, at en virus påvirker os overhovedet, fordi den bliver aktiv i vores celler. Desuden har en virus tendens til at udvikle sig med sin vært. De farligste vira er for nylig sprunget til en ny art. Biokemien, de udviklede sig til at leve inden for de andre arter, er ikke kompatibel med den nye art, og celleskader og død forekommer. Dette forårsager en række reaktioner, afhængigt af hvilke celler der blev inficeret. HIV-viruset angriber for eksempel udelukkende immunceller. Dette fører til et totalt tab af immunfunktion hos patienter. Med virus forårsager almindelig forkølelse, virus angriber respiratoriske celler og skader dem, som det gør sit arbejde.

alligevel vil ikke alle virusinfektioner være skadelige for værten. En virus, der dræber værten, vil være mindre vellykket over tid sammenlignet med en virus, der ikke skader værten. En sund vært øger antallet af virusmolekyler, der frigives i miljøet, hvilket er det ultimative mål for virussen. Faktisk kan nogle viruspartikler faktisk gavne værten. Et godt eksempel er en form for herpesvirus, fundet hos mus. Denne virus, mens den inficerer en mus, giver musen et godt forsvar mod de bakterier, der bærer pesten. Selvom mekanismen ikke er klar, forhindrer virussen på en eller anden måde bakterierne i at tage fat i musens system.

når det ses i dette lys, er det let at se, hvordan en virus ligner meget en bakterie. Bakterierne skaber og vedligeholder de nødvendige værktøjer til at reproducere DNA, hvor virussen stjæler dem. Dette er den eneste reelle forskel mellem en virus og en bakterie. På grund af dette betragter mange forskere en virus som en levende organisme. Forskere, der studerer vira, virologer, bemærker, at viruspartikler (levende eller ej) har udviklet sig med livet sandsynligvis så længe de første celler var til stede. På grund af dette er der en virus, der specialiserer sig på næsten hver eneste art på planeten.

Virusklassificering

forskere klassificerer vira baseret på, hvordan de replikerer deres genom. Nogle virusgenomer er lavet af RNA, andre er lavet af DNA. Nogle vira bruger en enkelt streng, andre bruger en dobbelt streng. Kompleksiteten involveret i replikering og emballering af disse forskellige molekyler placerer vira i syv forskellige kategorier.

klasse i-virusgenomer er lavet af dobbeltstrenget DNA, det samme som det humane genom. Dette gør det nemt for disse virusmolekyler at bruge cellens naturlige maskiner til at producere proteiner fra virus-DNA ‘ et. For at DNA-polymerase (molekylet, der kopierer DNA) skal være aktivt, skal cellen imidlertid dele sig. Nogle klasse i-virusmolekyler inkluderer sektioner af DNA, der får cellen til aktivt at begynde at dele sig. Disse virusmolekyler kan føre til kræft. Human papillomavirus er en seksuelt overført klasse I-virus og kan forårsage livmoderhalskræft.

en klasse II-virus indeholder kun en enkelt DNA-streng. Før det kan læses af værtens DNA-polymerase, skal det omdannes til dobbeltstrenget DNA. Det gør det ved at kapre værtscellens histoner (DNA-proteiner) og DNA-polymerase. I stedet for at vente på, at cellen deler sig eller tvinger den til, indeholder klasse II-virus-DNA kodning for et protein kaldet Rep. Andre proteiner dannes ud fra DNA ‘ et og bruges til at skabe proteincoats med det cellulære maskineri. Det enkeltstrengede DNA pakkes derefter ind i disse proteincoats, og der oprettes nye viruspakker.

klasse III virusgenomer er skabt af dobbeltstrenget RNA. Selvom dette er usædvanligt, kommer disse viruspakker med deres eget protein, RNA-polymerase. Dette protein kan skabe messenger RNA (mRNA) fra det dobbeltstrengede virus RNA. Virus-RNA ‘ et forbliver derfor inden i viruskapslen, og kun mRNA kommer ind i værtsens cytoplasma. Her omdannes mRNA til proteiner, hvoraf nogle indbefatter mere RNA-polymerase. Denne RNA-polymerase skaber et nyt dobbeltstrenget RNA, som er indkapslet af proteinerne og frigivet fra cellen.

klasse IV-vira er enkeltstrenget RNA, næsten identisk med mRNA produceret af værtscellen. Med disse vira er hele proteinbeklædningen opslugt af en uinficeret værtscelle. Det lille RNA-genom slipper ud af proteinbeklædningen og finder vej ind i cytoplasmaet. Denne ene mRNA-lignende streng koder for et stort polyprotein, som vil blive oprettet af værterne ribosomer. Polyproteinet bryder naturligt ind i forskellige dele. Nogle skaber proteinfrakker, mens andre læser og replikerer den oprindelige streng af viralt RNA. Virussen fortsætter med at replikere og skabe nye, fuldt pakket viruspartikler. Når cellen er helt fuld, bryder den og frigiver viruspartiklerne i blodet eller miljøet. Op til 10.000 viruspartikler kan frigives fra en enkelt celle.

virusgenomerne i klasse V er også enkeltstrenget RNA. Men de løber i modsat retning fra normal mRNA. Derfor kan cellens maskiner ikke læse dem direkte. Disse virusmolekyler indeholder et RNA-polymerasemolekyle, som kan læse omvendt. Disse virusmolekyler har store kapsler, omgivet af cellemembran og proteiner. Når virussen nærmer sig en celle, binder dens membranproteiner sig med cellen, og den trækkes ind i cytoplasmaet. Her bryder det fra hinanden og frigiver det baglæns virale RNA og associerede proteiner. Disse små komplekser producerer regelmæssigt mRNA, hvilket skaber nye viruskomplekser. Disse ufærdige komplekser bevæger sig til celleoverfladen, hvor de linjer cellemembranen med proteiner, de skaber. Når de er færdige, pakker de sig ind i denne membran og rives væk fra cellen.

klasse vi virusgenomer er de samme som klasse V, men de bruger en anden metode til at replikere. Klasse vi-viruspartikler er kendt som retrovirus. I stedet for at skabe mRNA fra det virale RNA arbejder disse virusmolekyler med et andet protein. Kendt som revers transkriptase er dette i stand til at skabe DNA fra virus-RNA ‘ et. Dermed omdannes det virale RNA til dobbeltstrenget DNA. Dette DNA producerer derefter ny virus. DNA ‘et kan inkorporeres med værts-DNA’ et og dermed blive endogeniseret. Dette betyder, at DNA ‘ et forbliver i cellen, så længe cellen lever. Hvis cellen findes i en kimlinie, såsom en sæd eller et æg, vil virussen permanent blive en del af værtens genom. Det anslås, at 5-8% af det humane genom er tilbage retrovirus DNA.

den endelige klasse, Klasse VII, omfatter pararetroviruserne. I lighed med klasse VI bruger disse virusgenomer revers transkriptase. Imidlertid er disse virusgenomer pakke som DNA, ikke RNA. Disse vira indsætter sig direkte i værtsgenomet, som begynder at transponere det virale DNA til RNA. Det meste af dette RNA vil være mRNA, der bruges til at skabe et polyprotein. En del af polyproteinet er revers transkriptase. Denne omvendte transkriptase virker på stykker RNA kendt som pregenom. Det læser disse RNA-molekyler og producerer det originale virus-DNA. Dette pakkes derefter i virale proteincoats. Klasse VII-vira findes ofte i planter og kan rejse mellem celler ved hjælp af plasmodesmata, eller de kan bæres af planteædende insekter, der fodrer planterne. Bladlus bærer mange plantesygdomme, da deres proboscis gennemsyrer plantecellevægge, og de drikker cytoplasmaet.

eksempler på en Virus

poliovirus

Poliovirussen, som lammede præsident Franklin Roosevelt, er en klasse III-virus. Denne dobbeltstrengede RNA-virus koder for 12 proteiner. Ligesom andre klasse III-virusgenomer reproducerer den sig ved at frigive mRNA-tråde i cytosolen i værtsceller, som koder for nye virusmolekyler. Interessant nok var poliovirussen ikke dødelig, før folk begyndte at behandle deres vand. Før chloreret vand overlevede polio i de fleste vandkilder. Således blev de fleste spædbørn udsat for polio lige uden for flagermusen.

hos spædbørn er der normalt ingen symptomer på polio, og immunsystemet reagerer på virussen. Men efter at chloreret vand blev etableret, oplevede de fleste børn ikke polio. Sygdommen blev imidlertid ikke udryddet. Mange mennesker blev udsat i voksenalderen for lommer af polio, som stadig varede. Disse mennesker led meget af sygdommen, da immunsystemet ikke reagerede hurtigt nok på det. Ligesom FDR blev de normalt permanent lammet af virusets virkninger på knoglesundheden. Heldigvis er vaccinen mod polio, en af de første nogensinde skabt, let lavet af at dræbe levende poliovirus med varme. De døde proteinfrakker giver kroppen mulighed for at udvikle en immunitet mod virussen, uden at cellerne bliver inficeret.

rabiesvirus

rabiesvirus er en klasse V-virus med en kugleformet proteincoat. Denne virus er lavet af lineært, enkeltstrenget RNA. Rabiesvirusgenomet koder for fem proteiner fra 12.000 nukleotider. Interessant nok omfatter symptomerne på rabies hos mange dyr øget aggression. Dette træk, forårsaget af hvor virussen angriber og den skade, den gør, får dyr til at bide andre dyr oftere, end de normalt ville. De samlede rabiesviruspartikler akkumuleres i spyt. Når et inficeret dyr bider et andet, overføres virussen således til det nye dyr.

rabiesvirus er næsten altid dødelig hos mennesker, hvis den ikke behandles straks. Årligt gives der næsten 15 millioner vaccinationer efter eksponering for rabies. Vaccinen indlæser i det væsentlige kroppen med den døde virus, hvilket tillader et stort immunrespons mod virussen. Dette kan stoppe virussen, før den bliver etableret i systemet. Hvis dette sker, er der ringe chance for genopretning. Hunde vaccineres almindeligvis før eksponering, hvilket giver en generel beskyttelse til deres ejere, hvis de bliver bidt af et dyr inficeret med virussen.

test

1. Hvilke af følgende klasser af virusgenom kan reproduceres direkte af cellulære maskiner?
A. Klasse I
B. klasse III
C. Klasse vi

2. Humant Rhinovirus a forårsager forkølelse. Genomet af rhinovirus er et enkeltstrenget RNA, der ligner mRNA ‘ er produceret af værtscellen. Hvilken klasse tilhører rhinovirus?
A. Klasse VII
B. klasse II
C. klasse IV

3. Din ven hævder, at vira er de samme som allergier, da begge får hans næse til at løbe. Hvilket af følgende vil overbevise din ven ellers?
A. kun vira forårsager en immunreaktion
B. En virus forårsager ikke kun en reaktion, den reproducerer i dine celler
C. hvorfor argumentere? Din ven har ret.