13 februari 2015

Virussen: de hackers van de biologie

Wat zijn virussen ook alweer precies? Hoe zien ze eruit, hoe werken ze en wat zijn de verschillen met andere infectieuze organismen? Een biologieles.

Virussen kunnen ellendige ziektes veroorzaken, maar je kunt er ook bewondering voor hebben. Ingenieus zoals ze de omgeving naar hun hand zetten. Ze bestaan alleen maar uit alleen wat erfelijk materiaal (DNA of RNA) en een eiwitmantel, ook capside genoemd. Deze eiwitmantels kunnen verschillende vormen hebben: veelhoekig of spiraalvormig. Een deel van de virussen, en met name de virussen die mensen en dieren besmetten, hebben ook een membraanachtige envelop. Net als celmembranen bestaat die uit fosfolipiden en glycoproteïnen. Dat komt goed van pas als het virus een cel binnendringt, zoals je verderop kunt lezen.

Uitbuiting


Virussen hebben - of zijn - dus geen cellen. Er is geen sprake van een cel met een membraan eromheen en celorganellen daarbinnen. Ook hebben ze geen eigen enzymen en geen eigen energievoorziening; allemaal zaken die in cellen wel aanwezig zijn. Op zichzelf kan een virus daardoor niets. Maar virussen maken gebruik van gastheren - zoals dat eufemistisch heet. Al is de term slachtoffer toepasselijker. Want de onvrijwillige ‘gastheer’ wordt uitgewoond en uitgebuit. Het virus gebruikt de machinerie en de energievoorziening van de gastheercellen om zichzelf te vermenigvuldigen. Is het virus eenmaal vermeerderd, dan gaat de gastheercel te gronde en komen de nieuwe virussen vrij, klaar om nieuwe slachtoffercellen te infecteren.

Hacking


Hoe gebruikt - of liever misbruikt - een virus zo’n slachtoffercel? Dat gebeurt via een ingenieus proces. Eigenlijk is er sprake van een soort hacking: het virus breekt in in de cel en neemt het besturingssysteem over. Stap voor stap gaat het als volgt. Allereerst hecht een virus zich met de envelop aan de celmembraan van een gastheercel. Deze versmelten met elkaar, waardoor een blaasje met het virus in de cel terechtkomt. Dit proces heet endocytose; het is een bekend proces waarmee ook voedingsstoffen de cel binnenkomen, of materialen die afgebroken moeten worden. Vervolgens probeert de cel om met zijn eigen enzymen de inhoud van dat blaasje af te breken. Het lukt dan wel om de eiwitmantel af te breken, maar het RNA of DNA komt uiteindelijk de cel in. Dan worden de celorganellen (de ‘stofwisselingsfabriek’) in die cellen ingezet om het virusmateriaal te vermenigvuldigen en om nieuwe eiwitmantels te produceren. Eerst zorgen componenten van het virus ervoor dat de productie van gastheereiwitten wordt gestopt. Vervolgens wordt het mechanisme zo gestuurd dat er vele kopieën van het RNA of DNA van het virus worden gemaakt. Daarna worden de eiwitfabriekjes in de cel zo aangestuurd dat ze componenten voor de eiwitten van het virus gaan produceren, in plaats van de eigen eiwitten. Dit alles gebeurt in een volgorde die bepaald wordt door het virus-DNA of -RNA, zodat alles op het juiste moment beschikbaar komt en op de juiste plek wordt ingebouwd (geassembleerd) in de nieuwe virussen. Nadat het virus zich in de cel heeft vermenigvuldigd, zorgt het nog dat de cel het enzym lysozym produceert. Dit laat de gastheercel uit elkaar vallen, waardoor de virussen zich verder kunnen verspreiden.

Overwinnaar


Hoewel termen als uitbuiting, misbruik en hacking suggereren dat er sprake is van een bewust proces, hebben virussen geen bewustzijn en geen vooropgezet doel. Een besmetting is een gevolg van een onbewust en toevallig contact, waarbij helaas de ene partij de overwinnaar blijkt te zijn en de andere partij de verliezer. Word je geïnfecteerd en ziek, dan is het virus de overwinnaar. Kan het virus jou niet de baas, dan komt het als verliezer uit de strijd.

Antivirale middelen


Lange tijd waren er geen geneesmiddelen tegen virussen, maar de laatste tijd zijn er vele antivirale middelen ontwikkeld. In vergelijking met de antibiotica tegen bacteriën zijn de antivirale middelen veel specifieker tegen één bepaald virus of zelfs tegen één bepaalde stam gericht. Deze middelen grijpen in op de enzymen die nodig zijn voor de deling van het erfelijk materiaal.
Bij virussen kunnen over het algemeen snel kleine veranderingen in het erfelijk materiaal ontstaan (mutaties), waardoor ze niet meer aangetast kunnen worden door bestaande antivirale middelen.