ZO 1.3 Inleiding virologie

Question 1

Op basis van welke drie criteria kunnen virussen geclassificeerd worden?

Answer 1

1. Het soort nucleïne zuur, DNA of RNA.
2. De symmetrie van het nucleocapside. De eiwitmantel beschermt het nucleïnezuur tegen afbraak. Kan de vorm hebben van een schroefdraad (helicaal), een veelvlak (isosaëder) of meervorming (pleomorf).
3. Aan of afwezigheid van een lipidemembraan (of virusenvelop)

Question 2

Welke virussen hebben lineair en dubbelstrengs DNA?

Answer 2

de papova-, adeno-, herpes- en poxvirussen. De meeste virussen bezitten lineair en dubbelstrengs DNA.

Question 3

Wat voor soort DNA heeft het Hepatitis-B-virus?

Answer 3

circulair DNA-genoom dat grotendeels dubbelstrengs is

Question 4

Welke virussen hebben lineair enkelstrengs DNA?

Answer 4

Parvovirussen

Question 5

Hoe kan je verder onderscheid maken tussen virussen die als nucleïnezuur RNA hebben?

Answer 5

Binnen de groep van RNA-virussen is de classificatie verder gebaseerd op de replicatiestrategie.

Question 6

Waar repliceren DNA-virussen zich?

Answer 6

DNA-virussen repliceren zich in de celkern, waar zij gebruik kunnen maken van DNA-polymerases en splicingsenzymen van de gastheercel.

Question 7

Welk DNA-virus repliceert zich niet in de celkern?

Answer 7

De pokkenvirussen, die in het cytoplasma repliceren en zelf zorgen voor een DNA-polymerase en overige enzymen die betrokken zijn bij het proces van DNA-replicatie en -transcriptie.

Question 8

Waar repliceren RNA virussen zich?

Answer 8

RNA-virussen daarentegen repliceren over het algemeen in het cytoplasma en zij kunnen dus geen gebruik maken van de splicingsenzymen van de gastheercel. Een ander gevolg van virusreplicatie in het cytoplasma is dat enzymen die activiteiten in de kern remmen (zoals actinomycine D dat DNA-afhankelijke RNA-transcriptie remt), geen invloed hebben op de replicatie van deze RNA-virussen.

Question 9

Wat zijn andere alternatieven voor splicing aangezien de RNA-virussen geen gebruik kunnen maken van de splicingsenzymen die zitten in de celkern?

Answer 9

1. Gebruik maken van een protease waarmee een eiwit gedigesteerd wordt tot diverse functionele kleinere eiwitten (dit doen de Flavivirussen)
2. Een RNA-transcript kan door ribosomale frameshifting ook meerdere eiwitproducten leveren (dit doen coronavirussen)
3. Interne transcriptie is ook een mogelijkheid, hierdoor kan een viraal RNA uiteindelijk meerdere subgenomische RNA’s leveren. (dit doen coronavirussen en alphavirussen).
4. Virussen die een gesegmenteerd genoom bezitten

Question 10

Welk RNA virus bevindt zich niet in het cytoplasma voor replicatie?

Answer 10

Het influenzavirus (behoort tot de groep van de Orthomyxo-virussen). Dit virus neemt de CAP-structuur van andere mRNA’s af om ze voor zijn eigen transcripten te gebruiken. Het hechten van CAP-structuren aan mRNA’s vindt echter alleen in de celkern plaats vandaar dat het influenzavirus een nucleaire fase heeft.

Question 11

In welke 4 groepen kan een RNA virus worden verdeeld aan de hand van de replicatiestrategie?

Answer 11

1. plus-strengs RNA-virussen
2. min-strengs RNA-virussen
3. dubbelstrengs RNA-virussen
4. retrovirussen

Question 12

Wat is de replicatiestrategie van plus-strengs RNA-virussen?

Answer 12

Deze bezitten een RNA-structuur van positieve polariteit die meteen gebruikt kan worden voor de translatie van eiwitten. Een van de eerste celactiviteiten van deze groep virussen is de generatie van eiwitten die noodzakelijk zijn om de replicatie op gang te brengen. Ze bezitten een eigen RNA-afhankelijk RNA-polymerase dat in staat is om uit het genoom een negatief RNA-template te maken. Vanaf dit template wordt vervolgens mRNA gegenereerd voor de productie van structurele eiwitten en RNA-genomen voor nieuwe viruspartikels.

Question 13

Wat is de replicatiestrategie van min-strengs RNA-virussen?

Answer 13

Het RNA van deze groep is niet geschikt om direct
als matrijs te worden gebruikt. De polariteit is verkeerd, namelijk negatief. Om dit meteen om te zetten heeft het RNA virus een RNA-afhankelijk RNA-polymerase bij zich, dat gebruikt wordt om een RNA-streng van positieve polariteit te synthetiseren. Dit RNA dient vervolgens als mRNA-matrijs voor de synthese van structurele en niet-structurele eiwitten. In het viruspartikel dat uiteindelijk de cel verlaat, zit weer een min strengs RNA-molecuul en een RNA-afhankelijk RNApolymerase. Deze groep virussen is altijd omgeven door een membraanstructuur (envelop).

Question 14

Wat is de replicatiestrategie van dubbelstrengs RNA-virussen?

Answer 14

Dubbelstrengs RNA-virussen. Deze groep kan min of meer gezien worden als een variant van de min-strengs RNA-virussen. Ze bezitten ook een RNA-afhankelijk RNA-polymerase dat gebruikt wordt om correcte transcripten te maken.

Question 15

Wat is de replicatiestrategie van retrovirussen?

Answer 15

Dit zijn virussen die eigenschappen hebben van zowel RNA- als DNA-virussen. Het zijn varianten van de positieve strengs RNA-virussen, die een DNA-fase als intermediair hebben. Het RNA wordt in het cytoplasma door het virale reverse transcriptase omgezet in dubbelstrengs DNA. Het viruspartikel neemt zelf dit reverse transcriptase mee de gastheercel in. Vervolgens wordt dit DNA geïntegreerd in het cellulaire DNA van de gastheer, waardoor het mee repliceert tijdens de normale celdeling.

Question 16

Wat is de replicatiestrategie van DNA virussen?

Answer 16

De replicatie van DNA-virussen verloopt grotendeels gelijk aan de replicatie van cellulair DNA. Overigens maken de DNA-virussen wel gebruik van een virus-specifiek DNA-polymerase.

Question 17

Wat is een uitzondering op de replicatiestrategie van DNA virussen?

Answer 17

Een uitzondering is de replicatie van het hepatitis-B-virus. Dit virus repliceert via een RNA-intermediair, die vervolgens weer door het virale polymerase wordt omgezet in een partieel dubbelstrengs DNA. Dit polymerase van hepatitis-B-virus heeft naast de DNA-polymerase activiteit, ook nog een reverse transcriptase activiteit.

Question 18

Wat betekend attenuantie?

Answer 18

Het verzwakken van de pathogeniciteit van een virus door veranderingen in het virale genoom (mutaties).

Question 19

Wanneer kan een verminderde enzymactiviteit van een enzym van het virus in het voordeel werken van een virus?

Answer 19

Soms kan dit voor een virus een voordeel zijn bijvoorbeeld wanneer door een veranderde enzymactiviteit antivirale middelen (die tot doel hebben de replicatie van een virus tot stilstand te brengen) niet meer worden geïncorporeerd in het virale genoom.

Question 20

Wat kan een ander voordeel van een mutatie zijn voor een virus?

Answer 20

Een ander eventueel voordeel van een mutatie is dat het virus kan ontsnappen aan de immuunrespons van de gastheer, doordat antilichamen een viruspartikel niet meer kunnen herkennen.

Question 21

Waarom veranderen DNA-virussen minder snel van genoom dan RNA-virussen?

Answer 21

DNA-virussen hebben in het algemeen een geringere evolutiesnelheid (lees mutatiesnelheid) dan RNA-virussen. De reden hiervoor is dat DNA-virussen gebruik kunnen maken van de zogenaamde proofreading-activiteit van het DNA-afhankelijke DNA-polymerase. RNA-afhankelijke RNA-polymerases bezitten deze correctie-eigenschap niet. Het genoom van een RNA-virus kan wel tot 1% per jaar veranderen.

Question 22

Op welke manieren kunnen RNA virussen hun genetisch materiaal veranderen?

Answer 22

1. Standaardmutaties in het genoom (puntmutaties, deleties en inserties van sequenties). Men noemt dit ook wel antigene drift.
2. Recombinatie van virale genomen. Hier zijn slechts enkele voorbeelden van bekend. Bijvoorbeeld van flavivirussen is bekend dat er in het recente verleden een recombinatie heeft plaatsgevonden.
3. Reassortering van virale genomen. Dit betekent dat delen van het genoom worden uitgewisseld. Dit komt alleen maar voor bij virussen met een gesegmenteerd genoom. Het meest bekende voorbeeld is het influenzavirus, dat door grote uitwisselingen van genomen (ook wel antigene shift genoemd) tot pandemieën heeft geleid.

Question 23

Welke functies kunnen de virale eiwitten hebben?

Answer 23

1. Sommige virale eiwitten dienen als specifieke component voor de replicatie van het genoom.
2. Er zijn ook virale eiwitten die betrokken zijn bij de proteolytische klieving van gesynthetiseerde eiwitten. Dit zijn de virale proteases. Hun enzymatische functie zorgt voor het precies op maat maken van eiwitten en komt vooral uitgebreid bij de RNA-virussen voor. Verder is het van belang dat enkele capside-eiwitten een autoproteolytische activiteit bezitten. Dit betekent dat deze eiwitten in staat zijn om zich direct na hun synthese af te splitsen van een groter eiwitmolecuul. Dit is bekend van de Togaviridae en Picornaviridae.
3. Tot slot zijn er virale eiwitten die fungeren als structuurelement van het virus zelf. Ieder virus bestaat uit een capside dat het erfelijk materiaal omvat en beschermt. Verder bezitten membraanbevattende virussen naast een capside ook nog een membraan waarin specifieke eiwitten steken. Deze eiwitten bepalen de antigene eigenschappen en bevatten de epitopen die noodzakelijk zijn voor de aanhechting van het virus aan de celreceptor. Bij naakte virussen zonder envelop, ligt de receptorbindingsplaats op het capside.

Question 24

Wat zijn voorbeelden van een component die virussen maken voor de replicatie van hun genoom?

Answer 24

Het meest duidelijke is dit bij RNA-virussen, die coderen voor een RNA-afhankelijk RNA-polymerase. Een gespecialiseerd enzym is reverse transcriptase dat uitsluitend bij retrovirussen voorkomt. Dit enzym is in staat om van RNA een complementaire-DNA kopie te maken.

Question 25

Welke virussen vallen onder de familie: herpesviridae?

Answer 25

• herpes-simplex-virus
• varicella-zoster-virus
• Epstein-Barr-virus (EBV)
• cytomegalovirus
• humaan herpesvirus 6 (HHV-6)
  dubbelstrengs, lineair

Question 26

Welke virussen vallen onder de familie: adenoviridae?

Answer 26

Adenovirus
dubbelstrengs, lineair

Question 27

Welke virussen vallen onder de familie: parvoviridae?

Answer 27

B19-virus
enkelstrengs, lineair

Question 28

Welke virussen vallen onder de familie: hepa-DNA-viridae?

Answer 28

hepatitis-B-virus
dubbel/enkelstrengs, circulair

Question 29

Welke virussen vallen onder de familie: papovaviridae?

Answer 29

papillomavirus
dubbelstrengs, circulair

Question 30

Welke virussen vallen onder de familie: togaviridae?

Answer 30

rubellavirus
[+] RNA, ongesegmenteerd

Question 31

Welke virussen vallen onder de familie: flaviviridae?

Answer 31

gele koorts en hepatitis-C-virus
[+] RNA, ongesegmenteerd

Question 32

Welke virussen vallen onder de familie: picornaviridae?

Answer 32

Enterovirus, hepatitis-A-virus
[+] RNA, ongesegmenteerd

Question 33

Welke virussen vallen onder de familie: rhabdoviridae?

Answer 33

rabiesvirus
[-] RNA, ongesegmenteerd

Question 34

Welke virussen vallen onder de familie: paramyxoviridae?

Answer 34

• mazelenvirus
• bofvirus
• respiratoir-syncytiëel virus
• human metapneumovirus
  [-] RNA, ongesegmenteerd

Question 35

Welke virussen vallen onder de familie: orthomyxoviridae?

Answer 35

influenzavirus
[-] RNA, 8 segmenten

Question 36

Welke virussen vallen onder de familie: reoviridae?

Answer 36

rotavirus
[+/-] RNA, 10-12 segmenten (dubbelstrengs RNA)

Question 37

Welke virussen vallen onder de familie: retroviridae?

Answer 37

HIV
[+] RNA, ongesegmenteerd

Question 38

Bij welke virussen zijn we afwezigheid van een virusenvelop?

Answer 38

Bij het enterovirus, hepatitis-A-virus en het adenovirus.

Question 39

Welke virussen hebben een andere vorm dan een icosaeder?

Answer 39

Appenpokkenvirus (pleiomorf) en mazelen en het bofvirus (helicaal).

Question 40

Hoe werkt de RNA-polymerase voor plus-strengs RNA-virussen?

Answer 40

RNA polymerase bij plus-strengs RNA-virussen, is een RNA-afhankelijk RNA-polymerase dat RNA van positieve polariteit omzet in RNA van negatieve polariteit. Dit laatste RNA dient weer als matrijs voor het RNA-afhankelijke RNA-polymerase om omgezet te worden in RNA van positieve polariteit. Dit RNA wordt gebruikt als genoom in het virusdeeltje, of als matrijs voor het synthetiseren van virale eiwitten. Voorbeelden: enterovirussen, coronavirussen.

Question 41

Hoe werkt de RNA-polymerase voor min-strengs RNA-virussen?

Answer 41

RNA-polymerase bij min-strengs RNA-virussen is ook een RNA-afhankelijk RNA-polymerase dat min-strengs RNA omzet in RNA van positieve polariteit. Vervolgens wordt dit weer omgezet in RNA van negatieve polariteit. Dit laatste is het genoom dat in viruspartikels zit. Voorbeelden zijn influenzavirus, bofvirus, RSV, mazelen.

Question 42

Hoe werkt DNA-afhankelijk RNA-polymerase?

Answer 42

Het laatste is een DNA-afhankelijk RNA-polymerase. Er is slechts één virusfamilie die hier gebruik van maakt, namelijk de hepadnavirussen, als voorbeeld HBV (hepatitis-B-virus). Dit dubbelstrengs DNA-virus repliceert via een RNA-intermediair, die vervolgens weer wordt omgezet in dubbelstrengs DNA. Dit is precies het omgekeerde als bij retrovirussen gebeurd; hier wordt RNA via een DNA-intermediair vermenigvuldigd.