Viral morfologi
Virus i alle former og størrelser består af en kerne af nukleinsyre, en ydre proteinbeklædning eller capsid og undertiden en ydre kuvert.
Læringsmål
Beskriv forholdet mellem det virale genom, capsid og envelope
Nøglepunkter
Nøglepunkter
- Virus klassificeres i fire grupper baseret på form: filamentøse, isometriske (eller icosahedrale), enveloped og head and tail.
- Mange vira knytter sig til deres værtsceller for at lette indtrængningen i cellemembranen, så de kan replikere sig inde i cellen.
- Uhyllede virus kan være mere modstandsdygtige over for ændringer i temperatur, pH-værdi og visse desinfektionsmidler end omsluttede virus.
- Viruskernen indeholder det lille enkelt- eller dobbeltstrengede genom, der koder for de proteiner, som virussen ikke kan få fra værtscellen.
Nøglebegreber
- capsid: Den ydre proteinskal af en virus
- envelope: En omsluttende struktur eller et dække, f.eks. en membran
- filamentøs: Har form af tråde eller filamenter
- isometrisk: af, eller som er et geometrisk system med tre lige store akser, der ligger vinkelret på hinanden (især i krystallografi)
Viral morfologi
Vira er acellulære, hvilket betyder, at de er biologiske enheder, der ikke har en cellestruktur. De mangler derfor de fleste af cellernes komponenter, f.eks. organeller, ribosomer og plasmamembranen. En virion består af en kerne af nukleinsyre, en ydre proteinbeklædning eller capsid og undertiden en ydre kuvert bestående af protein- og fosfolipidmembraner, der stammer fra værtscellen. Kapsidet består af proteinunderenheder kaldet capsomerer. Virus kan også indeholde yderligere proteiner, f.eks. enzymer. Den mest indlysende forskel mellem medlemmerne af virusfamilierne er deres morfologi, som er meget forskelligartet. Et interessant træk ved viral kompleksitet er, at værtens og virionernes kompleksitet ikke er korreleret med hinanden. Nogle af de mest indviklede virionstrukturer ses hos bakteriofager, som er virus, der inficerer de simpleste levende organismer: bakterier.
Morfologi
Virus findes i mange former og størrelser, men disse er ensartede og forskellige for hver enkelt virusfamilie. Generelt inddeles virussernes former i fire grupper: filamentformede, isometriske (eller icosahedrale), omsluttede og med hoved og hale. Filamentøse vira er lange og cylindriske. Mange plantevira er filamentøse, herunder TMV (tobaksmosaikvirus). Isometriske virus har omtrent kugleformede former, f.eks. poliovirus eller herpesvirus. Hulevirus har membraner, der omgiver kapsiderne. Dyrevirus, som f.eks. HIV, er ofte omsluttede. Hoved- og halevirusser inficerer bakterier. De har et hoved, der ligner icosaedriske vira, og en haleform som filamentøse vira.
Mange vira bruger en form for glykoprotein til at binde sig til deres værtsceller via molekyler på cellen, der kaldes virale receptorer. For disse vira er tilknytningen en forudsætning for, at de senere kan trænge ind i cellemembranen, så de kan fuldføre deres replikation inde i cellen. De receptorer, som virus anvender, er molekyler, der normalt findes på celleoverflader, og som har deres egne fysiologiske funktioner. Virusser har simpelthen udviklet sig til at gøre brug af disse molekyler til deres egen replikation.
Eksempel på en virus, der sætter sig fast på sin værtscelle: KSHV-virus binder sig til xCT-receptoren på overfladen af menneskelige celler. Denne binding giver mulighed for senere at trænge ind i cellemembranen og replikation inde i cellen.
Samlet set fortæller virionens form og tilstedeværelsen eller fraværet af en hætte os kun lidt om, hvilken sygdom virussen kan forårsage, eller hvilke arter den kan inficere, men de er stadig nyttige midler til at begynde virusklassificeringen. Blandt de mest komplekse virioner, der kendes, har T4-bakteriofagen, som inficerer Escherichia coli-bakterien, en hale-struktur, som viruset bruger til at sætte sig fast på værtscellerne, og en hovedstruktur, som huser dets DNA. Adenovirus, som er et ikke-omviklet dyrevirus, der forårsager luftvejssygdomme hos mennesker, anvender glycoproteinspidser, der stikker ud fra dets capsomerer, til at binde sig til værtscellerne. Ikke-omviklede vira omfatter også de vira, der forårsager polio (poliovirus), fodvorter (papillomavirus) og hepatitis A (hepatitis A-virus).
Eksempler på virusformer: Virus kan enten være komplekse i deres form eller relativt enkle. Denne figur viser tre relativt komplekse virioner: bakteriofagen T4 med sin DNA-holdige hovedgruppe og halefibre, der binder sig til værtscellerne; adenovirus, der bruger pigge fra sit capsid til at binde sig til værtscellerne; og HIV, der bruger glykoproteiner indlejret i sin hyldest til at binde sig til værtscellerne.
Umhyllede virioner som HIV består af nukleinsyre og capsidproteiner omgivet af en fosfolipid-dobbeltlagshyldest og de tilhørende proteiner. Glykoproteiner, der er indlejret i virushylstret, bruges til at binde sig til værtsceller. Andre envelopeproteiner omfatter matrixproteiner, der stabiliserer envelopen og ofte spiller en rolle i samlingen af afkomsvirioner. Skoldkopper, influenza og fåresyge er eksempler på sygdomme forårsaget af virus med en virushinde. På grund af den skrøbelige hyldestruktur er ikke-hyldestruede vira mere modstandsdygtige over for ændringer i temperatur, pH og visse desinfektionsmidler end hyldestruede vira.
Typer af nukleinsyre
I modsætning til næsten alle levende organismer, der anvender DNA som genetisk materiale, kan vira anvende enten DNA eller RNA. Viruskernen indeholder virusets genom eller det samlede genetiske indhold af viruset. Virusgenomer har en tendens til at være små og indeholder kun de gener, der koder for proteiner, som virussen ikke kan få fra værtscellen. Dette genetiske materiale kan være enkelt- eller dobbeltstrenget. Det kan også være lineært eller cirkulært. Mens de fleste virus indeholder en enkelt nukleinsyre, har andre virusgenomer flere, såkaldte segmenter.
I DNA-virus styrer det virale DNA værtscellens replikationsproteiner til at syntetisere nye kopier af det virale genom og til at transskribere og oversætte dette genom til virale proteiner. DNA-virus forårsager sygdomme hos mennesker, f.eks. skoldkopper, hepatitis B og nogle kønssygdomme som herpes og kønsvorter.
RNA-virus indeholder kun RNA som deres genetiske materiale. For at kunne replikere deres genomer i værtscellen koder RNA-virusserne for enzymer, der kan replikere RNA til DNA, hvilket værtscellen ikke selv kan gøre. Disse RNA-polymeraseenzymer er mere tilbøjelige til at begå kopieringsfejl end DNA-polymeraser og begår derfor ofte fejl under transkriptionen. Derfor forekommer mutationer i RNA-virus oftere end i DNA-virus. Dette får dem til at ændre sig og tilpasse sig hurtigere til deres vært. Menneskesygdomme forårsaget af RNA-virus omfatter hepatitis C, mæslinger og rabies.