Hva er et virus?

Du vet sikkert at et virus er noe som vi ikke vil ha i kroppen vår. Virus kan gjøre oss syke. Influensa, for eksempel, kommer med et virus som sprer seg fra menneske til menneske.

Virus – de mest vellykkede parasittene i verden

Virus er de aller, aller minste biologiske replikantene på kloden, ca. 100 ganger mindre enn bakterier. De er laget av små tråder med genetisk kode og dekket med et tynt proteinskall. De kan ikke «leve» på egen hånd. Forskerne er faktisk ikke sikre på om de er levende i det hele tatt.

Cellene i en levende organisme har sine egne samlebånd der de lager midlertidige kopier av genene sine og pumper dem gjennom molekylmaskiner som kalles ribosomer. Disse leser den genetiske koden og bruker den som en modell for bygging av proteiner. De enkleste levende organismene må ha mellom 140 og 300 gener for å lage alle proteinene de trenger for å overleve, men et virus klarer seg med så få som fire. De kaprer ganske enkelt andre celler og gjør dem om til virusfabrikker.

Virus er smarte. De oppveier sin genetiske utilstrekkelighet ved å låne fra cellene de infiserer.

Virus har ikke egne ribosomer, så de mater koden sin inn i maskinene til andre organismer, og tar dermed over samlebåndsproduksjonen deres. De infiserte cellene slutter å produsere egne proteiner og begynner å lese viruskode og sette sammen virusproteiner.

Kjernen i et virus er dets genetiske kode som lagres med de samme trådene av biologiske bokstaver som brukes av levende organismer. Noen virus har to tråder DNA som oss, andre klarer seg med bare én tråd, og noen bærer genene som RNA. Dette molekylet likner DNA, men med en annen kjemisk bokstav, og det brukes av levende celler til å lage midlertidige kopier av genene.

Kapsidproteiner

Den genetiske informasjonen er skjør, så hvis den skal flyttes fra én celle til en annen, må man finne en måte å beskytte den på. Noen av de viktigste kodene gir instruksjoner for oppbygging av proteiner som lager en beskyttende kappe vi kaller kapsid. Kapsidproteinene danner repeterende strukturer som låses sammen og antar tredimensjonal fasong. Dette er et krystalliknende mønster, slik at viruset bare trenger noen få gener for å lage et komplett skjold. Ikosahedrale kapsider inneholder for eksempel ofte små trekanter laget av bare tre proteiner. Disse trekantene er en måte å beskytte koden på. Trekantene plasseres sammen og danner en 20-sidet kule som dekker virusgenomet.

Virioner

De smittefarlige pakkene med kapsid og genetisk kode kan overleve utenfor cellene, men de kan ikke kopiere seg på egen hånd. De blir kalt virioner og trenger å komme seg inn i cellene igjen for å kunne fortsette livssyklusen. Det gjør de ved å feste seg til molekyler på celleoverflaten.

Down arrow

1 / 4

Down arrow

Bakteriofager injiserer genkoden sin i
bakteriecellene og omgjør dem til virusfabrikker.

Proteinproduksjon

Proteiner på utsiden av kapsidene samhandler med proteiner på utsiden av cellen. Denne tilknytningen kan endre fasongen på selve virionet og gjøre det mulig for partikkelen å smelte sammen med cellemembranen. Eventuelt kan det lure cellen til å trekke viruset inn i en membrandekket sfære som kalles endosom. Når det har kommet seg på inn, bryter enzymer som er fraktet med virionet eller stammer fra cellen selv, ned de siste restene av kapsidet og slipper den genetiske koden inn i cellen. Virusgenomet går så inn i cellens samlebåndsproduksjon og begynner raskt å produsere tre hovedtyper av proteiner.

3 typer proteiner

Det første proteinet er enzymer som gjør det mulig for viruset å konstruere flere kopier av sine egne gener. Det andre er proteiner som forstyrrer cellens normale produksjonsprosesser. Den tredje typen er de strukturelle proteinene som arbeider med å bygge nye viruspartikler.

Viruset sprer seg

Når de nye viruspartiklene er ferdige, må viruset finne en måte å frigjøre dem på slik at de kan infisere flere celler. «Lytiske» virus sprenges simpelthen. De slipper fri alle vibrionene i én diger smell, og dreper cellen i samme slengen. «Lysogene» virus slipper ut nye virioner én etter én, og lar vertscellen overleve og reprodusere seg. Noen virus syr til og med sin genetiske kode inn i verten slik at hver gang cellen deler seg, vil også den nye cellen få en kopi av virusgenene. Da kan viruset bli værende i cellene lenge, ligge i dvale og aktiveres senere, en egenskap som kalles latens.

Virulens

Cellene prøver å forsvare seg mot denne typen angrep. De ødelegger løse genetiske koder og sender signaler til immunforsvaret for å gi beskjed om infeksjonen. Men virusene har utviklet måter å unngå slike forsvarsmekanismer på. Underveis har noen av dem skaffet seg egenskaper som skader verten, en egenskap som kalles virulens.

Down arrow

1 / 4

Down arrow

Skader immunforsvaret

Mange virus fører til sykdom som driver de friske cellene bort fra den normale aktiviteten sin. Hva slags skade viruset forårsaker, varierer etter hvilken type celler det smitter, hvordan det forstyrrer molekylmaskinene og hvordan det frigjør virioner. Noen av de mest alvorlige problemene oppstår når immuncellene hindrer kroppen i å slå tilbake. Både ebola, marburg og hiv skader immunforsvaret.

Virus er imidlertid ikke bare negativt: infeksjoner er med på å forme hvordan kroppen vår virker. Studier av det menneskelige genomet har vist at rundt åtte prosent av genkoden vår faktisk stammer fra virus. De kalles «endogene retrovirus», eller HERV, og er lette å se fordi de fremdeles bærer rester av tre virusgener: gag, pol og env. Disse genene tilhører retrovirus som syr sin genetiske kode inn i vertens genom.

Retrovirus

Retrovirus setter et varig merke på DNAet, og resultatene fra forhistoriske infeksjoner er blitt overført fra foreldre til barn i tusenvis av år. Evolusjonen har gradvis endret sekvensen hos disse restene av virusgener og gjør det umulig for dem å produsere nye virioner. Kroppen har funnet nye måter å bruke den gjenværende koden på.

Et endogent retrovirus som heter HERV-W lager koder for proteiner som en gang satt i det ytre omslaget på et virus og hjalp det til å smelte sammen med celler. Vi har endret koden slik at den lager nye proteiner som er med på å smelte cellemembraner sammen og danne morkaken. Uten restene fra forhistoriske virusinfeksjoner ville vi med andre ord ikke vært her i dag.

Down arrow

1 / 4

Down arrow

Ebola skader blodårene og
fører til blødende feber.

Forskerne bruker virus til å reparere celler.

Virus er spesialister på å komme seg forbi cellenes forsvar slik at de kan sprøyte genetisk informasjon inn i cellene, men i naturen inneholder de ofte gener som kan føre til sykdom. Hvis vi derimot trekker ut disse ødeleggende kodesekvensene, kan vi bruke den ytre virusinnpakningen til å levere nyttige gener til skadde celler. Dette er ideen bak virale vektorer.

I første trinn må forskerne slette de delene av virusgenomet som gjør det mulig for viruset å lage kopier av seg selv. Deretter tilfører de koden til ulike gener. Når det modifiserte viruset infiserer en celle, har det med seg disse nye genene.

De mest brukte virusene i vektorforskningen er adenovirus og retrovirus. Adenovirus har et DNA-basert genom og smitter pattedyrceller midlertidig. Cellene lager virusproteiner en kort periode, og deretter går de tilbake til normal aktivitet. Retrovirus er RNA-basert og fører sin genetiske kode inn i genomet på cellen de infiserer. Dette endrer DNAet i cellen permanent og gjør at den kan produsere virusproteiner til evig tid.

I laboratoriet kan virale vektorer gjøre det mulig å finne ut hva som skjer når celler får mulighet til å lage ulike proteiner. Utenfor laben har virale vektorer potensial til å fikse ødelagte gener ved å tilføre menneskeceller en frisk genkode. Teknologien kan imidlertid være farlig fordi det er vanskelig å styre nøyaktig hvor cellen plasserer de nye genene. Forskerne prøver hele tiden å finne ut om det er trygt å bruke virus i genterapi.

Down arrow

1 / 3

Down arrow

Virologene bruker beskyttelsesutstyr når de studerer virus i laboratoriet.