Ze zijn groot. IJzersterk. En we weten niet eens of ze mensen kunnen infecteren.
De wereld staat op zijn kop nu een nieuw coronavirus in rap tempo om zich heen slaat. Complete economieën zijn stilgelegd vanwege een micro-organisme met een diameter van zo’n 0,12 micrometer. Even voor jouw beeldvorming: dat is ongeveer 100 keer smaller dan een vrij volumineuze menselijke haar. En hoewel dit organisme ons allemaal de stuipen op het lijf jaagt, is het in het rijk der virussen echt een kleintje. Zeker in vergelijking met de reusachtige virussen die ons sinds enkele jaren bekend staan en het idee dat virussen altijd klein en eenvoudig zijn, radicaal op zijn kop zetten.
Groot en ingewikkeld
“Het genoom van SARS-CoV-2 bestaat uit 30.000 basen,” vertelt Kristin Parent, als moleculair bioloog verbonden aan de Michigan State University. “Terwijl de reusachtige virussen ongeveer 1,5 miljoen basen hebben. En als je kijkt naar de fysieke omvang heeft SARS-CoV-2 een diameter van ongeveer 120 nanometer, terwijl het Tupanvirus (één van de reusachtige virussen die Parent onlangs uitgebreid bestudeerde, red.) 1200 nanometer groot is, dus grofweg 10 keer groter.”
Reusachtige virussen zijn de afgelopen jaren op tal van plekken ontdekt. Bijvoorbeeld in smeltend permafrost in Siberië, maar ook diep onder het Antarctische ijs. En niet alleen hun omvang en complexiteit doet onderzoekers versteld staan. De reusachtige virussen blijken ook nog eens ijzersterk te zijn. “Een reusachtig virus dat recent in Siberië is ontdekt, bleek na 30.000 jaar in het permafrost te hebben gezeten nog steeds in staat te zijn om organismen te infecteren,” zo vertelt Parent aan Scientias.nl. Wat de reusachtige virussen zo sterk maakt, is onbekend. “Dat is de ‘million dollar question’,” aldus Parent.
Veel vragen
En het is lang niet de enige vraag die onderzoekers als het om reusachtige virussen gaat, onbeantwoord moeten laten. Want er is nog veel wat we niet weten. Zo is bijvoorbeeld onbekend of deze virussen ook in staat zijn om mensen te infecteren. “Dat is een heel controversieel onderwerp,” erkent Parent. De meeste reusachtige virussen blijken amoeben te infecteren. Dit zijn eencellige organismen die op hun beurt ook weer mensen kunnen infecteren. Dat maakt het lastig om vast te stellen of mensen die geïnfecteerd worden door een amoebe die op zijn beurt weer geïnfecteerd is door een reusachtig virus, nu ziek worden door toedoen van de amoebe-infectie of door toedoen van het reusachtige virus aan boord van de amoebe.
Eiwitmantel
Ook de mechanismen die reusachtige virussen in staat stellen om amoeben te infecteren, zijn nog in nevelen gehuld. Maar een recent onderzoek van Parent en collega’s – verschenen in het blad Cell – brengt daar een klein beetje verandering in. De onderzoekers bestudeerden vier reusachtige virussen, te weten: het mimivirus, het Antarctica virus, het Samba virus en het recent ontdekte Tupanvirus. Al deze virussen infecteren amoeben en zijn uitgerust met een zeer stevige eiwitmantel die het virale genoom beschermt. Deze eiwitmantels hebben de vorm van een twintigvlak. Hoewel het virale genoom daar heel goed zit, moet het er natuurlijk ook uit kunnen. Daarom zit er op één van de twintig vlakken van de eiwitmantel een zeester-vormig dekseltje. Wanneer het virus een cel infecteert, gaat dat dekseltje eraf en komt het virale genoom vrij. Hoe dat precies in zijn werk gaat, wisten onderzoekers tot voor kort niet. Maar het onderzoek van Parent en collega’s geeft meer inzicht. Zij stelden de vier verschillende virussen bloot aan verschillende omstandigheden, in de hoop de virussen zo aan te moedigen hun viraal genoom prijs te geven. En met succes. De onderzoekers bleken omstandigheden na te kunnen bootsen die de virussen stimuleren om hun dekseltjes te lichten. Parent zag het onder de microscoop gebeuren en kan dus nu onthullen hoe dat gaat. “We ontdekten dat het dekseltje langzaam losgeritst wordt, maar vast blijft zitten aan de eiwitmantel en dus niet helemaal los wordt gelaten.”
Omstandigheden
Het onderzoek onthult drie omstandigheden die de virussen aanzetten tot een infectie. Zo bleken ze hun eiwitmantel te openen bij een lage pH-waarde, een hoge temperatuur en een hoog zoutgehalte. En elk van deze omstandigheden bleek ook nog eens tot een ander stadium van infectie uit te nodigen. Dat betekent dat Partner en collega’s dus ook manieren hebben gevonden om de verschillende stadia van infectie op te roepen en na te gaan welke eiwitten er in die verschillende stadia door het virus worden losgelaten om het virus in staat te stellen cellen binnen te dringen en zich aldaar te vermenigvuldigen. “We kunnen nu de functie van enkele ‘onbekende’ en voorheen onbeschreven eiwitten waar deze enorme genomen voor coderen, vast gaan stellen,” vertelt Parent.
Belangrijk onderzoek
Het zijn kleine stapjes in de richting van een beter begrip van deze enorme virussen. En dat is belangrijk, zo stelt Parent, ook als later blijkt dat wij mensen er niets van te vrezen hebben. “Meer kennis van virologische principes in het algemeen kan ons helpen om het gedrag van nieuwe of nog niet ontdekte virussen beter te voorspellen. Bovendien is het zo in de virologie dat ontdekkingen omtrent de wijze waarop eiwitten of genomen werken vaak ook implicaties hebben voor andere vakgebieden. Veel technieken, waaronder moleculair klonen (…) en CRISPR worden mede mogelijk gemaakt door het bestuderen van virussen die het niet op mensen voorzien hebben.”
Het onderzoek naar reusachtige virussen gaat dan ook verder. En naar verwachting gaan we de komende jaren nog veel meer over reusachtige virussen te weten komen en tevens nog heel wat nieuwe en fascinerende soorten ontdekken. “Naar schatting zijn er 10^31 (oftewel 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000) virussen op aarde. Als wetenschappelijke gemeenschap is slechts een klein deel van deze virussen ons bekend. Reusachtige virussen worden bijna dagelijks ontdekt. En het is heel waarschijnlijk dat er nog heel veel op ontdekking wachten.”
