Retroviren
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
| Familie Retroviridae | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 |
||||||||
| Systematik | ||||||||
|
||||||||
| Taxonomische Merkmale | ||||||||
|
Retroviren (Retroviridae) sind eine große Familie der Viren, die vor allem teilungsaktive, eukaryotische Zellen infizieren. Es handelt sich um behüllte Einzel(+)-Strang-RNA-Viren, (ss(+)RNA), deren Erbinformation als RNA vorliegt und die als DNA in das Genom der Wirtszelle eingebaut wird. Zu ihnen gehören die Erreger einiger weit verbreiteter Infektionskrankheiten, die sowohl beim Menschen als auch bei Tieren pandemisch bzw. epidemisch auftreten. Retroviren können grob in einfache und komplexe Retroviren unterteilt werden. Neben den infektiösen exogenen Retroviren gibt es auch endogene Retroviren, die vertikal über die Keimbahn vererbt werden und Bestandteile der Genome werden.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Taxonomie
Historisch wurden die Retroviren zunächst nach ihrem elektronenmikroskopischen Erscheinungsbild in Typ A, B, C oder D-Retroviren eingeteilt. Später folgte eine Klassifikation, die auch biochemische Eigenschaften und den Zelltropismus (d. h. den jeweils infizierten Zelltyp) berücksichtigte. Die Klassifikation unterschied Onkornaviren, Spumaviren und die Lentiviren. Die aktuelle, zur Zeit verbindliche Taxonomie durch das International Committee on Taxonomy of Viruses (ICTV) unterteilt die Retroviren vor allem aufgrund ihrer genetischen Verwandtschaftsverhältnisse wie folgt in sieben Gattungen:
Familie: Retroviren (Retroviridae)
- Unterfamilie: Orthoretroviren (Orthoretrovirinae)
- Gattung (Genus):
- Alpharetrovirus
- Betaretrovirus
- Gammaretrovirus
- Deltaretrovirus
- Epsilonretrovirus
- Lentivirus
Unterfamilie: Spumaretroviren (Spumaretrovirinae)
- Gattung (Genus):
- Spumavirus
Beim Menschen sind bisher vier Retroviren bekannt: HTLV-I (humanes T-Zell-lymphotropes Virus Typ I, ein Deltaretrovirus), HTLV-II (humanes T-Zell-lymphotropes Virus Typ II, ein Deltaretrovirus), HIV-I (humanes Immundefizienz-Virus Typ I, ein Lentivirus), HIV-II (humanes Immundefizienz-Virus Typ II, ein Lentivirus)
Die menschlichen Retroviren sind denen anderer Primaten so eng verwandt, dass häufig beide Gruppen unter der Bezeichnung Primaten-Retroviren zusammengefasst werden. Tatsächlich geht man auch heutzutage davon aus, dass die entsprechenden menschlichen Retroviren durch Übertragung von Affen-Retroviren auf den Menschen entstanden sind. Bei HTLV-I und HTLV-II hat diese Übertragung wohl schon vor Jahrtausenden stattgefunden, für HIV-I und HIV-II wahrscheinlich im 20. Jahrhundert.
[Bearbeiten] Geschichte
Retroviren wurden 1908 von Vilhelm Ellermann und Oluf Bang zum ersten mal beschrieben, die Hühnerleukämie aus Filtraten auf andere Hühner übertragen konnten [1]. Peyton Rous stellte 1911 fest, dass mit filtrierten Extrakten aus Hühnersarkomen gesunde Hühner infiziert werden konnten, die daraufhin ebenfalls Tumore entwickelten. Das Virus wurde später nach ihm Rous-Sarkom-Virus genannt und Rous erhielt 1966 den Nobelpreis. 1936 wurde von J. J. Bittner ein weiteres Tumor-auslösendes Virus beschrieben, das Maus-Mammatumorvirus (MMTV), das sowohl horizontal als auch vertikal übertragen werden konnte.
Die Reverse Transkriptase wurde 1970 nachgewiesen und 1980 wurde das humane T-Zell-Leukämie-Virus HTLV, das erste humane Retrovirus, von Robert Gallo beschrieben. Wenige Jahre später erfolgte die Beschreibung von HIV-1 und HIV-2 durch Gallo und Luc Montagnier.
[Bearbeiten] Aufbau
[Bearbeiten] Viruspartikel
Die infektiösen Viruspartikel der Retroviren sind alle ähnlich aufgebaut und haben einen Durchmesser von etwa 100 nm. Sie besitzen ein Capsid, das von einer Hüllmembran umgeben ist, die aus der Cytoplasmamembran der Wirtszelle stammt, sowie einen "Kern" innerhalb des Capsids aus weiteren Proteinen und einen Ribonukleinsäure-Komplex, in dem die beiden RNA-Einzelstränge liegen.
[Bearbeiten] Genom
Retroviren sind die einzigen RNA-Viren, die diploid angelegt sind , d. h. jedes Retrovirus hat zwei Kopien seines Genoms. Sie werden nur von den wirtseigenen Transkriptions-Enzymen übersetzt und neusynthetisiert und benötigen eine spezifische zelluläre RNA (tRNA). Sie sind die einzigen einsträngig-plusstrangorientierten RNA-Viren, bei denen das Genom nicht sofort als Matrize (mRNA) bei der Infektion benutzt werden kann: Wenn das Virus diese RNA in die zu befallende Zelle eingebracht hat, muss die RNA in doppelsträngige DNA überführt werden. Dieser Vorgang wird reverse Transkription genannt. Dazu bringt das Virus das Enzym Reverse Transkriptase mit. Diese „schreibt“ die RNA des Virus in DNA um, welche dann mithilfe eines zweiten mitgebrachten Enzyms, der Integrase, in das Genom der Wirtszelle integriert wird.
Normalerweise verläuft die Transkription an der DNA als Matrize, wobei ein komplementärer RNA-Strang synthetisiert wird; eine Ausnahme stellen die Retroviren und die Retroelemente (auch Klasse-I-Transposons genannt) dar. Das Retro bezieht sich auf die Umkehrung dieses Grundsatzes. Deshalb verursachen Retroviren oft latente Infektionen. Man nimmt an, dass das menschliche Genom im Laufe der Evolution mit unzähligen Retroviren durchsetzt wurde, die größtenteils längst nicht mehr infektiös sind. Sie erklären aber vielleicht die Existenz von "Transposons".
Da dieser Prozess durch die fehlende Korrekturlese-Fähigkeit der Reversen Transkriptase relativ ungenau ist, erfolgen häufige Mutationen des Virus. Diese ermöglichen eine schnelle Anpassung des Virus an antivirale Medikamente und damit eine Ausbildung von Resistenzen.
Das pro-virale Genom eines einfachen Retrovirus enthält in der Regel drei Gene und zwei LTRs (long terminal repeats), die sich am Anfang und am Ende befinden:
- Die LTRs enthalten Steuersequenzen zur Genexpression.
- gag codiert die Proteine der inneren Kapsel (gruppenspezifische Antigene)
- pol codiert die virale Protease, reverse Transkriptase (mit RNaseH) und Integrase
- env codiert die Proteine der Hülle
- ψ ist eine Sequenz für das Verpacken der RNA in die Virenhülle
Komplexe Retroviren, wie z. B. das HI-Virus enthalten noch weitere, regulatorische Gene. Bei HIV sind dies tat, rev, vif, nef, vpu und vpr, deren Genprodukte die Replikation kontrollieren.
Auch HTLV-I, HTLV-II und BLV enthalten mehr Gene. Besonders wichtig ist das Gen für das TAX-Protein, das als Onkogen angesehen wird.
[Bearbeiten] Lebenszyklus
Der Lebenszyklus eines Retrovirus besteht aus fünf Schritten: Infektion der Zelle, Reverse Transkription, Überwindung der Kernhülle, Integration ins Wirtsgenom, Expression und Viruspartikelbildung.
[Bearbeiten] Infektion der Wirtszelle
[Bearbeiten] Reverse Transkriptase
[Bearbeiten] Überwindung der Kernhülle
[Bearbeiten] Integration ins Wirtsgenom
[Bearbeiten] Expression und Partikelbildung
Die Vermehrung der integrierten Virus-Gene, auch Provirus genannt, erfolgt entweder bei der Zellteilung mit der Verdopplung der Wirts-DNA oder intrazellulär durch die sogenannte Retrotransposition: Dabei wird der Pro-Virus aus der DNA wieder herausgeschnitten, vermehrt und an verschiedenen Stellen des Genoms wieder integriert.
[Bearbeiten] endogene Retroviren/Retrotransposons
|
| Im Genom der Primaten befinden sich die Genome von zwei Retro-Viren (HERV-H und HERV-K, wobei "HERV" für "humanes endogenes Retrovirus" steht), die zu unterschiedlichen Zeiten integriert und vermehrt wurden. Ihre Evolution lässt sich auf Grund der Unterschiede in der Basensequenz rekonstruieren. |
[Bearbeiten] Siehe auch
[Bearbeiten] Quellen
- ↑ V. Ellermann and O. Bang. 1908. Experimentelle Leukämie bei Hühnern. Zentralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infectionskr. Hyg. Abt. Orig. 46: 595-609
[Bearbeiten] Literatur
- John M. Coffin, Stephen H. Hughes, Harold E. Varmus (Hrsg.): Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press, U.S.; 1. Auflage 1997, ISBN 0879694971, online zugänglich bei NCBI Bookshelf
