Retrovirus
Synonym: Retroviridae
1. Definition
Retroviren bzw. Retroviridae sind Viren, welche die Fähigkeit zum Einbau ihres Genoms in das Genom der Wirtszelle besitzen.
2. Aufbau
Die meist einsträngige RNA der Retroviren ist von einer Proteinhülle, dem Kapsid umgeben. Diese als Nukleokapsid bezeichnete Einheit kann, wie bei allen Viren, entweder frei oder von einer Membran umgeben vorliegen.
Retroviren benötigen wie alle anderen Viren einen Wirtsorganismus, in dem sie sich vermehren können, da sie keinen eigenen Stoffwechsel besitzen und daher keine Lebewesen sind.
3. Einteilung
Die Retroviren lassen sich in zwei Unterfamilien mit mehreren Gattungen unterteilen:
- Orthoretroviren (Orthoretrovirinae)
- Spumaretroviren (Spumaretrovirinae)
- Foamyviren (Spumaviren)
Wichtige humanpathogene Retroviren sind:
- Humanes T-lymphotropes Virus 1 (HTLV-1)
- Humanes T-lymphotropes Virus 2 (HTLV-2)
- Humanes Immundefizienz-Virus Typ I (HIV-I)
- Humanes Immundefizienz-Virus Typ II (HIV-II)
- Xenotropic murine leukemia virus-related virus (XMRV)
4. Einbau und Vermehrung am Beispiel von HIV
4.1. Einbau
Besonderheit der Retroviren sind die einsträngige RNA als Erbinformation sowie die Enzyme reverse Transkriptase und Integrase. Die reverse Transkriptase ist ein viruseigenes Nucleinsäure-Synthese-Enzym, das zu den RNA-Strängen komplementäre DNA-Stränge synthetisiert, die dann durch die Integrase in das Wirtsgenom eingebaut werden.
Die reverse Transkriptase hat mehrere Eigenschaften. Als RNA-abhängige Polymerase synthetisiert sie mit Hilfe mitgebrachter tRNA-Primer einen RNA-DNA-Hybrid und baut dann mit Hilfe ihrer RNAse-H-Aktivität den RNA-Anteil des Hybrids ab.
Im nächsten Schritt wird der komplementäre zweite DNA-Strang mittels DNA-abhängiger-DNA-Polymerase-Aktivität aufgebaut.
Folgend bindet die virale Integrase, welche Ligase- und Endonuklease-Aktivität zeigt, an die Enden der cDNA, um das Virusgenom als Provirus in das Wirtsgenom zu integrieren.
4.2. Vermehrung
Im Genom des HI-Virus finden sich die Gengruppen gag (für gruppenspezifische Antigene), env (für Glykoproteine) und pol (für Enzyme), dessen Transkription nur im integrierten Zustand erfolgt. Zunächst wird ein Vorläuferprodukt aus jeder Gengruppe translatiert, aus der dann durch die retrovirale Protease die einzelnen Komponenten herausgetrennt werden.
Die nun entstandenen Genprodukte wandern dann gemeinsam mit dem Primärtranskript der Virus-RNA zur Zellmembran und schnüren sich dann zusammen als entstandener Viruspartikel ab ohne eine Lyse der Wirtszelle herbeizuführen. Dieser Vorgang wird auch als Knospung oder Budding bezeichnet, hierbei fungiert ein Teil der Zellmembran dem Virus als neue Hülle.
Das auf dem Viruspartikel vorhandene Glykoprotein gp120 sorgt dafür, dass nur Zellen, die mit dem CD4-Antigen ausgestattet sind, befallen werden. Der Provirus bleibt im Wirtsgenom vorhanden, um dort weiter transkribiert und bei der Zellteilung an die Tochterzelle weitergegeben zu werden.
5. Therapiemöglichkeiten
Da Retroviren zu den stark mutationsfreudigen Viren gehören, ist nur eine Therapie mit einer Mehrkomponentenstrategie wirksam.
Möglich sind Kombinationen aus nukleosidale oder nukleotidalen Reverse-Transkriptase-Inhibitor (NRTI) wie Azidothymidin mit nicht-nukleosidasen Reverse-Transkriptase-Inhibitoren (NNRTI) und Protease-Inhibitoren, welche auf verschiedenen Ebenen auf den Virus einwirken.