Virologie, Virusvermehrung

Die Virusvermehrung erfolgt obligat intrazellulär. Sie erfolgt nicht wie beispielsweise bei Bakterien durch Wachstum und Teilung, sondern durch:

• Replikation des kompletten viralen Genoms.
• Expression virusspezifischer Proteine über Transkription und Translation viraler Erbinformationen.
• Morphogenese, d.h. Zusammensetzung der synthetisierten virusspezifischen Bausteine und Reifung zu neuen kompletten infektiösen Viruspartikel.

Hierbei bestimmt die Art des viralen Genoms den gesamten Ablauf der Virusreproduktion. Viren können an verschiedenen Stadien des Replikationszklyus voneinander abgegrenzt werden.

Viren enthalten nur RNA oder DNA:

• DNA (Desoxyribonucleinsäuren - DNA-Viren)
• RNA (Ribonucleinsäuren - RNA-Viren)

Das virale Genom steuert innerhalb der Wirtszelle die Virusvermehrung (Virusinfektion). Außerhalb der Wirtszelle, im freigesetzten Viruspartikel (Virion) ist das Genom stets von einer Proteinhülle dem Kapsid umgeben. Das Virion stellt die extrazelluläre Transportform zur Weitergabe der Virusnucleinsäure von einer Zelle zur anderen oder von einem Wirtsorganismus zum anderen dar.

Fehler bei der Replikation des Genoms entstehen v.a. bei Viren mit RNA-Genom. Dies ist darin begründet, dass im Gegensatz zu den DNA-genomischen Viren, die RNA-synthetisierenden Enzyme (RNA-Polymerasen) keine Möglichkeit haben, die Richtigkeit des neu synthetisierten Stranges zu kontrollieren. Zu dieser Kontrolle sind DNA-replizierende Enzyme (DNA-Polymerasen) befähigt. Bei den RNA-Replikationsvorgängen werden pro 10³ -10⁶  Basen ein Baustein falsch eingebaut. Bei den DNA-Replikationsvorgängen erfolgen diese Lese-und Einbaufehler pro 10⁸ -10¹¹  Basen, also deutlich seltener. Diese durch Lesefehler entstehenden Mutationen bilden die Grundlage für genetisch unterschiedliche Varianten einer Virusart. Viele Mutationen sind wahrscheinlich letal für das Virus, haben damit für den infizierten Organismus und seine Umgebung keine Konsequenzen. Andere jedoch ändern schon durch den Austausch einer einzigen Aminosäure grundlegend ihre Pathogenität. Weiterhin ermöglicht auch der Austausch von fragmentieren Genomen (mehre Stücke von Nukleinsäure bilden das vollständige Genom) zwischen den Viren der  gleichen Spezies (Reassortment oder Reassortierung) eine hohe Variabilität der Erbinformation. Ein typisches Beispiel hierfür gibt das Influenzavirus.

Andere Viren nutzen das Prinzip der sog. homologen Rekombination innerhalb eines genomischen Segments. Dieser Mechanismus ist auch bei Viren mit unsegmentiertem Genom möglich (z.B. bei den Coronaviren) und wird ebenso zur Entstehung neuer Virustypen genutzt.