Einführung

Aufgabenstellung

Aufgabe des Praktikums war es RNA-Sequenzen einer bestimmten Subfamilie der Retroviren zu analysieren und daraus Schlüsse über die Verwandtschaft unter den einzelnen Vertretern zu ziehen und möglicherweise vorhandene konservierte Sekundärstrukturen in diesen aufzuspüren und zu deuten.

Unsere Aufgabe im speziellen bestand in der Analyse von RNA-Sequenzen der Spumaviren.

Wissenswertes

Familie: Retrovidae

Retroviren sind RNA-Viren, besitzen also nur RNA als genetisches Material. Von allen RNA-Viren besitzen sie die kompliziertesten Reproduktionszyklen. Dabei bezieht sich die Bezeichnung Retro (lat. zurück) auf die umgekehrte Richtung des genetischen Informationsflusses, denn diese Viren können mit Hilfe eines Enzyms, der reversen Transkriptase, RNA in DNA umschreiben. Die dabei gebildete DNA wird dann als Provirus in ein Chromosom einer Wirstszelle eingebaut. Die Wirtszelle transkribiert nun auch immer die virale DNA, entweder zur Synthese von viralen Proteinen oder zur Weitervererbung an die Nachkommen.

Genom:

Die Spumaviren gehören zu dieser Gruppe der Retroviren, sie besitzen wie alle Viren dieser Familie eine einzelsträngige RNA. Das Genom eines Spumavirus besteht aus ca. 11 bis 13 tausend Basen und ist als Dimer aufgebaut, d.h. die Monomere sind über Wasserstoffbrücken verbunden. Wie bei den Retroviren üblich, besitzen sie 4 Gene, welche für virale Protein kodieren deren prototypische Anordnung folgendermassen lautet: 5'-gag-pro-pol-env-3'
Die Besonderheit der Spumaretroviren besteht in zusätzlichen Genen, die mit "bel" und einer Nummer bezeichnet werden.

Morphologie:

Spumaviren sind wie alle Retroviren behüllt und besitzen zusätzlich noch prominente Spikes, die so genannten Envelope-Gene (kurz: env) codieren diese Spikes bzw. Glycoproteine welche in der Virushülle integriert sind. Das Kapsid eines Spumavirus wird vor der Ausschleusung an der Zellmembran zusammengesetzt.

Replikationszyklus

Bild 2 Dies ist eine Gegenüberstellung des Replikationszyklus von Spumaretrovirus (Foamy virus) mit normalen Retroviren und Hepadnaviren.

(A) zeigt den replikationszyklus der Spumaretroviren. Virale RNA ist durch rote Linien und DNA durch blaue Balken. Gold zeigt virales gag-Protein und Grüne Kreise stellen Glykoproteine dar. Graue Kreise sind Polysomen. Das Endoplasmatische Retikulum trägt die Abkürzung ER. Da durch elektronenmikroskopische Untersuchungen und virale Nachweisverfahren eine große Anzahl an intrazellulären Partikeln in befallenen Gewebezellkulturen nachgewiesen wurde, sind auch hier einige intrazelluläre Partikel dargestellt. Es ist jedoch nicht bekannt, ob diese RNA oder DNA beinhalten. Ebenso sind unsichere Etappen des Replikationszyklus mit Fragezeichen versehen.

(B) stellt den retroviralen Lebenszyklus dar. Die Farben haben die selbe Bedeutung wie in (A). Unreife Partikel sind mit goldener Füllung versehen; nach der Protease-Spaltung sind die reifen extrazellulären Partikel weiß gefüllt.

(C) ist der Hepadnavirus Replikationszyklus. Abkürzungen sind die gleichen wie in (A) und (B). Virale Hüllproteine sind durch violett, RNA durch rot, DNA durch blau und S glycoproteine durch grün gekennzeichnet.

Details zu den verschiedenen Replikationszyklen können in den Quellen gefunden werden.

Taxonomie:

Die Spumaviren werden noch weiter in folgende Gruppen unterteilt:

Bovine foamy virus
Equine foamy virus
Feline foamy virus
Feline syncytial virus
Foamy retrovirus
Human foamy virus
Human spumaretrovirus
Simian foamy virus
Simian foamy virus type 1
Simian foamy virus type 3
Simian foamy virus type 6

Forschung:

Es gibt sowohl endogene als auch exogene Viren in diesem Genus, aber keines ist mit einem Krankheitsbild verknüpft, was sie sehr interessant für den Einsatz in der Gentherapie macht. Am auffälligsten ist jedoch die Eigenschaft der Spumaviren, dass infizierte Zellen sehr viele Vakuolen bilden, bevor der Zelltod eintritt, weshalb der Spumaretrovirus auch unter der Bezeichnung "Foamy Retro Virus" bekannt ist.