Wie ein Retrovirus oder RNA-Virus funktioniert

Ein Retrovirus ist ein Virus, dessen Gene in RNA kodiert sind und sich unter Verwendung eines Enzyms namens Reverse Transkriptase selbst replizieren, indem es zunächst seine Gene in die DNA der Zellen, die es infiziert, zurückkodiert.

Wie andere Viren müssen Retroviren die zelluläre Maschinerie der Organismen nutzen, die sie infizieren, um Kopien von sich selbst zu erstellen. Eine Infektion mit einem Retrovirus erfordert jedoch einen zusätzlichen Schritt.

Das Retrovirus-Genom muss in DNA revers transkribiert werden, bevor es auf die übliche Weise kopiert werden kann. Das Enzym, das diese Rückwärtstranskription durchführt, ist als reverse Transkriptase bekannt.1

Retroviren verwenden reverse Transkriptase, um ihre einzelsträngige RNA in doppelsträngige DNA umzuwandeln. Es ist die DNA, die das Genom menschlicher Zellen und Zellen anderer höherer Lebensformen speichert. Nach der Transformation von RNA in DNA kann die virale DNA in das Genom der infizierten Zellen integriert werden.

Wenn die DNA-Versionen der retroviralen Gene in das Genom eingebaut wurden, wird die Zelle im Rahmen ihres normalen Replikationsprozesses dazu verleitet, diese Gene zu kopieren. Mit anderen Worten, die Zelle übernimmt für sie die Arbeit des Virus.

Retroviren sind "retro", weil sie die Richtung des normalen Genkopierprozesses umkehren. Normalerweise wandeln Zellen DNA in RNA um, damit sie zu Proteinen verarbeitet werden kann. Bei Retroviren muss der Prozess jedoch rückwärts gehen.

Zunächst wird die virale RNA in DNA umgewandelt. Dann kann die Zelle die DNA kopieren. Die Zelle kann als ersten Schritt zur Herstellung viraler Proteine auch die DNA zurück in RNA transkribieren.1

Beispiele

Das bekannteste Retrovirus, das den Menschen infiziert, ist HIV.1 Es gibt jedoch mehrere andere humane Retroviren. Dazu gehört das humane T-Zell-lymphotrope Virus 1 (HTLV-1). HTLV-1 wird mit bestimmten T-Zell-Leukämien und Lymphomen in Verbindung gebracht. Es gibt viele zusätzliche Retroviren, von denen festgestellt wurde, dass sie andere Spezies infizieren.2

Die HIV-Behandlung ist einer der Gründe dafür, dass die Menschen mit dem Konzept der Retroviren vertraut geworden sind. Reverse-Transkriptase-Inhibitoren gehören zu den bekannten Klassen von HIV-Medikamenten.

Reverse-Transkriptase-Inhibitoren verhindern, dass HIV in das Genom der Wirtszelle integriert wird. Dies wiederum verhindert, dass die Zelle Kopien des Virus anfertigt und verlangsamt das Fortschreiten der Infektion. Allerdings gibt es zunehmend Probleme mit Resistenzen gegen viele Medikamente dieser Klassen.3

Retroviren werden manchmal auch als Gentransfermethoden während der Gentherapie verwendet.4 Dies liegt daran, dass diese Viren sowohl leicht zu modifizieren als auch leicht in das Wirtsgenom integriert werden können.

Das bedeutet, dass sie theoretisch dazu verwendet werden können, die zelluläre Maschinerie dazu zu bringen, kontinuierlich Proteine zu produzieren. Wissenschaftler haben beispielsweise Retroviren verwendet, um diabetischen Ratten zu helfen, ihr eigenes Insulin herzustellen.5