9.9C: Replikativer Zyklus der Influenza A

Lernziele

Kontrastieren Sie die Rollen von Hämagglutinin und Neuraminidase in den Hauptstadien des replikativen Zyklus des Influenza-A-Virus

Influenza A folgt dem typischen Lebenszyklus der meisten Influenzaviren. Die Infektion und Replikation ist ein mehrstufiger Prozess:

Bindung an und Eintritt in die Zelle
Abgabe des Genoms an einen Ort, an dem es neue Kopien viraler Proteine und RNA produzieren kann
Zusammenbau dieser Komponenten zu neuen Viruspartikeln
Austritt aus der Wirtszelle

Influenzaviren binden durch Hämagglutinin an Sialinsäurezucker auf den Oberflächen der von Epithelzellen, typischerweise in Nase, Rachen und Lunge von Säugetieren und im Darm von Vögeln (Schritt 1 in der Abbildung ). Nachdem das Hämagglutinin durch eine Protease gespalten wurde, importiert die Zelle das Virus durch Endozytose.

Bild — Abbildung: Influenza-Replikationszyklus: Wirtsinvasion und Replikationszyklus eines Influenzavirus. Schritt 1: Bindung Schritt 2: Eintrag Schritt 3: Komplexbildung und Transkription Schritt 4: Translation Schritt 5: Sekretion Schritt 6: Assemblierung Schritt 7: Freisetzung

Die intrazellulären Details werden noch ausgearbeitet. Es ist bekannt, dass Virionen zum Mikrotubuli-Organisationszentrum konvergieren, mit sauren Endosomen interagieren und schließlich zur Genomfreisetzung in die Zielendosomen gelangen. Einmal in der Zelle, Die sauren Bedingungen im Endosom verursachen zwei Ereignisse:

Das Hämagglutinin-Protein verschmilzt die virale Hülle mit der Membran der Vakuole.
Der M2-Ionenkanal ermöglicht es Protonen, sich durch die Virushülle zu bewegen und den Kern des Virus anzusäuern, wodurch sich der Kern zersetzt und die virale RNA und die Kernproteine freisetzt.

Die viralen RNA (vRNA) -Moleküle, die akzessorischen Proteine und die RNA-abhängige RNA-Polymerase werden dann in das Zytoplasma freigesetzt (Schritt 2 in Abbildung). Diese Kernproteine und vRNA bilden einen Komplex, der in den Zellkern transportiert wird, wo die RNA-abhängige RNA-Polymerase beginnt, komplementäre vRNA mit positivem Sinn zu transkribieren (Schritte 3a und b in Abbildung).

Die vRNA tritt entweder in das Zytoplasma ein und translatiert (Schritt 4) oder verbleibt im Zellkern. Neu synthetisierte virale Proteine werden entweder durch den Golgi-Apparat auf die Zelloberfläche sezerniert (im Fall von Neuraminidase und Hämagglutinin, Schritt 5b) oder zurück in den Zellkern transportiert, um vRNA zu binden und neue virale Genompartikel zu bilden (Schritt 5a).

Andere virale Proteine haben mehrere Wirkungen in der Wirtszelle — einschließlich des Abbaus zellulärer mRNA und der Verwendung der freigesetzten Nukleotide für die vRNA-Synthese sowie der Hemmung der Translation von Wirtszell-mRNAs.

VRNAS mit negativem Sinn, die das Genom zukünftiger Viren bilden, RNA-abhängige RNA-Polymerase und andere virale Proteine werden zu einem Virion zusammengesetzt. Hämagglutinin und Neuraminidase-Moleküle Cluster in eine Ausbuchtung in der Zellmembran. Die vRNA und die viralen Kernproteine verlassen den Zellkern und treten in diesen Membranvorsprung ein (Schritt 6). Das reife Virus knospt in einer Sphäre der Wirtsphospholipidmembran von der Zelle ab und gewinnt mit dieser Membranhülle Hämagglutinin und Neuraminidase (Schritt 7). Nach wie vor haften die Viren über Hämagglutinin an der Zelle; Die reifen Viren lösen sich ab, sobald ihre Neuraminidase Sialinsäurereste aus der Wirtszelle gespalten hat. Medikamente, die die Neuraminidase hemmen, wie Oseltamivir, verhindern daher die Freisetzung neuer infektiöser Viren und stoppen die Virusreplikation. Nach der Freisetzung neuer Influenzaviren stirbt die Wirtszelle.

Schlüsselpunkte

Ein Bestandteil der Virushülle, Hämagglutinin, bindet an die Oberfläche von Zielzellen. Nach der Bindung verschmilzt das Virus und wird durch Endozytose importiert.
Sobald die vRNA in das Zytoplasma freigesetzt wird, wird sie in den Zellkern transportiert, wo sie transkribiert wird. Die resultierenden vRNAs werden dann in das Zytoplasma transportiert und neue Viruspartikel hergestellt.
Die saure Umgebung des Endosoms baut die Virenschicht ab und setzt die vRNA frei. Die saure Umgebung fördert auch die Freisetzung der vRNA an Proteine, die daran gebunden sind.
Sobald neue Viruspartikel in der Wirtszelle gebildet werden und abklingen, stirbt die Wirtszelle ab.

Schlüsselbegriffe

Neuraminidase: Ein antigenes Enzym, das auf den Oberflächen von Viren vorkommt und die Hydrolyse terminaler acylneuraminischer Reste aus Oligosacchariden, Glykoproteinen und Glycolipiden katalysiert.
Hämagglutinin: Ein antigenes Glykoprotein, das die Agglutination roter Blutkörperchen verursacht.
Sialinsäure: Von oder im Zusammenhang mit Sialinsäure oder ihren Derivaten.

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