Viren

Picornaviren am Beispiel des Poliovirus

Das Poliovirus als Vertreter der Picornaviridae: Bau, Genom, Vermehrung, Abgrenzung gegen Influenzaviren und die Erkrankung Kinderlähmung.

Prüfungsrelevanz: gut zu wissen ✓ gelesen
Das Wichtigste in Kürze5 Punkte
  • Das Poliovirus gehört zu den Picornaviridae, einer Familie sehr kleiner, unbehüllter RNA-Viren.
  • Sein Genom ist ein einziges einzelsträngiges, nicht segmentiertes RNA-Molekül in Plusstrang-Orientierung, umgeben von einem ikosaedrischen Capsid ohne Lipidhülle.
  • Zur Vermehrung codiert es eine RNA-abhängige RNA-Polymerase; eine Reverse Transkriptase braucht es nicht.
  • Neue Virionen werden durch Zelllyse frei, anders als behüllte Influenzaviren, die durch Knospung austreten.
  • Polioviren verursachen die Kinderlähmung und kommen in mehreren Serotypen vor, gegen die der Impfstoff gemeinsam schützen muss.

Worum es geht

Das Poliovirus ist der bekannteste Vertreter der Picornaviridae, einer Familie sehr kleiner RNA-Viren. An ihm lässt sich gut zeigen, wie ein unbehülltes Plusstrang-RNA-Virus gebaut ist und wie es sich von behüllten Viren wie Influenza unterscheidet. Pharmazeutisch wichtig ist es als Erreger der Kinderlähmung, gegen die geimpft wird.

Merkmale des Poliovirus

Das Poliovirus gehört zur Familie der Picornaviridae. Der Name verrät die zwei wichtigsten Merkmale: „pico“ steht für sehr klein, „rna“ für das Genom aus RNA. Mit rund 30 nm Durchmesser zählen Picornaviren zu den kleinsten Viren überhaupt.

Das Virion ist unbehüllt, also nackt. Ein ikosaedrisches Capsid umschließt direkt das Genom. Eine Lipidhülle fehlt. Das Genom ist ein einziges einzelsträngiges RNA-Molekül in Plusstrang-Orientierung und ist nicht segmentiert. Die Grundbegriffe zu Hülle und Genomtypen findest du unter Bau der Viren.

In der Zelle wirkt die Plusstrang-RNA sofort als mRNA. Ribosomen übersetzen sie in ein großes Polyprotein, das anschließend in Einzelproteine gespalten wird. Darunter ist die virale RNA-abhängige RNA-Polymerase. Sie kopiert das Genom über einen Minusstrang zurück in neue Plusstränge. Eine DNA-Zwischenstufe gibt es nicht. Eine Reverse Transkriptase braucht das Virus daher nicht.

Die fertigen Virionen verlassen die Zelle durch Zelllyse. Knospung kommt nicht vor, denn ein nacktes Virus nimmt keine Membran als Hülle mit.

Ablaufschema einer infizierten Zelle mit Pfeilen von der eindringenden Virus-RNA über Polyprotein und RNA-Replikation bis zur Lyse der Zelle.

Vermehrung des Poliovirus: Das Plusstrang-Genom dient zugleich als mRNA und als Vorlage für die Replikation.

Gegen Influenzaviren lässt sich das Poliovirus in fast jedem Merkmal abgrenzen.

A Poliovirus (Picornaviridae)
  • sehr klein, etwa 30 nm
  • ohne Lipidhülle
  • ikosaedrisches Capsid
  • ein ssRNA-Molekül, Plusstrang
  • Freisetzung durch Lyse
B Influenzavirus (Orthomyxoviridae)
  • deutlich größer
  • Lipidhülle mit Oberflächenproteinen
  • helikale Nucleocapside
  • acht RNA-Segmente, Minusstrang
  • Freisetzung durch Knospung

Zwei Virusschemata nebeneinander: links ein kleines ikosaedrisches Poliovirus ohne Hülle mit einem RNA-Strang, rechts ein größeres Influenzavirus mit Lipidhülle und acht RNA-Segmenten.

Poliovirus und Influenzavirus im Vergleich: klein und nackt mit einem RNA-Strang gegenüber behüllt mit segmentiertem Genom.

Poliomyelitis und Serotypen

Polioviren verursachen die Poliomyelitis, die Kinderlähmung. Die Viren gelangen meist fäkal-oral in den Darm und vermehren sich dort. Nur bei einem kleinen Teil der Infizierten befallen sie die motorischen Nervenzellen des Rückenmarks. Dann drohen schlaffe Lähmungen.

Vom Poliovirus gibt es mehrere Serotypen, klassisch Typ 1, 2 und 3.

📖 Definition: Serotyp

Ein Serotyp ist eine Variante eines Erregers, die sich durch ihre Oberflächenantigene und damit durch die Reaktion mit spezifischen Antikörpern von anderen Varianten derselben Art unterscheidet.

Antikörper gegen einen Serotyp schützen kaum vor den anderen. Ein wirksamer Impfstoff muss daher alle relevanten Typen abdecken. Der inaktivierte Polioimpfstoff (IPV) enthält deshalb alle drei Serotypen.

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Aussage 1

Wie beim Influenzavirus ist das RNA-Genom des Poliovirus auf acht Segmente verteilt.

Das Poliovirus besitzt ein einziges, nicht segmentiertes ssRNA-Molekül. Acht Segmente hat das Influenzavirus.

Aussage 2

Das Poliovirus vervielfältigt sein Genom mit einer viral codierten RNA-abhängigen RNA-Polymerase, ohne dass eine DNA-Zwischenstufe entsteht.

Die Polymerase kopiert die Plusstrang-RNA über einen Minusstrang in neue Plusstränge; eine Reverse Transkriptase ist nicht beteiligt.

Aussage 3

Polioviren verlassen die Wirtszelle durch Knospung und nehmen dabei eine Lipidhülle aus der Zellmembran mit.

Polioviren sind unbehüllt und werden durch Zelllyse freigesetzt. Knospung mit Hüllbildung ist typisch für behüllte Viren wie Influenzaviren.

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