Polyomaviridae

Polyomaviridae sind eine Gruppe von DNA-Viren ohne Virushülle, die ein Erbmaterial aus DNA besitzen und ein Kapsid aus mehr als 70 Kapsomeren enthalten. Zu der Gattung zählen zum Beispiel Viren wie das Humane Polyomavirus oder das BK- und JC-Virus. Speziell da BK-Virus hat sich mittlerweile stark an den Menschen als Wirt angepasst.

Was sind Polyomaviridae?

Das BK-Virus ist außerdem mit Atemwegsinfektionen und bei Kindern mit Zystitis assoziiert. Bei Patienten nach Knochenmarks-Transplantationen tritt oft eine hämorrhagische Zystitis auf.
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Die Polyomaviridae entsprechen DNA-Viren ohne Virushülle. Ihr Erbmaterial besteht aus DNA. Die Polyomaviridae spielen vorwiegend für die Wirbeltiere eine Rolle. Die befallenen Organismen leiden an persistierenden Infektionen verschiedener Art.

Das Murine Polyomavirus wurde als erstes Polyomavirus dokumentiert. Dieses Virus ruft an neugeborenen Mäusen verschiedene Arten von Tumoren hervor. Zu den Polyomaviridae zählt vor allem diese Gattung der Polyomaviren, die wiederum verschiedene Unterspezies umfasst. Zu diesen Spezies zählen neben dem Meerkatzen-Polyomavirus zum Beispiel das Pavian-Polyomavirus 2, das Humane Polyomavirus oder das Bovine Polyomavirus. Vorläufig wurden außerdem Spezies wie das Schimpansen-Polyomavirus und das Merkelzell-Polyomavirus als Arten innerhalb der Gattung Polyomavirus klassifiziert.

Vorkommen, Verbreitung & Eigenschaften

Die Virus-Ionen eines Polyomavirus setzen sich aus einem nackten Kapsid mit einem Durchmesser zwischen 40 und 45 nm zusammen. Jedes Kapsid besteht aus 72 Kapsomeren. Diese Kapsomere sind in ihrer Anordnung ikosaedrisch symmetrisch und werden an ihrer Basis von fünf verschiedenen Molekülen geformt. Die Moleküle dieses Pentamers liegen nicht gleichförmig zueinander, sondern windschief. Die Rede ist deshalb von verdreht ikosaedrischer Symmetrie. Das Innere des Kapids wird von Kapsidproteinen VP2 und VP3 stabilisiert, die das VP1-Gerüst des Kapids bilden. Die einzelnen Proteine stehen in Interaktion mit der DNA im Kapsid.

Teilweise weisen Viruspartikel im Einzelfall von diesem Aufbau ab und können so zum Beispiel auch normal strukturierten Kapsiden entsprechen, als Mikrokapside in Erscheinung treten oder unregelmäßig röhrenartige Struktur aufweisen.

VP1-Kapsidproteine können sich zusammenlagern und auf diese Weise ohne Zuhilfenahme weiterer Virusproteine einen virusähnlichen Partikel bilden. Die so gebildeten Partikel sind allerdings nicht zur Verpackung von Nukleinsäure in der Lage.

Innerhalb der Kapside liegt je ein kovalent geschlossener Ring aus DNA des Virusgenoms. Wie auch bei der Gattung der Papillomaviridae ist der Ring mehrfach verdrillt. Gemeinsam mit den zellulären Histonen bildet der DNA-Ring Nukleoproteinkomplexe mit struktureller Ähnlichkeit zu eukaryotischen Nukleosomen.

Umweltstabilität ist eine der wichtigsten Eigenschaften der Kapside. Aufgrund dieser Eigenschaft lassen sich Polyomaviridae mittels Diethylether oder Detergenzien nicht inaktivieren. Damit ist das Händewaschen mit Seife beispielsweise keine wirksame Vorbeugemaßnahme gegenüber diesen Viren. Auch Temperaturen können ihnen kaum etwas anhaben: bis 50 Grad Celsius gelten sie für eine Stunde als hitzestabil. Nur Hitze in Kombination mit Magnesiumchlorid macht die Kapside instabil, da ihre Kapsid-Struktur vermutlich von zweiwertigen Kationen abhängig ist.

Krankheiten & Beschwerden

Aviäre Polyomaviren rufen verschiedene Infektionen hervor, so zum Beispiel die französische Mauser. Bei Menschen mit Immunsuppression kann das BK-Virus nach einer Nierentransplantation den Transplantatverlust begünstigen. Das BK-Virus ist außerdem mit Atemwegsinfektionen und bei Kindern mit Zystitis assoziiert. Bei Patienten nach Knochenmarks-Transplantationen tritt oft eine hämorrhagische Zystitis auf. Bei Patienten mit Nierentransplantaten kann das Virus Ureterstenose hervorrufen. Darüber hinaus erkranken AIDS-Patienten durch das Virus unter Umständen an einer Meningoenzephalitis. Die BK- und JC-Viren halten sich im Gewebe der Nieren.

Infektionen mit den Viren nehmen äußerst selten einen tödlichen Verlauf, da sich die Viren an den Menschen als Wirt angepasst haben und ihren Reservoirwirt aufgrund eigener Nachteile nicht in dieser Weise schädigen wollen. Auch der Mensch hat sich im Verlauf der Generationen an den Virus angepasst. Die aktuelle Durchseuchung der Bevölkerung mit dem BK-Virus wird auf bis zu 90 Prozent geschätzt.

Das JC-Virus kann jedoch für immunsupprimierten Patienten schwerwiegende Folgen, wie eine progressiv multifokale Leukoenzephalopathie, haben. PML ist darüber hinaus mit einem oft tödlichen Verlauf assoziiert. Mit dem simianen Virus 40 sind verschiedene Tumorerkrankungen assoziiert. Die Durchseuchung der Bevölkerung mit diesen Spezies der Polyomaviridae ist weitaus geringer als für die BK-Viren. Die Anpassung von Virus an Mensch und Mensch an Virus ist für diese Spezies weniger fortgeschritten.

Quellen

Doerfler, W.: Viren. Fischer Taschenbuch, Berlin 2015
Hofmann, F., Tiller, F.,W.: Praktische Infektiologie. ecomed-Storck, Hamburg 2011
Neumeister, B., Geiss, H., Braun, R.: Mikrobiologische Diagnostik. Thieme, Stuttgart 2009

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Letzte Aktualisierung am: 14. November 2021

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