Virale Assemblierung und Freisetzung aus Wirtszellen

Nachdem Genome und Strukturproteine synthetisiert wurden, müssen sie sich zu neuen Viruspartikeln zusammenfügen und die Zelle verlassen, um neue Infektionsrunden zu starten. Die Assemblierung verpackt das Genom in einem Proteinkapsid; umhüllte Viren erwerben eine Lipidmembran, wenn sie knospen; und die Freisetzung, durch Knospung oder durch Lyse, sendet Nachkommenvirionen in die Umgebung, oft gefolgt von einem Reifungsschritt, der sie infektiös macht.

Definition

Virale Assemblierung und Freisetzung umfassen die Verpackung viraler Genome in Kapside, die Bildung vollständiger (oft umhüllter) Virionen und deren Austritt aus der Wirtszelle durch Knospung oder Lyse, häufig gefolgt von der Reifung zu infektiösen Partikeln.

Scope

Dieses Thema behandelt die Assemblierung von Kapsiden und die Verpackung des Genoms, den Erwerb einer Hülle durch Knospung, die Wirtsmaschinerie, die Viren rekrutieren, um Partikel abzuschnüren, die beiden Hauptfreisetzungswege (Knospung versus Zelllyse) und die Reifung, die Virionen infektiös macht. Es handelt sich um Referenz- und Bildungsmaterial, nicht um klinische Leitlinien.

Core questions

• Wie werden Kapside assembliert und das korrekte Genom selektiv verpackt?
• Wie knospen umhüllte Viren, und welche Wirtsmaschinerie rekrutieren sie dafür?
• Wie verlassen Viren die Zelle – durch Knospung oder durch Lyse – und wann werden sie infektiös?

Key concepts

• Kapsid-Selbstassemblierung und Symmetrie
• Selektive Genomverpackung und Verpackungssignale
• Knospung und Hüllenerwerb
• Rekrutierung der Wirts-ESCRT-Maschinerie für die Membranspaltung
• Freisetzung durch Knospung versus Zelllyse
• Proteolytische Reifung von Virionen
• Assemblierungsorte (Plasmamembran, innere Membranen, Zellkern)

Mechanisms

Strukturproteine assemblieren, oft durch Selbstassemblierung, zu Kapsiden mit definierter Symmetrie, und das virale Genom wird selektiv durch Verpackungssignale inkorporiert, die es von zellulären Nukleinsäuren unterscheiden. Umhüllte Viren erwerben ihre Membran durch Knospung durch eine zelluläre Membran, in die virale Glykoproteine eingefügt wurden; um die Knospung abzuschließen, rekrutieren viele umhüllte Viren, einschließlich Retroviren, die Wirts-ESCRT-Maschinerie, die normalerweise die Membranspaltung katalysiert, so dass das entstehende Partikel abgeschnürt wird. Nicht-umhüllte Viren werden typischerweise freigesetzt, wenn die Zelle lysiert. Viele Virionen werden in einer unreifen Form assembliert und werden erst nach einem Reifungsschritt, üblicherweise einer proteolytischen Spaltung von Strukturproteinen, die das Partikel neu anordnet, infektiös.

Clinical relevance

Assemblierung, Knospung und Reifung sind validierte Ziele für antivirale Interventionen; zum Beispiel verhindern Medikamente, die die Reifungsprotease blockieren, die Produktion infektiöser Partikel für einige Viren. Dieser Eintrag beschreibt die Biologie auf konzeptioneller Ebene zu Referenz- und Bildungszwecken; er ist keine Grundlage für Verschreibungen, Medikamentenauswahl oder Patientenmanagement.

History

Klassische Arbeiten etablierten, dass viele Kapside sich aus wiederholten Proteinuntereinheiten, die mit regelmäßiger Symmetrie angeordnet sind, selbst assemblieren. Die spätere Entdeckung, dass umhüllte Viren wie Retroviren die zelluläre ESCRT-Maschinerie kapern, um die Knospung abzuschließen, verknüpfte die Virionfreisetzung mit einem grundlegenden zellbiologischen Weg zur Membranspaltung, und die Erkenntnis der proteolytischen Reifung erklärte, warum neu freigesetzte Partikel oft ihre Form ändern müssen, bevor sie infizieren können.

Key figures

• Wesley Sundquist
• Eiji Morita
• Heinrich Klug

Seminal works

• morita-sundquist-2004

Frequently asked questions

Warum knospen umhüllte Viren, anstatt die Zelle zu zerstören?

Die Knospung ermöglicht es einem umhüllten Virus, sich in die Wirtsmembran, die seine Glykoproteine trägt, einzuwickeln und die Zelle zu verlassen, ohne sie sofort zu zerstören, oft indem es die zelleigene ESCRT-Maschinerie rekrutiert, um das neue Partikel abzuschnüren.

Was ist Virionreifung?

Viele Viren werden zunächst als nicht-infektiöse unreife Partikel assembliert und werden erst nach einem Reifungsschritt, typischerweise der Spaltung von Strukturproteinen durch eine virale Protease, die das Partikel reorganisiert, infektiös.