Vermehrung der Viren
Viren sind Parasiten, die alleine keinen Stoffwechsel betreiben können und ohne die passende Zelle nicht in der Lage sind, irgendeine Art von Biosynthese oder Replikation durchzuführen. Isoliert ist ein Virus also nichts mehr, als ein von einer Proteinhülle umgebenes Genom. Daher befällt jedes Virus eine geeignete Zelle, Wirtszelle genannt. Es werden je nach Virustyp sowohl eukaryotische (Tiere, Pflanzen, Pilze) als auch prokaryotische Zellen (Bakterien) infiziert. Auf Viren die Bakterien befallen, Phagen genannt, gehe ich in dieser Facharbeit allerdings nicht ein.
Einige Virenarten sind in der Lage verschiedene Zelltypen zu infizieren. Das Tollwut-Virus befällt zum Beispiel mehrere Säugetierarten. Diese Viren haben also einen größeren Wirtsbereich, was wohl ihre schnellere und weitere Verbreitung begünstigt.
Hat ein Virus einmal eine Zelle befallen, nutzt es diese einfach gesagt als “Virenfabrik”. Im Folgenden beschreibe ich die Vermehrung eines DNA-Virus. Auf das Influenza-Virus wird im zweiten Kapitel genauer eingegangen.
Die Infektion beginnt damit, dass das Virus in die Zelle eintritt. In der Zelle wird das Capsid von den zellulären (zelleigenen) Enzymen zersetzt und die virale Nucleinsäure (DNA) freigelegt. Nun übernimmt das Genom die Kontrolle über die Zelle, indem es die DNA-Polymerase der Zelle benutzt, um nach den viralen Vorlagen neue Genome zu synthetisieren. Diesen Vorgang, welchen das Virus zum eigenen Nutzen manipuliert, nennt man DNA-Replikation. Hierbei wird der DNA-Strang kopiert. Außerdem benutzt das Virus die Enzyme, Ribosomen, t-RNAs und Aminosäuren der Zelle um virale mRNAs und schließlich Proteine zu erstellen.
Um diese Vorgänge besser verstehen zu können, werde ich nun kurz die Proteinbiosythese einer Zelle mit der Definition der Begriffe Transkription und Translation erläutern.
Die Proteinbiosynthese beinhaltet den Übergang vom Gen zum Protein, sprich von der DNA über die RNA zum Protein. Den Schritt DNA –> RNA nennt man Transkription, den danach folgenden - RNA zu Protein - Translation. Die Transkription ist die DNA-gesteuerte Synthese der RNA. Da beide Nucleinsäuren im Prinzip dieselbe “Sprache” benutzen kann die Information von einem Molekül einfach auf das andere kopiert werden. Diesen Vorgang übernimmt ein spezielles Enzym, die RNA-Polymerase. Hierbei stellt die Nucleotidsequenz eines Gens der DNA die Vorlage für die m-RNA Nucleotide dar. Dieses entstandene RNA-Molekül enthält den Bauplan für ein Protein. Es transportiert diese Information (deswegen nennt man es auch Messenger-RNA oder kurz m-RNA) jetzt zu den Ribosomen, dem Ort der Translation. Unter Translation versteht man die Synthese von Polypeptiden. Hierbei müssen die Ribosomen die Basenfolge der m-RNA (auch genetischer Code genannt) in die Aminosäuresequenz der Polypeptide bzw. Proteine umschreiben oder übersetzen, da anders als bei der Transkription die “Sprache” bei diesem Vorgang gewechselt wird. Hier kommen die t-RNAs (Transfer-RNAs) zum Einsatz. Während die m-RNA durch das Ribosom gleitet, setzt sich ein t-RNA Molekül mit dem zur m-RNA passenden Anticodon (Gegenstück zum genetischen Code) und der ebenfalls dazu bestimmten Aminosäure (befindet sich im Cytoplasma) an jenes m-RNA-Molekül (auch A-Stelle des Ribosoms genannt). Die m-RNA mit der daran gebundenen t-RNA rutscht eine Stelle weiter und die t-RNA verlässt an der sogenannten P-Stelle das Ribosom wieder. Hierbei hinterlässt sie allerdings die Aminosäure, welche mit den nachfolgenden Aminosäuren eine Polypeptidkette eingeht, bis schließlich das fertige Protein entstanden ist. Diese Proteine bilden die Capside. Zusammen mit den synthetisierten viralen DNA-Strängen setzen sie sich zu neuen Viren zusammen. Dies geschieht in den meisten Fällen spontan. Das heißt, das Virus setzt sich von selbst zusammen (Selbstassemblierung). So entstehen mehrere Hundert oder manchmal sogar Tausend neue Viren. Dadurch wird die Wirtszelle in der Regel zerstört und die Viren wandern zu neuen Zellen um sie zu infizieren und das ganze Prozedere beginnt von vorne.
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