Bernhard Peter
Influenza A: Aufbau der Virionen

Größe und Hülle
Die Virionen der Influenza A haben einen Durchmesser von ca. 80-120 nm. Sie sind sphärisch oder länglich. Es handelt sich um behüllte Viren; der Komplex aus Erbinformation und Struktur-Proteinen ist von einer Lipiddoppelmembran umgeben, die ursprünglich von einer infizierten Zelle stammt, aber mit charakteristischen Virus-Proteinen und Virus-Glycoproteinen angereichert ist.

Genom und Nukleokapside
Ein Virion besitzt ein segmentiertes Genom aus 8 RNA-Strängen, alle einzelsträngig und von negativer Polarität, von denen jeder mit einem Polymerase-Komplex aus 3 Untereinheiten am 3’-Ende der RNA und Nukleoproteinen assoziiert ist. Die 3 Untereinheiten des Polymerase-Komplexes, der für die Replikation zuständig ist, heißen Polymerase B1-Protein, Polymerase B2-Protein und Polymerase A-Protein. Der Komplex hat eine Endonuclease-Aktivität. RNA zusammen mit Polymerase-Komplex und Nukleoproteinen ergeben zusammen helikale Nukleokapside. Im Vergleich zu unsegmentierten Genomen haben wir also im Virusinneren mehrere helikale Kapside, die autonome Gebilde sind, nicht ein einziges großes.

Oberflächen-Antigene
Auf der Virushülle finden sich Glykoproteine H und N in Form von ca. 8 nm langen "Spikes", so daß ein solches Virus wie ein Morgenstern aussieht. Beide sind Transmembran-Proteine. Diese Antigene auf der Oberfläche sind für einen jeweiligen Stamm charakteristisch und für seine Benennung relevant, z. B. H5N1. Dabei steht „H“ für „Hämagglutinin“, und „N“ für Neuraminidase“. Beide sind für eine erfolgreiche Infektion und Vermehrung wichtig: Das Hämagglutinin sorgt dafür, daß die Viren an die Wirtszelle binden; die Neuraminidase sorgt dafür, daß sich die Viren nach der Vermehrung in der Wirtszelle von dieser ablösen und neue Zellen infizieren können.

Hämagglutinin
Hämagglutinin ist ein Glykoprotein, das an 2-3 Stellen mit einem Zuckerrest verknüpft ist. Das Molekulargewicht beträgt ca. 76000. Es ist das hauptsächliche Antigen von Influenza-Viren und so in der Lipidmembran verankert, daß sich der größte Teil des Moleküls mit mindestens 5 verschiedenen antigenen Domains (A, B, C, D, E) in einer Art kugelförmigem Kopf außerhalb des Virus befindet. Hämagglutinin hat zwei Funktionen:

• Hämagglutinin bindet an Sialinsäure (N-Acetyl-Neuraminsäure)
• Hämagglutinin induziert Membranfusion, so daß das Innere des Virions in das Zelllumen gelangen kann. Für die Membranfusion ist ein niedriger pH-Wert notwendig, der mittels des Ionenkanales M2 aufrechterhalten wird. Das Hämagglutinin bildet Trimere, und verschiedene Trimere bilden eine Fusionspore, durch die der Virusinhalt ins Zelllumen gelangen kann.

Neuraminidase
Die Neuraminidase ist ein weiteres Glykoprotein, das als Tetramer mit einem Molekulargewicht von insgesamt ca. 220000 auf der Oberfläche der Virushülle vorkommt, wobei der Hauptteil sich außerhalb der Virushülle befindet und sich nur ein kleiner Teil durch die Lipidmembran hindurch zieht. Die Neuraminidase hat viele Funktionen:

• sie spaltet Sialinsäure von Glycoproteinen und Glykolipiden der Zelloberfläche, von Hämagglutinin und von anderen Neuraminidase-Molekülen ab.
• sie ist das zweitwichtigste Antigen
• sie ist wichtig für die Fähigkeit der Viren, die Mucin-Schicht des Epithels des Respirationstraktes zu durchdringen

Matrixprotein M1
An der Innenseite der Hüllmembran bildet das Matrixprotein M1 eine Proteinschicht.

Matrixprotein M2
Der Ionenkanal M2 ist ein tetrameres Protein und wird in die Lipiddoppelmembran der Hülle eingebaut, er spielt eine Rolle bei der Aufrechterhaltung eines bestimmten pH-Wertes, der in der Frühphase der Virus-Vermehrung zur Fusion der Lipidmembran von Virus und Endosom notwendig ist. Wenn das Virus-Partikel von der zellulären Membran umschlossen und als Endosom aufgenommen wird, wird der tunnelförmige Ionenkanal M2 aktiv. Er sorgt durch einen Protonenstrom für einen niedrigen pH-Wert (ca. pH = 5), was eine Konformationsänderung des Hämagglutinins und eine Translocierung des Fusionspeptides bewirkt, sowie eine sterische Umordnung des Matrixproteins M1, wodurch die Membranen von Virus und Zelle verschmelzen und durch die von Hämagglutinin umgebene Fusionspore der Virusinhalt ins Zelllumen gegeben werden kann.

Beide Matrix-Proteine, M1 und M2, werden von einem einzigen RNA-Segment codiert.

Dazu gibt es noch weitere Nicht-Struktur-Proteine, die regulatorische Funktionen haben und als in der infizierten Zelle als Promotor fungieren, wobei ihre exakte Funktion noch nicht geklärt ist.

Vergleiche Influenza C
Im Vergleich zum oben Gesagten hat Influenza C nur 7 Genom-Segmente, und auf der Oberfläche ist nur ein einziges Glykoprotein.

Das Erkennungsmolekül Hämagglutinin - Das Enzym der Freiheit: Neuraminidase - Das M1-Struktur-Protein - Literatur, Quellen und Links

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