Virusinfektion, Virusvermehrung (Virusreproduktion): Virusvermehrung (Virusreproduktion)

Veröffentlicht von: Dr. rer. nat. Geraldine Nagel (22. November 2011)

Eine Virusvermehrung (Virusreproduktion) ist nur möglich, wenn Viren passende Wirtszellen finden und in diese eindringen können. Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel und bedienen sich deshalb für die Vermehrung am Stoffwechsel der Wirtszelle. Zu diesem Zweck übernehmen Viren nach dem Eindringen in die Zelle die Kontrolle und veranlassen die Wirtszelle, alles Nötige für eine Vervielfältigung der Viren herzustellen. Die Virusvermehrung lässt sich dabei in folgende Phasen einteilen:

  1. Anheften an die Zelloberfläche
  2. Eindringen in die Zelle und Freisetzung des Viruserbguts in der Zelle
  3. Vervielfältigung des Viruserbguts und Herstellung von Viruseinzelteilen
  4. Freisetzung der Viren aus der Zelle

1. Anheften an die Zelloberfläche (Adsorption)

Um eine Zelle zu infizieren und mit der Virusvermehrung zu beginnen, müssen Viren sich als Erstes an die Zelloberfläche anheften. Für dieses Andockmanöver benötigen sie besondere Strukturen auf der Virusoberfläche, die ihr Gegenstück auf der Hülle der Wirtszelle finden (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Dies funktioniert jedoch nicht bei jeder Zelle beziehungsweise jedem Zelltyp: Unterschiedliche, aber charakteristische Oberflächenstrukturen auf der Wirtszelle bewirken, dass nur bestimmte Viren an bestimmte Zelltypen binden. Aus diesem Grunde infizieren manche Viren nur die Zellen der Atemwege, während andere zu Darminfektionen führen.

2. Eindringen in die Zelle (Penetration) und Freisetzung des Viruserbguts in der Zelle

Nach dem Andocken der Viren an die Zelloberfläche muss als Nächstes das Viruserbgut in die Zelle eingeschleust werden. Dies ist auf verschiedenen Wegen möglich:

  • Fusionierung: Die Virushülle verschmilzt mit der Zellmembran der Wirtszelle (Fusionierung) und gibt dabei das Erbgut ins Zellinnere ab.
  • Endozytose: Die Viren senken sich in die Zellmembran ein, bis sich eine Art Bläschen (Vesikel) ins Zellinnere abschnürt und die Viren dadurch rein transportiert (Endozytose). In der Zelle werden sie als nächstes durch zelleigene Mechanismen aus den Vesikeln befreit und auch das Erbgut wird freigelegt.

Verschiedene Zellmaschinerien, die normalerweise das Erbgut der Wirtszelle ablesen, haben nun auch Zugriff auf das Viruserbgut – eine Voraussetzung für die Virusvermehrung.

3. Vervielfältigung des Viruserbguts und Herstellung von Viruseinzelteilen

Auf dem Viruserbgut (DNA oder RNA) liegen in codierter Form die Baupläne für die verschiedenen Einzelteile des Virus. Dank der zelleigenen Maschinerie zum Ablesen und Vervielfältigen des Erbguts sowie zur Herstellung von Proteinen, beginnt die Zelle nun mit der Virusvermehrung und stellt Viruserbgut und Virusproteine her. Auf diese Weise produziert die Zelle alle einzelnen Bestandteile eines Virus in großer Zahl. Die einzelnen Virusbestandteile sind in der Lage, sich von selbst zu einem kompletten Virus zusammenzulagern.

Die Zahl der Viren, die eine einzelne Zelle herstellt, schwankt dabei je nach Virus-Art. So produziert eine Polio-infizierte Zelle zum Beispiel circa 1.000 neue Viren pro Zelle. Zum Vergleich bildet eine Herpes-infizierte Zelle (z.B. bei Lippenherpes) dagegen nur 50 bis 100 Viren pro Zelle.

4. Freisetzung der Viren aus der Zelle

Die Freisetzung der Viren aus der Zelle – der Abschluss der erfolgreichen Virusvermehrung –kann über verschiedene Mechanismen erfolgen:

  • Zelltod: Das Eingreifen der Viren in die Zellmaschinerie schädigt die Wirtszelle so stark, dass sie nicht mehr funktionieren kann und es zum Zelltod kommt. Stirbt die Zelle ab, gelangen die fertigen Viren ins Freie.
  • Knospung: Hierbei werden Viren mit Abschnitten der Zellmembran nach außen abgeschnürt.
  • Sekretion: Manche Viren bauen sich an speziellen Organellen der Wirtszelle zusammen – dem sog. endoplamatischen Retikulum oder auch am Golgi-Apparat. Hier können sich die Viren in das Innere dieser Organellen abschnüren und werden schließlich über Transportbläschen (Vesikel) zur Zelloberfläche gebracht, wo sie nach außen abgegeben werden.