Virale Strukturen

Viren sind in ihrer Form und Größe außerordentlich vielfältig. Doch auch sie weisen einige strukturelle Gemeinsamkeiten auf. Alle Viren haben einen Kern, der ein DNA -oder RNA-basiertes Genom enthält. Der Kern ist von einer schützenden Hülle aus Proteinen umgeben, welche man als Kapsid bezeichnet. Das Kapsid besteht aus Untereinheiten, die Kapsomere genannt werden. Das Kapsid und der genomhaltige Kern werden zusammen als Nucleokapsid bezeichnet.

Strukturklassen von Viren

Viele Kriterien werden zur Klassifizierung von Viren verwendet, wie auch der Aufbau der Kapside. Die meisten Viren haben ikosaedrische oder helikale Kapside. Einige Viren haben jedoch auch komplexere Kapsidstrukturen entwickelt. Die ikosaedrische Form ist eine 20-seitige, quasi-sphärische Struktur. Der Rhinovirus, der die meisten Erkältungen verursacht, ist ikosaedrisch. Helikale (d.h. faden-oder stabförmige) Kapside sind dünn und linear und sehen wie Zylinder aus. Das Nukleinsäure-Genom passt in die Rillen des helikalen Kapsids. Der Tabakmosaikvirus, welches ein Pflanzenpathogen ist, stellt ein klassisches Beispiel für einen helikalen Virus dar. Einige Viren haben Kapside, die außerhalb des Kapsids mit einer Hülle aus Lipiden und Proteinen umgeben sind. Diese virale Hülle wird nicht vom Virus produziert, sondern von der Wirtszelle erworben. Diese Hüllmoleküle schützen das Virus und vermitteln Interaktionen mit den Zellen des Wirts.

Die Virusstruktur beeinflusst die Infektion und Immunität

Das Viruskapsid schützt nicht nur das Genom des Virus, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle in den Interaktionen mit den Wirtszellen. So ermöglichen Kapsidproteine eine Infektion, indem sie spezifische Zellmembranproteine auf der Wirtszelle erkennen und an diese binden. Kapsidproteine spielen auch eine wichtige Rolle bei der Entfernung der Hülle des Virusgenoms, um die Replikation im Wirt zu ermöglichen.

Obwohl die Proteine und Lipide des Kapsids und der Hülle Infektionen ermöglichen, sind diese gleichen Moleküle einzigartig für Viren und können daher vom Immunsystem des Wirts verwendet werden, um die Anwesenheit eines Virus zu erkennen. Solche Auslöser einer Immunantwort sind allgemein als Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) bekannt. In Pflanzen lösen PAMPs eine Kaskade von Immunantworten aus, welche die aktuelle Infektion abschwächen und die Pflanze auf eine robustere Immunantwort vorbereiten, falls sie in der Zukunft von einem ähnlichen Erreger infiziert wird. PAMPs induzieren auch beim Menschen die angeborene Immunantwort, dazu gehören Entzündungen und die Produktion von antimikrobiellen Proteinen. Einige Impfstoffe nutzen die Fähigkeit des Körpers, PAMPs zu erkennen, um Immunität gegen bestimmte virale Erreger zu vermitteln.