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Wirbeltiere

Ebola im Erbgut

10.08.2010
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Von Christina Hohmann / Im Genom von Wirbeltieren sind Sequenzen von Ebola-, Marburg- und Bornaviren enthalten. Statt ihren Wirten zu schaden, scheinen die Virusrelikte einen protektiven Effekt zu haben.

Schon seit Längerem ist bekannt, dass ein großer Teil der Erbsubstanz bei Wirbeltieren viralen Ursprungs ist. Bei Menschen macht dieser etwa 9 Prozent aus (siehe dazu Endogene Retroviren: Parasiten im Genom, PZ 07/2010). Bislang ging man davon aus, dass die Sequenzen ausschließlich von Retroviren stammen. Zum einen ähneln die Sequenzen denen der Retroviren, zum anderen besitzen diese Viren einen Mechanismus, um ihr eigenes RNA-Genom in DNA umzuschreiben und es dann in das Erbgut ihres Wirtes zu integrieren. Andere Viren besitzen diese Fähigkeit nicht.

Ob dennoch andere Virusfamilien im Laufe der Evolution Spuren im Wirbeltier-Erbgut hinterlassen haben, wollten US-amerikanische Forscher um Anna Marie Skalka vom Fox Chase Cancer Center in Philadelphia wissen. Dazu durchforsteten sie die Genome von 48 Vertebraten-Spezies nach Genen, die von nicht-retroviralen RNA-Viren stammen. Bei 19 Arten wurden die Forscher fündig. Sie entdeckten eine oder wenige Kopien von viralen Genen. Diese stammen ausschließlich von zwei Virusfamilien: den Bornaviren und den Filoviren. Zu Letzteren zählt der gefährliche Ebola-Erreger. Sequenzen dieser Viren fanden die Wissenschaftler zum Beispiel im Erbgut von Meerschweinchen, Fledermäusen und Opossums. Anteile von Marburg-Viren wurden ebenfalls bei Fledermäusen und Opossums entdeckt. Das menschliche Erbgut enthält dagegen Bornaviren-Fragmente, die sich auch bei Lemuren, Kühen und Mäusen finden lassen, berichten die Forscher im Fachjournal »Public Library of Sciences Pathogens« (doi: 10.1371/journal.ppat.1001030).

 

Wie die viralen Sequenzen in die Wirbeltier-Genome gelangten, ist noch unklar. Die Autoren vermuten, dass bestimmte springende Gen-Elemente, sogenannte LINE (Long Interspersed Nuclear Elements), eine Rolle gespielt haben könnten. Diese Elemente sind in großer Zahl im Erbgut von Vertebraten vorhanden und codieren für zwei Proteine: eines spielt bei der Bindung und dem Transport von RNA eine Rolle; das andere fungiert gleichzeitig als Reverse Transkriptase und als Endonuklease. Mit diesen Enzymen können die springenden Elemente RNA kopieren. Eventuell haben sie im Laufe der Evolution versehentlich virale messenger-RNA mitkopiert, die dann in die DNA von Keimzellen gelangte, vermuten die Forscher.

 

Diese Integrationsereignisse haben den Wissenschaftlern zufolge vor etwa 40 Millionen Jahren stattgefunden. Ein großer Teil der viralen Sequenzen hat der Wirtskörper seitdem stillgelegt. »Doch einige wurden konserviert«, sagt Skalka. Sie sind nicht nur intakt, sondern werden sogar abgelesen. So konnten die Forscher in fast allen Geweben im Menschen geringe Mengen des Transkripts von Bornavirus-Sequenzen nachweisen. Humane CD4- und CD8-Zellen exprimieren sogar größere Mengen.

 

Die Tatsache, dass virale Gene über so einen langen Zeitpunkt noch aktiv bleiben, lässt vermuten, dass sie biologische Vorteile für den Wirt bieten. Skalka und ihre Kollegen nehmen an, dass die aktiven viralen Segmente eine Art genetische Immunität verleihen. RNA von diesen integrierten viralen Sequenzen könnte mit der RNA von eingedrungenen Viren interferieren. Oder die von diesen Sequenzen stammenden Proteine könnten den Replikationsmechanismus der angreifenden Viren stören. Welche Aufgaben die Virusrelikte im Genom erfüllen, ist noch nicht abschließend geklärt. Für eine schützende Funktion spricht folgende Beobachtung: Menschen, andere Primaten und Mäuse, die aktive Bornavirus-Segmente besitzen, sind gegen Infektionen immun. Hunde und Pferde dagegen, die für die Erkrankung empfänglich sind, weisen keine solchen Segmente auf. Ähnliches gilt für das Ebolavirus: Sequenzen dieser Erreger fanden sich zum Beispiel im Genom einer Mausohrfledermaus. Fledermäuse gelten schon länger als Überträger der gefährlichen Erkrankung, ohne an ihr zugrunde zu gehen. Dass einige Spezies immun sind, ist auch für das Virus nützlich: Diese Tierarten dienen ihm als natürliches Reservoir – für ihre Persistenz und ihre Weiterverbreitung. /

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