Struktur und GenomBearbeiten
Lassa-Viren sind umhüllte, einzelsträngige, bisegmentierte, ambisense RNA-Viren. Ihr Genom besteht aus zwei RNA-Segmenten, die jeweils für zwei Proteine kodieren, eines in jeder Richtung, also insgesamt für vier virale Proteine.Das große Segment kodiert ein kleines Zinkfingerprotein (Z), das die Transkription und Replikation reguliert, und die RNA-Polymerase (L). Das kleine Segment kodiert das Nukleoprotein (NP) und den Oberflächenglykoprotein-Vorläufer (GP, auch viraler Spike genannt), der proteolytisch in die Hüllglykoproteine GP1 und GP2 gespalten wird, die an den alpha-Dystroglykan-Rezeptor binden und den Eintritt in die Wirtszelle vermitteln.
Lassa-Fieber verursacht hämorrhagisches Fieber, das sich häufig durch Immunsuppression zeigt. Das Lassa-Mammaravirus repliziert sich sehr schnell und zeigt eine zeitliche Kontrolle der Replikation. Der erste Replikationsschritt ist die Transkription von mRNA-Kopien des Negative- oder Minus-Sense-Genoms. Dadurch wird eine ausreichende Versorgung mit viralen Proteinen für die nachfolgenden Replikationsschritte sichergestellt, da die NP- und L-Proteine aus der mRNA translatiert werden. Das Positiv- oder Plus-Sense-Genom stellt dann virale komplementäre RNA-Kopien (vcRNA) von sich selbst her. Die RNA-Kopien dienen als Vorlage für die Produktion von Negative-Sense-Nachkommen, aber auch aus ihnen wird mRNA synthetisiert. Die aus der vcRNA synthetisierte mRNA wird übersetzt, um die GP- und Z-Proteine herzustellen. Diese zeitliche Kontrolle erlaubt es, die Spike-Proteine zuletzt zu produzieren und damit die Erkennung durch das Wirtsimmunsystem zu verzögern.
Nukleotidstudien des Genoms haben gezeigt, dass Lassa vier Linien hat: drei in Nigeria und die vierte in Guinea, Liberia und Sierra Leone. Die nigerianischen Stämme scheinen wahrscheinlich die Vorfahren der anderen zu sein, aber weitere Arbeiten sind erforderlich, um dies zu bestätigen.
RezeptorenBearbeiten
Lassa mammarenavirus erlangt den Eintritt in die Wirtszelle über den Zelloberflächenrezeptor das alpha-Dystroglycan (alpha-DG), einen vielseitigen Rezeptor für Proteine der extrazellulären Matrix. Diesen Rezeptor teilt es mit dem prototypischen Altwelt-Arenavirus Lymphozytisches Choriomeningitis-Virus. Die Erkennung des Rezeptors hängt von einer spezifischen Zuckermodifikation von alpha-Dystroglycan durch eine Gruppe von Glykosyltransferasen ab, die als LARGE-Proteine bekannt sind. Spezifische Varianten der Gene, die diese Proteine kodieren, scheinen in Westafrika, wo Lassa endemisch ist, einer positiven Selektion zu unterliegen. Alpha-Dystroglykan wird auch von Viren der Arenaviren der Neuweltklade C (Oliveros- und Latino-Viren) als Rezeptor genutzt. Im Gegensatz dazu nutzen die Neuwelt-Arenaviren der Klade A und B, zu denen neben dem nicht pathogenen Amapari-Virus auch die wichtigen Viren Machupo, Guanarito, Junin und Sabia gehören, den Transferrin-Rezeptor 1. Eine kleine aliphatische Aminosäure an der Aminosäureposition 260 des GP1-Glykoproteins ist für die hochaffine Bindung an alpha-DG erforderlich. Darüber hinaus scheint auch die GP1-Aminosäureposition 259 wichtig zu sein, da alle Arenaviren, die eine hochaffine alpha-DG-Bindung zeigen, eine sperrige aromatische Aminosäure (Tyrosin oder Phenylalanin) an dieser Position besitzen.
Im Gegensatz zu den meisten behüllten Viren, die Clathrin-beschichtete Gruben für den Zelleintritt nutzen und pH-abhängig an ihre Rezeptoren binden, nutzen Lassa und das lymphozytäre Choriomeningitis-Virus stattdessen einen endozytotischen Weg, der unabhängig von Clathrin, Caveolin, Dynamin und Actin ist. Einmal in der Zelle angekommen, werden die Viren über einen vesikulären Transportweg schnell zu Endosomen transportiert, der allerdings weitgehend unabhängig von den kleinen GTPasen Rab5 und Rab7 ist. Beim Kontakt mit dem Endosom kommt es zur pH-abhängigen Membranfusion, die durch das Hüllglykoprotein vermittelt wird, das bei dem niedrigeren pH-Wert des Endosoms das Lysosomenprotein LAMP1 bindet, was zur Membranfusion und zum Entweichen aus dem Endosom führt.
LebenszyklusBearbeiten
Der Lebenszyklus des Lassa-Mammarenavirus ähnelt dem der Arenaviren der Alten Welt. Lassa mammarenavirus gelangt über die rezeptorvermittelte Endozytose in die Zelle. Welcher endozytotische Weg benutzt wird, ist noch nicht bekannt, aber zumindest ist der zelluläre Eintritt empfindlich gegenüber Cholesterinverarmung. Es wurde berichtet, dass die Virusinternalisierung bei Cholesterinverarmung eingeschränkt ist. Der für den Zelleintritt verwendete Rezeptor ist alpha-Dystroglycan, ein hochkonservierter und ubiquitär exprimierter Zelloberflächenrezeptor für extrazelluläre Matrixproteine. Dystroglycan, das später in alpha-Dystroglycan und beta-Dystroglycan gespalten wird, wird ursprünglich in den meisten Zellen zu reifem Gewebe exprimiert und stellt eine molekulare Verbindung zwischen der ECM und dem Aktin-basierten Zytoskelett dar. Nachdem das Virus durch alpha-Dystroglycan-vermittelte Endozytose in die Zelle gelangt ist, löst die Niedrig-pH-Umgebung eine pH-abhängige Membranfusion aus und setzt den RNP-Komplex (virales Ribonukleoprotein) in das Zytoplasma frei. Die virale RNA wird entpackt, und die Replikation und Transkription beginnen im Zytoplasma. Wenn die Replikation beginnt, synthetisieren sowohl das S- als auch das L-RNA-Genom die antigenomischen S- und L-RNAs, und aus den antigenomischen RNAs werden genomische S- und L-RNAs synthetisiert. Sowohl genomische als auch antigenomische RNAs werden für die Transkription und Translation benötigt. Die S-RNA kodiert für die Proteine GP und NP (virales Nukleokapsidprotein), während die L-RNA für die Proteine Z und L kodiert. Das L-Protein stellt höchstwahrscheinlich die virale RNA-abhängige RNA-Polymerase dar. Wenn die Zelle mit dem Virus infiziert ist, wird die L-Polymerase mit dem viralen RNP assoziiert und initiiert die Transkription der genomischen RNA. Die 5′- und 3′-terminalen 19 nt viralen Promotorregionen der beiden RNA-Segmente sind für die Erkennung und Bindung der viralen Polymerase notwendig. Die primäre Transkription transkribiert zunächst mRNAs aus den genomischen S- und L-RNAs, die NP- bzw. L-Proteine kodieren. Die Transkription endet an der Stem-Loop (SL)-Struktur innerhalb der intergenomischen Region. Arenaviren verwenden eine Cap-Snatching-Strategie, um die Cap-Strukturen von den zellulären mRNAs zu gewinnen, und sie wird durch die Endonuklease-Aktivität der L-Polymerase und die Cap-Bindungsaktivität von NP vermittelt. Die antigenomische RNA transkribiert die viralen Gene GPC und Z, die in genomischer Orientierung kodiert sind, vom S- bzw. L-Segment. Die antigenomische RNA dient auch als Template für die Replikation. Nach der Translation von GPC wird es im endoplasmatischen Retikulum posttranslational modifiziert. GPC wird in der späteren Phase des sekretorischen Weges in GP1 und GP2 gespalten. Es wurde berichtet, dass die zelluläre Protease SKI-1/S1P für diese Spaltung verantwortlich ist. Die gespaltenen Glykoproteine werden bei der Knospung des Virus in die Virionhülle eingebaut und von der Zellmembran freigesetzt.