Toroviren

Gattung Torovirus
Systematik
Reich: Viren Ordnung: Nidovirales Familie: Coronaviridae Gattung: Torovirus
Taxonomische Merkmale
Genom: (+)ssRNA linear Baltimore: Gruppe IV Symmetrie: helikal/toroid Hülle: vorhanden

Die Gattung Torovirus umfasst derzeit vier Arten von behüllten Viren mit einer einzelsträngigen, sense-RNA (+ssRNA) als Genom. Der Name der Gattung leitet sich von ihrem charakteristischen Merkmal ab, einem ringförmigen Nukleokapsid mit helikaler Symmetrie. Diese geometrische Form wird Torus genannt, was im Lateinischen den Basiswulst an einer Säulenbasis beschreibt. Toroviren sind Erreger einer viraler Gastroenteritis und Diarrhoe bei Menschen und einigen anderen Säugetieren. Sie werden auch ohne eine Krankheit zu verursachen bei einigen Tierspezies gefunden.

Morphologie

Schematischer Aufbau eines Torovirus

Aufgrund der ringförmigen (toroiden) Struktur des Nukleokapsids haben die Viruspartikel der Toroviren im Elektronenmikroskop ein ovales oder scheiben- bis nierenförmiges Aussehen. Sie sind etwa 120 bis 140 nm im größten Durchmesser groß. Wie bei den Mitgliedern der Gattung Coronavirus ist ein doppelter Kranz aus Hüllproteinen (spikes) typisch; dieser wird aus dem nicht-glykosylierten Membranprotein M (27 kDa) und dem großen glykosylierten Spikeprotein S (200 kDa) gebildet. Die großen spikes des S-Proteins werden auch wie bei der Gattung Coronavirus als Peplomere bezeichnet (griech. peplos: Umhang, Mantel). Zusätzlich ist ein Hämagglutinin-Esterase-Protein HE (65 kDa) in die Lipidmembran eingelagert. Bisher konnte bei den Toroviren nicht das bei der Gattung Coronavirus gefundene kleine Hüllprotein E nachgewiesen werden.
Im Inneren der Virushülle liegt das ringförmige Nukleokapsid. Es besteht aus dem Nukleokapsid-Protein N (19 kDa), das sich in helikaler Symmetrie zu einem Torus schließt. Das Nukleokapsid umschließt einen linearen Einzelstrang der genomischen (+)ssRNA.

Geometrie eines toroiden Kapsids

Das virale Genom ist etwa 25 bis 28 kb groß und umfasst sechs Offene Leserahmen (ORFs, open reading frames) für die vier Strukturproteine (S, M, HE und N) und zwei Nicht-Strukturproteine (RNA-Polymerase, virale Replikase/Transkriptase). An den Enden der RNA befinden sich zwei Nicht-codierende Regionen (NCR): am 5´-Ende eine 820 Basen lange regulatorische Sequenz und als 3´-NCR eine etwa 200 Basen langer Abschnitt mit einem zusätzlichen Poly(A)-Schwanz.

Toroviren vermehren sich im Zytoplasma von Darm-Epithelzellen, von dem aus sich an der Membran des Golgi-Apparates neue Viruspartikel bilden und ohne Zerstörung der Zelle ausgeschleust werden. Die vorkommende (aber nicht notwendige) Zerstörung der infizierten Zelle wird auf die Toxizität von Virusproteinen oder einen immunologischen Effekt zurückgeführt. Es gibt Hinweise aufgrund von Sequenzanalysen, dass eine Rekombination von viraler RNA bei gleichzeitiger Infektion mehrerer Torovirus-Spezies innerhalb derselben Zelle vorkommt.^[1]

Biologische Eigenschaften

Einige Toroviren verursachen Gastroenteritiden. So ist das Bredavirus als Erreger einer Gastroenteritis mit lebensbedrohlicher Diarrhoe bei Kälbern ^[2] und möglicherweise auch einer Pneumonie gefunden worden. Keine Erkrankung konnte dem Equinen Torovirus (Bern-Virus) zugeordnet werden, das bei Pferden isoliert wurde. Torovirus-ähnliche Viruspartikel wurden bei Menschen, Hunden und Katzen elektronenmikroskopisch beobachtet ohne jedoch einen Beweis für einen Krankheitszusammenhang zu erbringen, da auch chronische Virusinfektionen ohne Symptomatik beschrieben wurden. Bei der Untersuchung von Kindern mit einer schweren, nekrotisierenden Enterokolitis (NEC) wurde jedoch das Humane Torovirus in 48 % der Fälle im Stuhl nachgewiesen, in einer gesunden Kontrollgruppe bei 17 %.^[3] Alle Toroviren scheinen gemeinsame Antigene auf dem S-Protein zu besitzen, so daß auch Kreuzreaktionen der Spezies untereinander beschrieben sind. Der Nachweis von Antikörpern gelang auch in Schafen und Ziegen.

Hinweis für eine Infektion mit dem Bredavirus ist ein signifikanter Titeranstieg der Antikörper bei einer vorliegenden Symptomatik. Die Infektion mit Toroviren ist weltweit häufig verbreitet und die durch einige Spezies verursachte Gastroenteritis dürfte der wirtschaftlichen Bedeutung der Gattung Coronavirus nicht nachstehen. In Österreich fand man das Bovine Torovirus bei 12 (5,2 %) von 230 untersuchten neugeborenen Kälbern, davon 10 mit Diarrhoe.^[4]. Vergleichbare Daten liegen für Südkorea mit 2,9 % vor. ^[5] Untersucht man nur erkrankte Kälber, so findet man beispielsweise in Japan Bovine Toroviren in 15,2 bis 23,7 % der Fälle.^[6]

Systematik

• Gattung Torovirus

• Spezies Bovines Torovirus

• Subtyp Bovines Torovirus (BToV)
• Subtyp Bredavirus (BRV) (2 Subtypen)

• Spezies Equines Torovirus

• Subtyp Bern-Virus (BEV)
• Subtyp Equines Torovirus (EToV)

• Spezies Humanes Torovirus (HToV)
• Spezies Porzines Torovirus (PToV)

Literatur

• E.J. Snijder und M. C. Horzinek: The molecular biology of Toroviruses. In: S. G. Sidell (ed.): The Coronaviridae, New York 1995 ISBN 0306449722
• W. J. M. Spaan et al.: Genus Torovirus. In: C. M. Fauquet, M. A. Mayo et al.: Eighth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. London, San Diego 2005, S. 956-960 ISBN 0-12-249951-4
• M. C. Horzinek: Toroviruses (Coronaviridae). In: A. Granoff, R. G. Webster (eds.): Encyclopedia of Virology. San Diego 1999, Band 3, S. 1798-1803 ISBN 0-12-227030-4

Anmerkungen

1. ↑ S. L. Smits et al.: Phylogenetic and evolutionary relationship among torovirus field variants: evidence for multiple intertypic recombination events. Journal of Virology (2003) 77: S. 9567-9577
2. ↑ Liebler EM, Klüver S, Pohlenz J, Koopmans M: Zur Bedeutung des Bredavirus als Durchfallerreger in niedersächsischen Kälberbeständen. Dtsch Tierärztl Wschr 99: 195-200, 1992
3. ↑ A. Lodha et al.: Human torovirus: a new virus associated with neonatal necrotizing enterocolitis. Acta Paediatr. (2005) 94(8): S. 1085-1088 PMID 16188853
4. ↑ B. Haschek B, D. Klein et al.: Detection of bovine torovirus in neonatal calf diarrhoea in Lower Austria and Styria (Austria). J. Vet. Med. B. Infect. Dis. Vet. Public. Health (2006) 53(4): S. 160-165 PMID 16629982
5. ↑ S. J. Park et al.: Molecular epidemiology of bovine toroviruses circulating in South Korea. Vet. Microbiol. (2008) 126(4): S. 364-371 PMID 17719729
6. ↑ R. Kirisawa, A. Takeyama et al.: Detection of bovine torovirus in fecal specimens of calves with diarrhea in Japan. J. Vet. Med. Sci. (2007) 69(5): S. 471-476 PMID 17551218

Weblinks

• Torovirus, Spezies (NCBI)
• Gattung Torovirus in der ICTV-Datenbank
• EM-Bild eines Torovirus (Queen´s University of Belfast)
• EM-Bild eines Torovirus (University of Hawaii at Manoa)