Endogene Retroviren

verschiedene Klassen Endogener Retroviren, Dendrogramm erstellt anhand der Sequenz des pol-Gens

Endogene Retroviren (ERVs) sind Retroviren, die keinen vollständigen Replikationszyklus durchlaufen, sondern als Provirus von Generation zu Generation im Genom des Wirts weitervererbt werden. Man nimmt an, dass sie vor vielen Generationen durch Infektion der Keimbahnzellen von Menschen und anderen Wirbeltieren entstanden sind.

Retroviren sind Viren, die mit Hilfe des viralen Enzyms Reverse Transkriptase ihr RNA-Genom in DNA umschreiben, um sie in das Genom ihrer Wirtszelle integrieren zu können. Die meisten Retroviren können nur einige somatische Zelltypen infizieren. Wenn es einigen gelingt, Keimzellen zu infizieren und damit auf die nachfolgenden Generationen weitervererbt zu werden, werden sie zu endogenen Retroviren, die über lange Zeiträume im Genom ihrer Wirtsspezies verbleiben können. Sie bleiben dabei zum Teil nur über kurze Zeit (einige hundert Generationen) infektiös, weil sich bei der Replikation durch den Wirt Mutationen ansammeln, die zur schleichenden Virus-Inaktivierung führen. Andere bleiben aktiv und können weiterhin exogene Viruspartikel produzieren. Unter bestimmten Bedingungen kann eine Remobilisierung der endogenen Retroviren stattfinden, die dann eine Transposition durchführen. Diese mobilen Elemente, bei denen zum Teil nur die LTR-Regionen noch vorhanden (konserviert) sind, werden dann auch als LTR-Retrotransposons bezeichnet.

Im Rahmen des Humangenomprojekts wurden im menschlichen Genom mehrere Tausend ERVs gefunden, die zunächst in 24 verschiedene „Familien“ eingeteilt werden und etwa 8 % des menschlichen Genoms ausmachen ^[1]. Neueren Erkenntnissen zufolge sind es bereits 31 verschiedene Gruppen ^[2], die jeweils durch ein einzelnes Integrationereignis entstanden sind. ^[3]

Bis 2007 ging man davon aus, dass nur die einfachen, nicht jedoch die komplexen Retroviren zu endogenen Retroviren werden können (eine Ausnahme bilden die Spumaviren). ^[4] 2007 wurde dann das erste endogene Retrovirus, das von einem Lentivirus und damit von einem komplexen Retrovirus stammt, beschrieben: Das rabbit endogenous lentivirus type K (RELIK). ^[5] Die einzige Retrovirus-Gattung, von der bisher keine endogenen Retroviren beschrieben wurden, sind somit die Deltaretroviren.

Geschichte

ERVs wurden Ende der 1960er Jahre entdeckt. Drei verschiedene Typen endogener Retroviren wurden etwa gleichzeitig beschrieben: Das Aviäre Leukosevirus (ALV) aus dem Haushuhn (Gallus gallus) und das Murine Leukämievirus (MLV) sowie das Maus-Mammatumorvirus (MMTV) aus der Hausmaus (Mus musculus).

Humane endogene Retroviren

Endogene Retroviren/Retrotransposons

Humane endogene Retroviren (HERVs) kommen in großer Zahl im menschlichen Genom vor. Da sie bereits vor sehr langer Zeit Bestandteil des Genoms wurden, haben sich in ihrer Sequenz zahlreiche Mutationen aller Art angesammelt, darunter Punktmutationen, Deletionen, Insertionen anderer Retroelemente, Rekombinationen und Mini- und Mikrosatelliten-Expansion. Die retroviralen Sequenzen sind daher bereits stark verändert und oft schwer zu finden. ^[6]Manche HERVs stehen im Verdacht, an der Entwicklung mancher Autoimmunerkrankungen beteiligt zu sein, insbesondere mit Multipler Sklerose.

PERV

PERVs (porcine endogene Retroviren) sind die endogenen Retroviren der Schweine. Sie stehen im Focus der Forschung, weil Schweine als Organspender für Xenotransplantationen in Betracht kommen, und die PERVs dabei ein Sicherheitsrisiko darstellen.

Quellen

1. ↑ Lander E, et al.: Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature 2001, 409:860-921
2. ↑ Holmes EC.: Ancient lentiviruses leave their mark Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Apr 10;104(15):6095-6. PMID 17404211
3. ↑ Gifford RJ.: Evolution at the host-retrovirus interface. Bioessays. 2006 Dec;28(12):1153-6. PMID 17117481
4. ↑ Robin A. Weiss: The discovery of endogenous retroviruses Retrovirology. 2006 Oct 3;3:67. Review. PMID 17018135
5. ↑ Aris Katzourakis, Michael Tristem, Oliver G. Pybus, and Robert J. Gifford: Discovery and analysis of the first endogenous lentivirus Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Apr 10;104(15):6261-5. PMID 17384150
6. ↑ Jan Paces, Adam Pavlícek and Václav Paces: HERVd: database of human endogenous retroviruses Nucleic Acids Research, 2002, Vol. 30, No. 1 205-206

Weblinks

• HERVd - human endogenous retrovirus database
• Retrotransposons, Endogenous Retroviruses, and the Evolution of Retroelements. in: Coffin: Retroviruses. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997. ISBN 0-87969-497-1
• Roswitha Löwer, Johannes Löwer, Reinhard Kurth, (1996). "The viruses in all of us: Characteristics and biological significance of human endogenous retrovirus sequences" Proceedings of the National Academy of Sciences. 93:5177-5184