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Hepatitis-B

Ursprung des menschlichen Hepatitis-B-Virus in Fischen entdeckt

| Autor / Redakteur: Dr. Sibylle Kohlstädt / Dr. Ilka Ottleben

Elektronenmikroskopische Aufnahmen und 3D-Modelle von Nackednaviren aus einem afrikanischen Buntbarsch ... (Ausschnitt)
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Elektronenmikroskopische Aufnahmen und 3D-Modelle von Nackednaviren aus einem afrikanischen Buntbarsch ... (Ausschnitt) (Bild: © Universitätsklinikum Heidelberg)

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Virologen vom Universitätsklinikum Heidelberg und vom Deutschen Krebsforschungszentrum zeigen: Eine neue Virusfamilie in Fischen gibt Einblicke in die Herkunft und in die Evolution des Hepatitis-B-Virus. Die Entdeckung ermöglicht die Rekonstruktion eines Stammbaumes von Hepatitis-B und verwandten Viren. Der Ursprung des Hepatitis-B-Virus steht mit dem Landgang der Wirbeltiere vor ca. 400 Millionen Jahren in Verbindung. Ein neues Gen führte zur Ausbildung einer Hülle und damit zu einer Spezialisierung auf Leberzellen.

Heidelberg – Auch unliebsame Begleiter können treue Weggefährten sein: Wie Wissenschaftler der Abteilung Virus-assoziierte Karzinogenese des Deutschen Krebsforschungszentrums sowie der Abteilung für Molekulare Virologie des Universitätsklinikums Heidelberg, beide unter der Leitung von Ralf Bartenschlager, zeigen, folgten Vorläufer des heutigen Hepatitis-B-Virus der Evolution des Lebens quasi auf Schritt und Tritt. Der Weg begann, als ein Vorfahre dieser Viren sich vor ca. 430 Millionen Jahren in zwei Gruppen gespalten hat: Aus einer entwickelten sich die bekannten Hepadnaviren, die eine Hülle tragen und zu denen auch das Hepatitis-B-Virus zählt – und aus dem zweiten Ast des Stammbaums ging eine in Fischen neu entdeckte Familie hervor, die keine Hülle hat und deshalb in Anspielung auf den schwäbischen Dialekt „Nackednaviren“ getauft wurde.

Mit der Hülle kam die Spezifität für die Leber

Die entscheidende Veränderung nach der Aufspaltung beider Linien war die Entstehung eines neuen Gens auf Seiten der Hepadnaviren, welches diesen ihre Hülle und damit eine ausgeprägte Spezifität für die Leber verleiht. Dieser fundamentale evolutionäre Übergang von nackten zu umhüllten Viren geschah vor mehr als 360 Millionen Jahren, also innerhalb des Zeitfensters, in welcher die ersten, noch fischartigen Wirbeltiere damit begannen, das Festland zu erobern.

Hepatitis-B-Viren – extrem gute Anpassung an den Wirt

„Diese lange Koevolution von Hepatitis-B-Viren und deren Wirtsorganismen erklärt die extrem gute Anpassung der Viren an ihren jeweiligen Wirt. Das zeigt sich auch im Erfolg des Hepatitis-B-Virus: Weltweit haben circa zwei von fünf Personen einmal eine Infektion mit diesem Virus durchgemacht. In den allermeisten Fällen passiert das ohne Symptome und wenn es einen Leberschaden gibt, ist dieser durch die Immunantwort gegen die infizierten Zellen bedingt und weniger durch das Virus selbst“, fasst Ralf Bartenschlager, der Senior-Autor der aktuellen Publikation, zusammen.

Hepatitis-B-Viren und ihre Verwandten: kleine Genome mit überlappenden Genen

Die Humanmedizin ist ausgesprochen interessiert an neuen Erkenntnissen zum Hepatitis-B-Virus, denn schätzungsweise 250 Millionen Menschen weltweit sind damit lebenslang chronisch infiziert. Es wird für die Entstehung von Leberzirrhose und Leberkrebs verantwortlich gemacht und verursacht global betrachtet schätzungsweise 890.000 Todesfälle jährlich. Für Virologen ist es neben seiner medizinischen Bedeutung faszinierend, weil es mit einem vergleichsweise kleinen Genom von nur 3182 Basenpaaren für eine Vielzahl von Funktionen kodiert.

Dies gelingt dem Virus, indem es bestimmte Genomsequenzen doppelt nutzt: Immer drei Nukleotide codieren für eine Aminosäure – und viele Aminosäuren bauen ein Protein auf. Verschiebt sich nun die Ablesung dieser Nukleotide nur um eine einzige Stelle, kann einem Geheimcode gleich eine andere „Nachricht“, also ein anderes Protein entstehen. So kodiert ein langer DNA-Abschnitt des Virus für ein Replikationsenzym, ein komplett darin eingebettetes kürzeres Stück aber gleichzeitig für die Proteine der Hülle.

Stefan Seitz aus der Arbeitsgruppe von Lasker-Preisträger Bartenschlager ging der Frage nach, wie sich diese faszinierende Mehrfachverwertung von DNA entwickeln konnte. „Wir vermuteten, dass die Hepadnaviren aus einem primitiveren Virus ohne Hüllprotein-Gen entstanden sind, indem ein Stück fremde DNA zufällig in das Virus-Genom gesprungen ist.“

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