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Orthoflavivirus

Die Gattung Orthoflavivirus (früher Flavivirus) umfasst behüllte Viren mit einem positivsträngigen RNA-Einzelstrang als Genom, die durch Arthropoden (Zecken und Stechmücken) als Vektoren auf Vögel und Säugetiere übertragen werden. Der Name der Gattung und der gesamten Virusfamilie Flaviviridae leitet sich vom Gelbfiebervirus beim Menschen ab (von lat. flavus, „gelb“), das bereits 1904 von Walter Reed als durch Stechmücken übertragbar erkannt wurde.

Orthoflavivirus

TEM-Abbildung des West-Nil-Virus

Systematik
Klassifikation: Viren
Realm: Riboviria[2]
Reich: Orthornavirae[1]
Phylum: Kitrinoviricota[1]
Klasse: Flasuviricetes[1]
Ordnung: Amarillovirales[1]
Familie: Flaviviridae
Gattung: Orthoflavivirus
Taxonomische Merkmale
Genom: (+)ssRNA linear
Baltimore: Gruppe 4
Symmetrie: ikosaedrisch
Hülle: vorhanden
Wissenschaftlicher Name
Orthoflavivirus
Links
ICTV Taxon History: 201903070
NCBI Taxonomy: 11051 (alt),
3044782 (neu)
ViralZone (Expasy, SIB): 24
Schemazeichnung eines Virions und Genomkarte der Gattung Orthoflavivirus

Viren der Gattung Orthoflavivirus verursachen wichtige Erkrankungen bei Tieren und Menschen. Darunter sind Krankheiten, die einem viralen hämorrhagischen Fieber entsprechen oder durch eine Infektion des Zentralnervensystems im Sinne einer Enzephalitis, Meningoenzephalitis oder Leukenzephalitis gekennzeichnet sind. Dies sind neben dem Gelbfieber beispielsweise auch die Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME), die Japanische Enzephalitis, das Dengue-Fieber und das West-Nil-Fieber.[3]

Verbreitung

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Verbreitung der wichtigsten Vertreter der Gattung Orthoflavivirus

Die Karte zeigt die weltweite Verbreitung von Vertretern der Gattung Orthoflavivirus.

Morphologie

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Die Viruspartikel (Virionen) der Flaviviren sind etwa 50 nm im Durchmesser groß und in der elektronenmikroskopischen Darstellung von sphärischer, unregelmäßiger Gestalt. Analysen mittels Kryoelektronenmikroskopie zeigten beim Dengue-Virus eine ikosaedrische Symmetrie der Virushülle, was auf eine Interaktion der Hüllproteine mit den Kapsidproteinen schließen lässt.[4] Das Kapsid ist aus nur einem Kapsidprotein (C, 11 kDa) aufgebaut. In die Virushülle des Virions sind 90 Dimere des E-Proteins (50 kDa) eingelagert. Zwischen diesem Netzwerk der E-Dimere findet sich ein weiteres, kleineres Hüllprotein (M-Protein, 26 kDa).[5]

Genomorganisation

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Die positivsträngige RNA ist etwa 11.000 Nukleotide lang und umfasst nur einen Offenen Leserahmen, der für ein Polyprotein codiert. Die virale Protease (N-terminaler Teil von NS3) und wirtseigene Proteasen schneiden dieses Polyprotein in die 3 strukturellen (C, prM, E) und in die 7 nicht-strukturellen Proteine (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, NS5); die Aufzählung entspricht der Anordnung der für die Proteine codierenden Gene auf dem Genom.[5] Im Gegensatz zu den anderen Gattungen der Familie Flaviviridae, besitzen Viren der Gattung Orthoflavivirus am 5'-Ende der RNA eine 5'-Cap-Struktur vom Typ 1 (m-7GpppAmp) gefolgt von einem konservierten Dinukleotid AG. Am 3'-Ende findet sich bei Flaviviren im Gegensatz zu den anderen Gattungen kein poly(A)-Schwanz.

Replikation

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Replikationszyklus von Viren der Gattung Orthoflavivirus

Die Viren befallen unter anderem Monozyten, Makrophagen und Dendritische Zellen. Sie heften sich über spezifische Rezeptoren an der Zelloberfläche an und werden durch ein sich ausbildendes Endosomvesikel aufgenommen. Im Innern des Endosoms induziert der saure pH die Fusion von Endosommembran und Virushülle. Dadurch gelangt das Kapsid in das Zytosol, zerfällt und gibt das Genom frei. Sowohl die Rezeptorbindung als auch die Membranfusion werden durch das Protein E katalysiert, das bei saurem pH-Wert eine Konformationsänderung durchlebt, die dazu führt, dass die 90 Homodimere sich zu 60 Homotrimeren neu organisieren.[5]

Nach dem Eindringen in die Wirtszelle wird das virale Genom im rauen Endoplasmatischen Retikulum und in so genannten vesicle packets repliziert. Innerhalb des ER wird zuerst eine unreife Form der Viruspartikel produziert, bei der das M-Protein noch nicht durch einen Reifungsschritt gespalten wurde und als prM (precursor M) in einem Komplex mit E vorliegt. Die unreifen Partikel werden im Golgi-Apparat durch das Wirtsprotein Furin prozessiert, welches prM zu M schneidet. Dadurch wird E aus dem Komplex entlassen und kann seinen Platz im maturen, infektiösen Virion einnehmen.[5]

Übertragung

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Flaviviren können indirekt durch blutsaugende Insekten oder in seltenen Fällen (beispielsweise beim Rio-Bravo-Virus) auch direkt von einem Wirbeltier auf ein anderes übertragen werden. Einige Flaviviren zirkulieren zwischen Nagetieren und Fledermäusen, ohne dass ein weiterer Vektor bekannt ist.

Systematik

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Die Viren der Gattung Orthoflavivirus wurde aufgrund ihrer Übertragung durch Gliederfüßer (Arthropoden) früher als Arboviren Gruppe B von den Arboviren Gruppe A unterschieden; aus letzteren ging später die Gattung Alphavirus der Familie Togaviridae hervor.

Die Gattung Flavivirus beinhaltete 89 Virusspezies (Stand 2018), nach der Abspaltung einiger Arten und Umbenennung in Orthoflavivirus sind es noch 53 Arten (Stand 26. März 2024) soviele wie 2009 (damals mit 73 Serotypen). Nach der Art des Vektors (Stechmücke, Zecke), unbekanntem Vektor (NKV-Gruppe: no known vector) sowie auf der Grundlage von phylogenetischen Untersuchungen, werden die Spezies in (nicht-taxonomische) Gruppen klassifiziert. Die englischen Bezeichnungen sind die offiziellen Speziesnamen nach ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses), Stand November 2018.[6][7][8][9]

1. Durch Zecken übertragene Flaviviren

2. Durch Stechmücken übertragene Flaviviren (Mosquito-Borne-Enzephalitis-Komplex, MBE)

  • Aroa-Virus-Gruppe
    • Spezies Orthoflavivirus aroaense mit Aroa-Virus (en. Aroa virus, AROAV) mit Subtypen Bussuquara virus (BSQV), Iguape virus (IGUV), Naranjal virus (NJLV)
  • Dengue-Virus-Gruppe[15]
    • Spezies Orthoflavivirus denguei mit Dengue-Virus (en. Dengue virus, DENV)
    • Spezies Orthoflavivirus kedougouense mit Kédougou-Virus (en. Kédougou virus, KEDV)
  • Japanische-Enzephalitis-Virus-Gruppe[16]
    • Spezies Orthoflavivirus cacipacoreense mit Cacipacoré-Virus (en. Cacipacoré virus, CPCV)
    • Spezies Orthoflavivirus japonicum mit Japanisches-Enzephalitis-Virus (en. Japanese encephalitis virus, JEV), Subtypen JAOARS982, M28, Nakayama, SA(V) und SA-14
    • Spezies Orthoflavivirus koutangoense mit Koutango-Virus (en. Koutango virus, KOUV)
    • Spezies Orthoflavivirus murrayense mit Murray-Valley-Enzephalitis-Virus (en. Murray Valley encephalitis virus, MVEV)
    • Spezies Orthoflavivirus louisense mit St. Louis-Enzephalitis-Virus (en. St. Louis encephalitis virus, SLEV) – St.-Louis-Enzephalitis
    • Spezies Orthoflavivirus usutuense mit Usutu-Virus (en. Usutu virus, USUV)
    • Spezies Orthoflavivirus nilense mit West-Nil-Virus (en. West Nile virus, WNV) mit Subtyp Kunjin-Virus
    • Spezies Orthoflavivirus yaoundeense mit Yaounde-Virus (en. Yaounde virus, YAOV)
  • Kokobera-Virus-Gruppe[17]
    • Spezies Orthoflavivirus kokoberaorum mit Kokobera-Virus (en. Kokobera virus, KOKV) mit Subtypen New Mapoon virus (NMV) und Stratford virus (STRV)
  • Ntaya-Virus-Gruppe[18]
    • Spezies Orthoflavivirus bagazaense mit Bagaza-Virus (en. Bagaza virus, BAGV)
    • Spezies Orthoflavivirus ilheusense mit Ilheus-Virus (en. Ilheus virus, ILHV) mit Subtyp Rocio virus (ROCV): Rocio viral encephalitis[19]
    • Spezies Orthoflavivirus israelense mit Israel-Truthahn-Meningoenzephalitis-Virus (en. Israel turkey meningoencephalomyelitis virus, ITV)
    • Spezies Orthoflavivirus ntayaense mit Ntaya-Virus (en. Ntaya virus, NTAV)
    • Spezies „T'Ho virus“,[20][21] vom ICTV nicht bestätigt
    • Spezies Orthoflavivirus tembusu mit Tembusu-Virus (en. Tembusu virus, TMUV) mit Subtypen Duck egg drop syndrome virus (DEDSV, BYDV) und Sitiawan virus (STWV)[22]
  • Spondweni-Virus-Gruppe (Zika-Virus-Gruppe)
    • Spezies Orthoflavivirus zikaense mit Zika-Virus (en. Zika virus, ZIKV) und vermutlich auch Spondweni-Virus (en. Spondweni virus, SPONV)
  • Gelbfiebervirus-Gruppe[23]
    • Spezies Orthoflavivirus banziense mit Banzi-Virus (en. Banzi virus, BANV)
    • Spezies Orthoflavivirus boubouiense mit Bouboui-Virus (en. Bouboui virus, BOUV)
    • Spezies Orthoflavivirus edgehillense mit Edge-Hill-Virus (en. Edge Hill virus, EHV)
    • Spezies „Bamaga-Virus“ (en. „Bamaga virus“, BgV), vom ICTV nicht bestätigt[24]
    • Spezies „Fitzroy river virus“,[25][26] vom ICTV nicht bestätigt
    • Spezies Orthoflavivirus jugraense mit Jugra-Virus (en. Jugra virus, JUGV)
    • Spezies Orthoflavivirus saboyaense mit Saboya-Virus (en. Saboya virus, SABV)
    • Spezies Orthoflavivirus sepikense mit Sepik-Virus (en. Sepik virus, SEPV)
    • Spezies Orthoflavivirus ugandaense mit Uganda-S-Virus (en. Uganda S virus, UGSV)
    • Spezies Orthoflavivirus wesselsbronense mit Wesselsbron-Virus (en. Wesselsbron virus, WESSV)
    • Spezies Orthoflavivirus flavi mit Gelbfiebervirus (en. Yellow fever virus, YFV)

3. Flaviviren mit unbekanntem Vektor

4. Nicht-Wirbeltier-Virus-Gruppe (englisch Non vertebrate viruses)

Die Spezies Socyvirus heteroderae mit dem Soybean cyst nematode virus 5 wird heute der Mononegavirales-Familie Nyamiviridae zugeordnet.[29]

5. Weitere nicht klassifizierte Kandidaten für diese Gattung[30]

Literatur

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  • H.-J. Thiel, M. S. Collett et al.: Genus Flavivirus. In: C. M. Fauquet, M. A. Mayo et al.: Eighth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. London / San Diego, 2005, ISBN 0-12-249951-4
  • D. Gubler, G. Kuno, L. Markoff: Flaviviruses. In: David M. Knipe, Peter M. Howley (eds.-in-chief): Fields’ Virology. 5. Auflage. Philadelphia 2007, Band 1, ISBN 0-7817-6060-7, S. 1153 ff.
  • EA Gould, T. Solomon: Pathogenic flaviviruses. Seminar. In: Lancet 2008, 371, S. 500–509

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c d ICTV: ICTV Taxonomy history: Yellow fever virus, EC 51, Berlin, Germany, July 2019; Email ratification March 2020 (MSL #35)
  2. ↑ ICTV Master Species List 2018b.v2. MSL #34, März 2019
  3. ↑ E. A. Gould, T. Solomon: Pathogenic flaviviruses. In: The Lancet. 371. Jahrgang, Nr. 9611, Februar 2008, S. 500–9, doi:10.1016/S0140-6736(08)60238-X, PMID 18262042 (englisch).
  4. ↑ RJ Kuhn, W Zhang, MG Rossmann et al.: Structure of dengue virus: implications for flavivirus organization, maturation, and fusion. In: Cell. 108. Jahrgang, Nr. 5, März 2002, S. 717–25, PMID 11893341.
  5. ↑ a b c d A Sampath, R Padmanabhan: Molecular targets for flavivirus drug discovery. In: Antiviral Research. 81. Jahrgang, Nr. 1, Januar 2009, S. 6–15, doi:10.1016/j.antiviral.2008.08.004, PMID 18796313.
  6. ↑ Master Species List (#33) 2018a v1. (Memento des Originals vom 14. März 2019 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/talk.ictvonline.org ICTV, Herbst 2018
  7. ↑ H. Weissenböck, Z. Hubálek, T. Bakonyi, N. Nowotny: Zoonotic mosquito-borne flaviviruses: worldwide presence of agents with proven pathogenicity and potential candidates of future emerging diseases. In: Veterinary Microbiology, Elsevier, 2010, 140 (3-4), S. 271 ff, doi:10.1016/j.vetmic.2009.08.025
  8. ↑ ICTV: Taxonomy Browser.
  9. ↑ ICTV: Virus Metadata Resource (VMR).
  10. ↑ NCBI: Tick-borne encephalitis virus group
  11. ↑ Anne Piantadosi, Daniel B Rubin, Daniel P McQuillen, Liangge Hsu, Philip A Lederer: Emerging Cases of Powassan Virus Encephalitis in New England: Clinical Presentation, Imaging, and Review of the Literature. In: Clinical Infectious Diseases: An Official Publication of the Infectious Diseases Society of America. Band 62, Nr. 6, 15. März 2016, ISSN 1537-6591, S. 707–713, doi:10.1093/cid/civ1005, PMID 26668338, PMC 4850925 (freier Volltext).
  12. ↑ Powassan Basics: About Powassan Virus Disease, Minnesota Department of Health, 11. April 2019
  13. ↑ NCBI: Karshi virus
  14. ↑ NCBI: Seaborne tick-borne virus group
  15. ↑ NCBI: Dengue virus group
  16. ↑ NCBI: Japanese encephalitis virus group
  17. ↑ NCBI: Kokobera virus group
  18. ↑ NCBI: Ntaya virus group
  19. ↑ Joel H. Ellwanger et al.: Rocio Virus: An Overview, auf: ResearchGate, Juli 2017
  20. ↑ NCBI: T'Ho virus (species)
  21. ↑ PMC 5469153 (freier Volltext)
  22. ↑ Peipei Liu et al: Genomic and antigenic characterization of the newly emerging Chinese duck egg-drop syndrome flavivirus: genomic comparison with Tembusu and Sitiawan viruses, in: Journal of General Virology, Band 93, Nr. 10, 1. Oktober 2012, doi:10.1099/vir.0.043554-0
  23. ↑ NCBI: Yellow fever virus group
  24. ↑ Andrew F. van den Hurk, Willy W. Suen, Roy A. Hall, Caitlin A. O’Brien, Helle Bielefeldt-Ohmann, Jody Hobson-Peters, Agathe M. G. Colmant: A newly discovered flavivirus in the yellow fever virus group displays restricted replication in vertebrates. In: Journal of General Virology. 97. Jahrgang, Nr. 5, 2016, S. 1087–1093, doi:10.1099/jgv.0.000430, PMID 26878841. PDF
  25. ↑ NCBI: Fitzroy river virus (species)
  26. ↑ Cheryl A. Johansen et al: Characterization of Fitzroy River Virus and Serologic Evidence of Human and Animal Infection, in: Emerging Infectious Diseases, Band 23, Nr. 8, August 2017
  27. ↑ NCBI: Nanay virus (species)
  28. ↑ NCBI: Modoc virus group
  29. ↑ S Bekal, LL Domier, B Gonfa, NK McCoppin, KN Lambert, K Bhalerao: A novel flavivirus in the soybean cyst nematode. In: Journal of General Virology. 95. Jahrgang, Pt 6, 2014, S. 1272–1280, doi:10.1099/vir.0.060889-0, PMID 24643877.
  30. ↑ NCBI: unclassified Flavivirus
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