Viroid

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche


Viroide sind die kleinsten bekannten infektiösen Krankheitserreger.Sie bestehen nur aus einer ringförmig geschlossenen, einzelsträngigen Ribonukleinsäure (RNA). Im Gegensatz zu Viren besitzen Viroide keine zusätzlichen Proteine oder Lipide in Form einer Hülle oder eines Kapsids. Viroide können sich nur innerhalb lebender Zellen vermehren (obligat intrazelluläre Parasiten), weshalb sie auch zusammen mit den Viren, Virusoiden und Prionen die Gruppe der subzellulären Erreger bilden. Die RNA der Viroide ist zwischen 241 und 401 Nukleotidelang. Typischerweise wird von dieser genomischen RNA während der Vermehrung in der Zelle keine messenger-RNA transkribiert und damit keine Viroid-eigenen Proteine synthetisiert. Die Viroid-RNA besitzt eine eigene katalytische Aktivität unter anderem in Form eines Ribozyms. Der Mechanismus der RNA-Vermehrung und Wechselwirkung mit zellulären Faktoren ist ein interessantes Modell zum Studium der Funktionalität von RNA in der Zelle. Diese Mechanismen der Viroide werden als ein molekulares Fossil aus einer frühen Stufe der Chemischen Evolution angesehen.

In einer Jahr 2000 Zusammenstellung der wichtigsten Mahlsteine des vergangenen Millenniums in der Pflanzenpathologie hat die American Phytopathological Society Theodor Otto Dieners 1971 Entdeckung der Viroide als eine der zehn wichtigsten Erreger-Entdeckungen des Millenniums anerkannt. [1]

Infektionen mit Viroiden wurden bislang nur bei Gefäßpflanzen gefunden. Die Infektionen betreffen viele verschiedene Kulturpflanzen, wobei die resultierende Erkrankung je nach Umweltbedingung und Wirt-Erreger-Verhältnis entweder nicht oder nur milde ausbrechen oder aber zu schweren Schädigungen und Absterben der Pflanzen führen kann. Die wirtschaftlichen Schäden durch Viroide betreffen vorwiegend Kartoffelpflanzen, Tomaten, Zitrusfrüchte, Weintrauben und Zierpflanzen.[1][2]

Entdeckung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Theodor O. Diener

Als erste Erkrankung durch Viroide wurde die Spindelknollensucht bei der Kartoffelpflanze untersucht. Ihre infektiöse Natur wurde 1923 von Eugene S. Schultz und Donald Folsom erkannt,[3] die besondere Natur des Erregers blieb jedoch zunächst unbekannt und er wurde den Pflanzenviren zugeordnet.

Dem am Agricultural Research Service in Maryland tätigen Pflanzenpathologen Theodor O. Diener gelang 1971 mit der Charakterisierung des damals Potato-Spindle-Tuber-Virus genannten Pflanzenvirus (später Potato-Spindle-Tuber-Viroid) der erste Nachweis einer Infektiosität von RNA ohne Proteinanteil. Diese RNA ist in der Lage, sich innerhalb einer Pflanzenzelle selbst zu replizieren. Er schlug den Namen Viroid – also Virus-ähnlich – für diese Erregergruppe vor.[4][5] Heinz Ludwig Sänger konnte 1976 am Institut für Virologie der Justus-Liebig-Universität Gießen die Struktur der Viroide als kovalent geschlossene, einzelsträngige RNA-Ringe mit spezifischen Basenpaarungen innerhalb des RNA-Stranges nachweisen.[6][7] Er wies auch helikal gewundene Abschnitte innerhalb des RNA-Ringes nach,[8] mit denen die besondere energetische Stabilität der RNA erklärbar war.

Genom und Struktur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die RNA der Viroide enthält viele komplementäre Bereiche, wodurch sich doppelsträngige, lineare Strukturen ausbilden, die im Elektronenmikroskop als ca. 50 nm lange stäbchenförmige Strukturen beobachtet werden können.

Im Gegensatz zu Viren codieren Viroide keine Proteine. Deshalb sind sie bei ihrer Replikation und ihrem Transport ausschließlich auf Enzyme der Wirtspflanze angewiesen. Dies unterscheidet Viroide grundlegend von Satelliten-Viren, die bei ihrer Replikation auf Helferviren angewiesen sind. Der genaue Mechanismus, über den die Viroid-RNA bei den Pflanzen pathogen wirkt, ist bisher nicht bekannt. Es sind verschiedene Modelle vorgeschlagen worden (z .B. RNA silencing).

Sekundärstruktur des Potato-Spindle-Tuber-Viroid mit zahlreichen Basenpaarungen (Striche)

Biologische Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Viroide treten nur als Krankheitserreger von Pflanzen auf (Pflanzenpathogen). In Tieren wurden Viroide bisher nicht entdeckt; die meisten sind bisher in Kulturpflanzen identifiziert worden. Ein typisches Beispiel ist das Kartoffelspindelknollen-Viroid Potato Spindle Tuber Viroid (Abk. PSTVd), welches Kartoffeln, Tomaten und viele andere Pflanzenarten befällt und großen wirtschaftlichen Schaden anrichtet.

Systematik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Auf der Grundlage von Sequenzvergleichen bereits charakterisierter Viroid-RNA (derzeit 29 Arten und eine Vielzahl von Varianten) und ihrer unterschiedlichen katalytischen und strukturellen Eigenschaften werden die Viroide in zwei Virusfamilien und acht Gattungen eingeteilt.

Quellen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • David M. Knipe, Peter M. Howley (eds.-in-chief): Fields’ Virology. 5. Auflage, Philadelphia 2007 ISBN 0-7817-6060-7
  • 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
  • R. Flores, R. A. Owens: Viroids. In: Brian W. J. Mahy und Marc H. van Regenmortel (eds.): Encyclopedia of Virology, 3. Auflage, San Diego 2008, Band 5, S. 332–342 ISBN 978-0-12-373935-3
  • B. Ding, A. Itaya: Viroid: a useful model for studying the basic principles of infection and RNA biology. Mol Plant Microbe Interact. (2007) 20(1): S. 7–20 (Review) PMID 17249418 (Volltext)
  • E. M. Tsagris, A. E. Martínez de Alba, M. Gozmanova, K. Kalantidis: Viroids. Cell Microbiol. (2008) 10(11): S. 2168–2179 (Review) PMID 18764915 (Volltext)

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]


Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]