Cytomegalovirus
| Cytomegalovirus ⓘ | |
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| Typischer intranukleärer Einschluss "Eulenauge", der eine CMV-Infektion eines Lungenpneumozyten anzeigt | |
Virus-Klassifizierung 
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| (ohne Rangfolge): | Virus |
| Bereich: | Duplodnaviria |
| Königreich: | Heunggongvirae |
| Phylum: | Peploviricota |
| Klasse: | Herviviricetes |
| Ordnung: | Herpesvirales |
| Familie: | Herpesviridae |
| Unterfamilie: | Betaherpesvirinae |
| Gattung: | Cytomegalovirus |
| Spezies | |
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Siehe Text | |
| Synonyme | |
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Cytomegalovirus (CMV) (von cyto- 'Zelle' über griechisch κύτος kútos- 'Behälter' + μέγας mégas 'groß, megalo-' + -virus über lateinisch vīrus 'Gift') ist eine Gattung von Viren in der Ordnung Herpesvirales, in der Familie Herpesviridae, in der Unterfamilie Betaherpesvirinae. Menschen und Affen dienen als natürliche Wirte. Zu den 11 Arten dieser Gattung gehört das humane Betaherpesvirus 5 (HCMV, humanes Cytomegalovirus, HHV-5), das den Menschen infiziert. Zu den mit HHV-5 assoziierten Krankheiten gehören Mononukleose und Lungenentzündung. In der medizinischen Fachliteratur beziehen sich die meisten Erwähnungen von CMV ohne weitere Spezifizierung implizit auf menschliches CMV. Humanes CMV ist das am besten untersuchte aller Cytomegaloviren. ⓘ
MX2/MXB wurde als Restriktionsfaktor für Herpesviren identifiziert, der in einem sehr frühen Stadium des Replikationszyklus wirkt, und die MX2/MXB-Restriktion von Herpesviren erfordert GTPase-Aktivität. ⓘ
Die Gattung Cytomegalovirus (deutsch auch Zytomegalievirus) umfasst derzeit sechs klassifizierte Virusspezies aus der Familie Herpesviridae. Der Gattungsname entstammt der Typspezies, dem Humanen Cytomegalievirus, das bei einer Infektion zu mikroskopisch charakteristischen, vergrößerten Zellen führen kann. Dabei kommt es zu einer Volumenzunahme des Zellplasmas und zu typischen Einschlusskörperchen im Plasma wie auch im Zellkern. Innerhalb der Subfamilie der Betaherpesvirinae zeichnen sich die Mitglieder der Gattung Cytomegalovirus durch ein besonders großes Virusgenom von mehr als 200.000 Basenpaaren aus.
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Taxonomie
Innerhalb der Herpesviridae gehört CMV zur Unterfamilie der Betaherpesvirinae, zu der auch die Gattungen Muromegalovirus und Roseolovirus (Humanes Herpesvirus 6 und Humanes Betaherpesvirus 7) gehören. Es ist auch mit anderen Herpesviren innerhalb der Unterfamilie Alphaherpesvirinae verwandt, zu der die Herpes-simplex-Viren 1 und 2 und das Varizella-Zoster-Virus gehören, sowie mit der Unterfamilie Gammaherpesvirinae, zu der das Epstein-Barr-Virus und das Kaposi-Sarkom-assoziierte Herpesvirus gehören. ⓘ
Es wurden mehrere Arten von Cytomegaloviren identifiziert und für verschiedene Säugetiere klassifiziert. Die am besten untersuchte Spezies ist das Humane Cytomegalovirus (HCMV), das auch als Humanes Betaherpesvirus 5 (HHV-5) bekannt ist. Zu den anderen Primaten-CMV-Arten gehören das Schimpansen-Cytomegalovirus (CCMV), das Schimpansen und Orang-Utans infiziert, sowie das Simian-Cytomegalovirus (SCCMV) und das Rhesus-Cytomegalovirus (RhCMV), die Makaken infizieren; CCMV ist sowohl als Panine-Beta-Herpesvirus 2 (PaHV-2) als auch als Pongine-Betaherpesvirus 4 (PoHV-4) bekannt. SCCMV heißt Cercopithecine betaherpesvirus 5 (CeHV-5) und RhCMV, Cercopithecine betaherpesvirus 8 (CeHV-8). Zwei weitere bei Nachtaffen gefundene Viren werden vorläufig der Gattung Cytomegalovirus zugeordnet und als Herpesvirus aotus 1 und Herpesvirus aotus 3 bezeichnet. Auch bei Nagetieren gibt es Viren, die früher als Cytomegaloviren bezeichnet wurden und jetzt der Gattung Muromegalovirus zugeordnet werden; diese Gattung enthält das Maus-Cytomegalovirus (MCMV), das auch als Murid betaherpesvirus 1 (MuHV-1) bekannt ist, und das eng verwandte Murid betaherpesvirus 2 (MuHV-2), das bei Ratten vorkommt. ⓘ
Spezies
Die Gattung besteht aus diesen 11 Arten:
- Aotine betaherpesvirus 1
- Cebine betaherpesvirus 1
- Cercopithecine betaherpesvirus 5
- Menschliches Betaherpesvirus 5
- Makakine betaherpesvirus 3
- Makakine betaherpesvirus 8
- Mandrilline betaherpesvirus 1
- Panine betaherpesvirus 2
- Papiine betaherpesvirus 3
- Papiine betaherpesvirus 4
- Saimiriine betaherpesvirus 4 ⓘ
Struktur
Die Viren des Cytomegalovirus sind umhüllt, haben eine ikosaedrische, kugelförmige bis pleomorphe und runde Geometrie und eine T=16-Symmetrie. Der Durchmesser beträgt etwa 150-200 nm. Die Genome sind linear und nicht segmentiert, mit einer Länge von etwa 200 kb. ⓘ
| Gattung | Struktur | Symmetrie | Capsid | Genomische Anordnung | Genomische Segmentierung ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|
| Cytomegalovirus | Sphärisch pleomorph | T=16 | Umhüllt | Linear | Monopartitisch |
Genom
Herpesviren haben einige der größten Genome unter den menschlichen Viren und kodieren oft Hunderte von Proteinen. Das doppelsträngige DNA (dsDNA)-Genom von Wildtyp-HCMV-Stämmen hat beispielsweise eine Größe von rund 235 kb und kodiert für mindestens 208 Proteine. Damit ist es länger als alle anderen menschlichen Herpesviren und eines der längsten Genome aller menschlichen Viren überhaupt. Es weist die für Herpesviren der Klasse E charakteristische Genomarchitektur auf, die aus zwei einzigartigen Regionen besteht (einzigartiges langes UL und einzigartiges kurzes US), die beide von einem Paar invertierter Wiederholungen flankiert werden (terminale/interne Wiederholung lang TRL/IRL und interne/terminale Wiederholung kurz IRS/TRS). Beide Gruppen von Wiederholungen teilen sich einen Bereich von einigen hundert bps, die so genannte "a-Sequenz"; die anderen Bereiche der Wiederholungen werden manchmal als "b-Sequenz" und "c-Sequenz" bezeichnet. ⓘ
Lebenszyklus
Die Replikation des Virus erfolgt nukleär und lysogen. Das Eindringen in die Wirtszelle erfolgt durch Bindung der viralen Glykoproteine an Wirtsrezeptoren, was die Endozytose vermittelt. Die Replikation erfolgt nach dem Modell der bidirektionalen dsDNA-Replikation. Die Transkription erfolgt nach dem DNA-Template-Verfahren mit einem alternativen Spleißmechanismus. Die Translation erfolgt durch Leaky Scanning. Das Virus verlässt die Wirtszelle durch Kernaustritt und Knospung. Menschen und Affen dienen als natürliche Wirte. Die Übertragungswege hängen vom Kontakt mit Körperflüssigkeiten (wie Speichel, Urin und Genitalsekreten) eines infizierten Individuums ab. ⓘ
| Gattung | Details zum Wirt | Gewebetropismus | Einzelheiten zum Eintritt | Einzelheiten zur Freisetzung | Replikationsort | Ort des Zusammenbaus | Übertragung ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cytomegalovirus | Menschen; Affen | Epithel-Schleimhaut | Glykoproteine | Knospung | Zellkern | Zellkern | Urin; Speichel; kongenital |
Allen Herpesviren gemeinsam ist die Fähigkeit, im Körper über lange Zeiträume latent zu bleiben. Obwohl sie überall im Körper vorkommen können, werden CMV-Infektionen beim Menschen und anderen Säugetieren häufig mit den Speicheldrüsen in Verbindung gebracht. ⓘ
Gentechnische Veränderung
Der CMV-Promotor wird häufig in Vektoren verwendet, die bei gentechnischen Arbeiten in Säugetierzellen eingesetzt werden, da er ein starker Promotor ist und die konstitutive Expression der von ihm kontrollierten Gene bewirkt. ⓘ
Geschichte
Das Cytomegalovirus wurde erstmals 1881 von dem deutschen Pathologen Hugo Ribbert beobachtet, als er vergrößerte Zellen mit vergrößerten Kernen in den Zellen eines Säuglings entdeckte. Jahre später, zwischen 1956 und 1957, isolierte Thomas Huckle Weller zusammen mit Smith und Rowe unabhängig voneinander das Virus, das seither als "Cytomegalovirus" bekannt ist. 1990 wurde der erste Entwurf des Genoms des menschlichen Cytomegalovirus veröffentlicht, das größte zusammenhängende Genom, das zu diesem Zeitpunkt sequenziert wurde. ⓘ
Biologische Bedeutung
Cytomegaloviren infizieren ausschließlich Säugetierzellen, sie wurden bislang nur bei Primaten als natürliche Wirte isoliert. Die Viren sind streng wirtsspezifisch, so dass eine Übertragung von Cytomegaloviren auf andere Spezies nicht möglich ist. Die Primärinfektion erfolgt über Schmierinfektion, wobei die Speicheldrüsenzellen den ersten Vermehrungsort darstellen. Im Verlauf werden Lymphozyten infiziert, was zu einer Mononukleose-ähnlichen Erkrankung von wenigen Tagen Dauer führen kann. Wie bei allen Herpesviren führt die Primärinfektion zu einer lebenslangen Persistenz des Virus, im Falle der Cytomegaloviren in Speicheldrüsenzellen und Lymphozyten. ⓘ