key: cord-0706368-1hniztcd
authors: Bartenschlager, Ralf
title: Kurzübersicht des SARS-Coronavirus-2-Vermehrungszyklus
date: 2022-02-13
journal: Biospektrum (Heidelb)
DOI: 10.1007/s12268-022-1706-9
sha: 3ba8ac590c75366eb1b96dfa0857b050998888e0
doc_id: 706368
cord_uid: 1hniztcd

The severe acute respiratory syndrome Coronavirus type 2 (SARS-CoV-2) has caused a pandemic with major impact on human society, the economy, and our daily life. SARS-CoV-2 is a plus-strand RNA virus causing death of infected cells and an inflammation-dominated immune response. Replication of the virus occurs in the cytoplasm in distinct membranous compartments designated replication organelles, providing a shielded environment for synthesis of viral RNAs. Here, I will briefly summarize key aspects of the SARS-CoV-2 replication cycle.

Das SARS-CoV-2-Genom enthält auch die Bauanleitung für spezielle Virusfaktoren, die zelluläre Abwehrmechanismen ausschalten und somit die Virusvermehrung steigern. Unter diesen Abwehrmechanismen spielt das Interferonsystem eine zentrale Rolle, ein sehr schnell reagierendes und in quasi allen Körperzellen vorhandenes System. Dieses erkennt Eindringlinge wie das SARS-CoV-2 und setzt eine Signalkette in Gang mit zwei Ergebnissen: Erstens werden in der infi zierten Zelle zahlreiche Gene aktiviert, die die Virusvermehrung ausbremsen. Zweitens produzieren die infi zierten Zellen Interferon, ein Botenstoff, der in die Zellumgebung abgegeben wird, an benachbarte Zellen bindet und dort ein Genprogramm auslöst, das die Zellen gegenüber dem Virus quasi immun macht, sodass sich die Infektion nicht bzw. nur deutlich verlangsamt ausbreiten kann. Wie wichtig das Interferonsystem für die SARS-CoV-2-Abwehr ist erkennt man daran, dass Personen, bei denen Gene des Interferonsystems defekt sind, ein sehr hohes Risiko für schwere Krankheitsverläufe haben [3] . Gleiches gilt für Personen, die in einer Art Autoimmunantwort Antikörper gegen das Interferon bilden. Diese Antikörper neutralisieren das Interferon und legen damit das körpereigene Abwehrsystem lahm [4] . Auch die Beobachtung, dass Kinder wesentlich seltener schwere Krankheitsverläufe entwickeln, kann zumindest teilweise mit dem Interferonsystem erklärt werden, denn bei Kindern reagiert diese natürliche Abwehr sehr viel schneller und stärker als bei älteren Personen [5] . Und das ist wichtig, denn wenn die Abwehr sehr schnell erfolgt, hat das Virus keine Zeit, seine eigene Interferonblockade in den infi zierten Zellen aufzubauen. Wenn die Interferonantwort zu langsam kommt, gewinnt das Virus und blockiert das System, sodass sich die Zelle nicht mehr gegen das Virus wehren kann und auch kein Interferon mehr abgibt, um die benachbarten Zellen zu schützen. 

Das SARS-CoV-2 gehört zur Familie der Coronaviridae, wozu auch das SARS-CoV, das MERS-Coronavirus sowie vier weit verbreitete "Erkältungs-Coronaviren" gehören, die ebenfalls einen zoonotischen Ursprung haben. Coronaviren sind umhüllte RNA-Viren, d. h. ihre Oberfläche besteht aus einer Lipidmembran, in die zahlreiche Ko pien des Spikeproteins eingebaut sind und einem inneren Nukleokapsidkomplex, der das RNA-Genom enthält [2] . Die Infektion der Zelle wird primär durch die Bindung des Spikeproteins an den zellulären Rezeptor ACE2 vermittelt. Danach verschmilzt die Virushülle mit der Plasmamembran der Zielzelle oder das Virus wird durch die Rezeptor-vermittelte Endozytose aufgenommen. In beiden Fällen gelangt das virale Genom in das Cytoplasma, wo es von den zellulären Proteinsynthesemaschinen, den Ribosomen, abgelesen wird. Damit funktioniert das SARS-CoV-2 Genom wie eine zelluläre mRNA und wird deshalb auch als Plusstrang-RNA-Genom bezeichnet (weil mRNA per definitionem eine Plusstrang-Polarität hat). Die viralen Proteine erfüllen verschiedene Zwecke: Zum einen dienen die meisten Nichtstrukturproteine (non-structural proteins, nsp) der Herstellung viraler RNAs; zum anderen bilden die Strukturproteine, wozu das Nukleokapsid-und das Spikeprotein zählen, neue Viruspartikel, die aus der Zelle ausgeschleust werden. 

Inborn errors of type I IFN immunity in patients with life-threatening COVID-19

Autoantibodies neutralizing type I IFNs are present in ~4% of uninfected individuals over 70 years old and account for ~20% of COVID-19 deaths

Preactivated antiviral innate immunity in the upper airways controls early SARS-CoV-2 infection in children

Composition and three-dimensional architecture of the dengue virus replication and assembly sites

Contribution of autophagy machinery factors to HCV and SARS-CoV-2 replication organelle formation

A molecular pore spans the double membrane of the coronavirus replication organelle

Integrative imaging reveals SARS-CoV-2-induced reshaping of subcellular morphologies

SARS-CoV-2 structure and replication characterized by in situ cryo-electron tomography

Endosome-mediated autophagy: an unconventional MIIC-driven autophagic pathway operational in dendritic cells

Coronavirus biology and replication: implications for SARS-CoV-2

Arbeitsgruppenleiter am Institut für Virologie, Universität Mainz; dort ab 2000 Professor für Molekulare Virologie

Die SARS-CoV-2-Infektion hat dramatische Folgen für die Zelle, die letztlich an der Infektion zugrunde geht. Die Ursachen hierfür sind vielfältig und nur teilweise entschlüsselt. So bringt das Virus die zelluläre Pro teinsynthese in weiten Teilen zum Erliegen, weshalb wichtige zelleigene Bestandteile nicht mehr in ausreichender Menge nachgeliefert werden, während die Synthese der viralen Proteine weitgehend ungehemmt weiterläuft. Außerdem können virusinfi zierte Zellen mit Nachbarzellen verschmelzen, weil das Spikeprotein auch an der Zelloberfl äche zu fi nden ist und dort durch Bindung an das ACE2 von Nachbarzellen die Verschmelzung der Zellmembranen einleitet. Darüber hinaus verursacht SARS-CoV-2 eine massive Veränderung des zellinneren Gerüstsystems (das Cytoskelett), was sehr wahrscheinlich zu Störungen intrazellulärer Transportvorgänge führt [9] . Diese wenigen Beispiele belegen die vielfältigen Störungen von SARS-CoV-2 in der infi zierten Zelle. ó