Lebenszyklen der Retroviren

Retroviren haben eine einzelsträngige RNA als Genom, welches eine spezielle Form der Replikation durchläuft. Nachdem der Retrovirus in die Wirtszelle eingedrungen ist, synthetisiert ein Enzym, die Reverse Transkriptase, die doppelsträngige DNA von dem retroviralen RNA-Genom. Diese DNA-Kopie des Genoms wird dann in das Genom im Nukleus des Wirts durch ein Enyzm, die Integrase, integriert. Somit wird das retrovirale Genom immer gleichzeitig mit dem Genom des Wirts in RNA transkribiert, dadurch wird die Replikation des Retrovirus ermöglicht. Die neue retrovirale RNA wird dann in das Zytoplasma transportiert, wo sie in Proteine umgeschrieben wird, die neue Retroviren assemblieren.

Antiretrovirale Therapien beeinflussen verschiedene Stadien des HIV-Lebenszyklus

Besondere Medikamente wurden entwickelt, um retrovirale Infektionen zu bekämpfen. Diese Medikamente beeinflussen spezifische Aspekte des Lebenszyklus des Virus ab. Eine Klasse der antiretroviralen Therapie, die Fusions-Inhibitoren, verhindert den Eintritt des Retrovirus in die Wirtszelle, indem sie die Fusion des Retrovirus mit der Zellmembran des Wirts inhibieren. Eine andere Klasse der antiretroviralen Therapie, die Reverse Transkriptase-Inhibitoren, hemmt das Reverse Transkriptase-Enzym, die die DNA-Kopien des retroviralen RNA-Genoms herstellt. Reverse Transkriptase-Inhibitoren sind kompetitive Inhibitoren. Während des Vorgangs der reversen Transkription werden diese Inhibitoren anstelle der üblichen DNA-Basen in den wachsenden DNA-Strang eingebaut. Einmal eingebaut, blockieren die Inhibitoren das Fortsetzen der reversen Transkriptase. Die dritte Klasse, die Integrase-Inhibitoren, verhindert, dass die Integrase-Enzyme das retrovirale Genom in das Wirtsgenom integrieren. Hingegen blockieren Protease-Inhibitoren die enzymatischen Reaktionen, die für die Herstellung voll funktionsfähiger retroviraler Partikel notwendig sind.

Die Kombination (oder “Cocktail”) von antiretroviralen Medikamenten wird verwendet, um das Human Immunodeficiency Virus (HIV) zu bekämpfen. Wenn dieser Retrovirus unbehandelt bleibt, verursacht es AIDS. Cocktails von antiretroviralen Medikamenten sind notwendig, um HIV-Infektionen zu bekämpfen, da der Retrovirus schnell eine Resistenz gegen die einzelnen Medikamente entwickeln kann. Diese Fähigkeit zur schnellen Evolution geht auf das einzelsträngige RNA-Genom des HIV zurück, das Mutationen schneller anhäuft als DNA oder doppelsträngige Genome. Einige dieser Mutationen können eine Arzneimittelresistenz verursachen.

Durch die Kombination von Medikamenten, die den Beginn, die Mitte und das Ende des retroviralen Lebenszyklus beeinflussen, können diese antiretroviralen Cocktails (die so genannte hochaktive antiretrovirale Therapie oder HAART) die Menge des HIV in einem Patienten dramatisch reduzieren. Die Wahrscheinlichkeit von Mehrfachmutationen, die eine Resistenz gegen verschiedene Medikamente im HIV-Genom bewirken, ist viel geringer als die einer einzelnen resistenten Mutation. Das macht die HAART-Strategie wesentlich effektiver als die Einzeltherapien. Diese Cocktailstrategie hat sich bei der Behandlung von HIV als enorm erfolgreich erwiesen, so dass behandelte Patienten immer seltener an AIDS erkranken.