Identifikation und Charakterisierung einer neuen Virusfamilie (<em>Mesoniviridae</em>) und erstmaliger Nachweis der Virusordnung <em>Nidovirales</em> in Insekten

Abstract

Im Rahmen dieser Promotionsarbeit wurden erstmalig Viren aus der Ordnung <em>Nidovirales</em> in Insekten nachgewiesen, die molekularbiologisch und taxonomisch charakterisiert wurden. In tropischen Moskitos wurden fünf bisher unbekannte Viren entdeckt, die Cavally-Virus (CavV), Hana-Virus (HanaV), Méno-Virus (MénoV), Nsé-Virus (NséV) und Moumo-Virus benannt wurden. CavV, HanaV, MénoV und NséV wurden in <em>Aedes albopictus</em> Insektenzellen isoliert und das Genom der Viren wurde sequenziert. Die Genomgröße der neuen Viren lag mit 20 kb zwischen den „großen“ (<em>Corona- und Roniviridae</em>) und „kleinen“ Nidoviren (<em>Arteriviridae</em>). Phylogenetisch bilden die neuen Viren eine Klade zwischen den Virusfamilien <em>Coronaviridae</em> und den <em>Roniviridae</em> und etablieren eine neue, eigenständige Virusfamilie, die Mesoniviridae genannt wurde. Die umhüllten, mit Glykoproteinen bedeckten Virionen der Mesoniviren sind sphärisch und besitzen einen Durchmesser von ca. 120 nm. Wie bei allen Nidoviren codieren die 5’-terminalen zwei Drittel des positiv-orientierten RNA-Genoms für ein Replikase-Polyprotein, welches durch einen ribosomalen „frameshift“ gebildet wird. Innerhalb des Replikase-Polyproteins befinden sich die funktionellen, konservierten Domänen: drei Transmembrandomänen (TM1, 2 und 3), die eine Chemomotrypsin-ähnliche Serin-Protease (3CL^pro) umschließen, gefolgt von der ribosomalen „frameshift“-Stelle (RFS), der RNA-abhängigen RNA-Polymerase (RdRp), dem Zink-Finger ähnlichen Motiv (Z), der 5’-3’-Helikase (Hel), einer 3’-5’-Exoribonuklease (ExoN), einer Guanin-N7-Methyltransferase (NMT) und einer Ribose-2’-O-Methyltransferase (OMT). Das 3’-terminale Drittel des Mesonivirus-Genoms codiert für die drei Strukturproteine („spike“, S; Nukleocapsid, N und Membranprotein, M), die mittels Proteinsequenzierung und Western Blot in den Viruspartikeln nachgewiesen wurden. Das „spike“ Glykoprotein kommt dabei in drei Varianten (S, S1 und S2) und das Membranprotein in verschieden glykosylierten Formen vor. Mesoniviren nutzen für die Generierung ihrer zwei 5’- und 3’-coterminaler, subgenomischer mRNAs einen diskontinuierlichen Transkriptionsmechanismus. Dieser Mechanismus ähnelt dem anderer Nidoviren, wobei Mesoniviren als einzige zwei transkriptionsregulierende Sequenzen verwenden. Antikörper gegen CavV reagieren auch gegen HanaV, MénoV und NséV und es wird vermutet, dass alle Viren vermutlich eigene Spezies darstellen und alle zum Genus <em>Alphamesonivirus</em> gehören. Die Viren konnten in verschiedenen Vertebratenzellen nicht vermehrt werden und gehören damit wahrscheinlich nicht zur Gruppe der durch Arthropoden übertragenen Viren. <br /> Diese Arbeit gibt fundamentale Einblicke in gemeinsame und differenzierende biologische Eigenschaften der <em>Mesoniviridae</em> im Vergleich zu anderen Virusfamilien der Ordnung <em>Nidovirales</em>. Zusätzlich wird der mögliche Ursprung der Nidoviren in Arthropoden verdeutlicht. Weiterführende Studien werden helfen, die Ökologie, den Wirtstropismus und eventuell eine medizinische oder ökonomische Relevanz der Mesoniviren zu entschlüsseln.