Hepatitis-B-Virus

Ursprung und Evolution in Fischen entdeckt

Virologen des Universitätsklinikums Heidelberg zeigen: Eine neue Virusfamilie in Fischen gibt Einblicke in die Herkunft des Hepatitis-B-Virus. Die Entdeckung ermöglicht die Rekonstruktion eines Stammbaumes von Hepatitis-B- und verwandten Viren.

Hepatitis B

Elektronenmikroskopische Aufnahmen und 3D-Modelle von Nackednaviren aus einem afrikanischen Buntbarsch (links) und dem humanen Hepatitis-B-Virus (rechts). | Universitätsklinikum Heidelberg

Auch unliebsame Begleiter können treue Weggefährten sein: Wie eine aktuelle Publikation von Wissenschaftlern der Abteilung für Molekulare Virologie des Universitätsklinikums Heidelberg unter Leitung von Prof. Ralf Bartenschlager zeigt, folgten Vorläufer des heutigen Hepatitis-B-Virus der Evolution des Lebens quasi auf Schritt und Tritt. Der Weg begann, als ein Vorfahre dieser Viren sich vor circa 430 Millionen Jahren in zwei Gruppen gespalten hat: Aus einer entwickelten sich die bekannten Hepadnaviren, die eine Hülle tragen und zu denen auch das Hepatitis-B-Virus zählt – und aus dem zweiten Ast des Stammbaums ging eine in Fischen neu entdeckte Familie hervor, die keine Hülle hat und deshalb in Anspielung auf den schwäbischen Dialekt „Nackednaviren“ getauft wurde.

Die entscheidende Veränderung nach der Aufspaltung beider Linien war die Entstehung eines neuen Gens aufseiten der Hepadnaviren, welches diesen ihre Hülle und damit eine ausgeprägte Spezifität für die Leber verleiht. Dieser fundamentale evolutionäre Übergang von nackten zu umhüllten Viren geschah vor mehr als 360 Millionen Jahren, also innerhalb des Zeitfensters, in welcher die ersten, noch fischartigen Wirbeltiere damit begannen, das Festland zu erobern.

„Diese lange Koevolution von Hepatitis-B-Viren und deren Wirtsorganismen erklärt die extrem gute Anpassung der Viren an ihren jeweiligen Wirt. Das zeigt sich auch im Erfolg des Hepatitis-B-Virus: Weltweit haben circa zwei von fünf Personen einmal eine Infektion mit diesem Virus durchgemacht. In den allermeisten Fällen passiert das ohne Symptome und wenn es einen Leberschaden gibt, ist dieser durch die Immunantwort gegen die infizierten Zellen bedingt und weniger durch das Virus selbst“, fasst Prof. Dr. Ralf Bartenschlager zusammen, Senior-Autor der Publikation in der Zeitschrift „Cell Host & Microbe“.

Rund 250 Millionen Menschen weltweit sind chronisch infiziert

Die Humanmedizin ist ausgesprochen interessiert an neuen Erkenntnissen zum Hepatitis-B-Virus, denn schätzungsweise 250 Millionen Menschen weltweit sind damit lebenslang chronisch infiziert. Es wird für die Entstehung von Leberzirrhose und Leberkrebs verantwortlich gemacht und verursacht global betrachtet schätzungsweise 890.000 Todesfälle jährlich. Für Virologen ist es neben seiner medizinischen Bedeutung faszinierend, weil es mit einem vergleichsweise kleinen Genom von nur 3.182 Basenpaaren für eine Vielzahl von Funktionen codiert. Dies gelingt dem Virus, indem es bestimmte Genomsequenzen doppelt nutzt: Immer drei Nukleotide codieren für eine Aminosäure – und viele Aminosäuren bauen ein Protein auf.

Verschiebt sich nun die Ablesung dieser Nukleotide nur um eine einzige Stelle, kann einem Geheimcode gleich eine andere „Nachricht“, also ein anderes Protein entstehen. So codiert ein langer DNA-Abschnitt des Virus für ein Replikationsenzym, ein komplett darin eingebettetes kürzeres Stück aber gleichzeitig für die Proteine der Hülle. Dr. Stefan Seitz aus der Arbeitsgruppe von Lasker-Preisträger Prof. Dr. Bartenschlager ging der Frage nach, wie sich diese faszinierende Mehrfachverwertung von DNA entwickeln konnte. „Wir vermuteten, dass die Hepadnaviren aus einem primitiveren Virus ohne Hüllproteingen entstanden sind, indem ein Stück fremde DNA zufällig in das Virusgenom gesprungen ist.“