Wie Viren durch Insekten wandern und Krankheiten übertragen

Viren sind Meisterparasiten, die sich angepasst haben, um viele Wirtsarten zu infizieren. Manche Viren nutzen sogar mehrere Wirte, um ihre Infektionen zu verbreiten – wie etwa Arboviren, die Insekten nutzen, um ihre Infektionen auf Säugetierwirte wie den Menschen zu übertragen. Wenn man versteht, wie sie sich durch Insekten bewegen, könnte man neue Wege finden, ihre Übertragung zu blockieren.

In einer kürzlich durchgeführten Studie veröffentlicht im Zeitschrift für Virologiehaben Forscher die raffinierten Taktiken aufgedeckt, mit denen sich Viren in ihren Insektenwirten verbreiten und möglicherweise andere Tiere infizieren. Dieses Wissen ist besonders wichtig für die Bekämpfung von Viren, die von Insekten auf Menschen oder Nutztiere übertragen werden, wie Zika, Dengue und das West-Nil-Virus.

Die Forscher verwendeten Fruchtfliegen als Modell, um die Bewegung von Proteinen zweier verschiedener Viren zu verfolgen: eines, das nur Insekten infiziert, und eines, das Insekten und andere Tiere, darunter auch Menschen, infizieren kann.

„Selbst wenn sie allein, ohne den Rest des Virus, exprimiert wurden, wanderten diese Proteine ​​genau an die richtigen Stellen in den Insektenzellen“, erklärt Gary Blissard, Professor am Boyce Thompson Institute und einer der Hauptautoren der Studie.

„Im Darm des Insekts wanderten beide Proteine ​​zum Boden der Zellen und positionierten sich so, dass sie in die Körperhöhle des Insekts gelangen konnten. In den Speicheldrüsen gelangte das nur bei Insekten vorkommende Virusprotein immer noch zum Zellboden, aber das andere Protein bewegte sich oft an die Spitze der Zellen – in perfekter Position, um neue Viruspartikel für den Austritt in den Speichel und zur Infektion eines neuen tierischen Wirts zusammenzusetzen.“

Diese Positionierung ist für das Überleben und die Verbreitung der Viren von entscheidender Bedeutung. Es ist, als hätten die Proteine ​​ein eingebautes GPS, das sie (und damit auch die Viren, zu denen sie gehören) an genau die richtigen Orte lenkt, um ihren Lebenszyklus fortzusetzen. Die Studie ergab, dass dieses GPS-System tatsächlich aus Aminosäuresequenzsignalen besteht, die in den viralen Proteinen kodiert sind.

Diese Signale wurden vom Proteintransportsystem des Wirtes erkannt und leiteten die Proteine ​​an den vom Virus gewählten Ort. Das Team identifizierte auch Komponenten der zellulären Maschinerie, die diese viralen Proteine ​​kapern, um ihre Ziele zu erreichen.

Dieses Wissen könnte zu neuen Wegen führen, das „GPS“ der Virusproteine ​​oder die von ihnen genutzte Zellmaschinerie zu stören. Auf diese Weise könnten diese Viren daran gehindert werden, die Speicheldrüsen zu erreichen oder zu verlassen, und so die Fähigkeit des Virus, das Insekt als Vektor zu nutzen, effektiv ausschalten.

„Unsere Forschung unterstreicht die unglaublichen Anpassungen, die Viren entwickelt haben, um sich in komplexen biologischen Systemen wie Insekten zurechtzufinden“, sagte Nicolas Buchon, außerordentlicher Professor am Institut für Entomologie der Cornell University und Co-Leitautor der Studie. „Sie erinnert uns an das anhaltende evolutionäre Wettrüsten zwischen Viren und ihren Wirten und an die Bedeutung der Grundlagenforschung zum Verständnis dieser komplexen biologischen Prozesse.“

Durch die Aufdeckung der molekularen Mechanismen hinter der Virusbewegung bei Insekten eröffnet diese Studie neue Möglichkeiten zur Kontrolle von durch Insekten übertragenen Krankheiten und zur Bekämpfung von Schädlingen in der Landwirtschaft, was in Zukunft möglicherweise zu besseren Ergebnissen im Bereich der öffentlichen Gesundheit und zu besseren Strategien zum Pflanzenschutz führen kann.