Neue Erkenntnisse zur Virusevolution: Wie genetische Veränderungen die Virulenz beeinflussen

Respiratorische Virusinfektionen stellen weiterhin eine große Herausforderung für die Infektionsmedizin dar. Ein besseres Verständnis dafür, wie sich Viren genetisch verändern und dadurch ihre Eigenschaften wie Vermehrungsfähigkeit oder Krankheitsausprägung beeinflussen, ist entscheidend, um die Entstehung und den Verlauf von Infektionen besser einschätzen zu können.

Ein Forschungsteam aus Würzburg hat untersucht, welche Rolle genetische Unterschiede innerhalb einer Viruspopulation für die Krankheitsausprägung spielen. Im Fokus stand das Pneumonievirus der Maus (Pneumonia virus of mice, PVM), ein Modellvirus aus der Familie der Pneumoviridae, zu der auch wichtige menschliche Atemwegserreger wie das Respiratorische Synzytial-Virus (RSV) gehören. Die Forschenden konnten zeigen, dass natürliche genetische Vielfalt innerhalb einer Viruspopulation die Virulenz – also die Fähigkeit eines Virus, Erkrankungen auszulösen – beeinflussen kann. Besonders Veränderungen im G-Gen, das für ein wichtiges Oberflächenprotein des Virus kodiert, wirkten sich auf die Eigenschaften des Erregers aus. Unterschiede in diesem Gen führten zu veränderten Virusvarianten mit unterschiedlicher Fähigkeit, sich im Wirt auszubreiten und Krankheitssymptome hervorzurufen. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur einzelne dominante Virusvarianten, sondern die gesamte genetische Zusammensetzung einer Viruspopulation die Infektionsdynamik beeinflussen kann. Die Studie liefert damit neue Einblicke in die Evolution von Atemwegsviren und kann dazu beitragen, besser zu verstehen, wie Virusvarianten entstehen und welche Faktoren ihre Virulenz bestimmen.

Die Studie entstand in enger Zusammenarbeit mehrerer Würzburger Einrichtungen. Beteiligt waren das Institut für Virologie und Immunbiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg, das Helmholtz-Institut für RNA-basierte Infektionsforschung (HIRI), das Institut für Klinische Genetik und Genommedizin des UKW sowie die Universitäts-Kinderklinik. Ergänzt wurde die Expertise durch eine Kooperation mit der Université de Strasbourg und dem CNRS.

Publikation: Akinbami R. Adenugba, Patrick Bohn, Jiangyan Yu, Markus Fehrholz, Anke K. Bergmann, Redmond P. Smyth, Christine D. Krempl. 2026. Sequence heterogeneity in pneumonia virus of mice reveals G gene-dependent modulation of virulence. J Virol 100:e00103-26. https://doi.org/10.1128/jvi.00103-26

Die Analyse des gesamten Virusgenoms zeigt, dass PVM J3666 aus zwei genetisch unterschiedlichen Viruspopulationen besteht. Besonders viele Unterschiede finden sich in einem bestimmten Genomabschnitt (Hotspot), der Bereiche der M-, SH- und G-Gene umfasst. Die IGV-Darstellung macht sichtbar, wie sich diese genetischen Varianten in den beiden Viruspopulationen verteilen. — Nukleotidpolymorphismen, die über das gesamte Genom verteilt sind, teilen PVM J3666 (PVM = Pneumonia Virus of Mice) in zwei klar voneinander unterscheidbare Populationen auf. (A) Schematische Darstellung des PVM-J3666-Genoms mit den Positionen der Polymorphismen, einschließlich des Hotspots, der den nichtkodierenden 5′-Bereich des M-Gens, das gesamte SH-Gen sowie die ersten 200 Nukleotide (nt) des G-Gens umfasst. Mit Ausnahme des Hotspots sind unterhalb der Darstellung sowohl die Nukleotide der Referenzsequenz als auch die Polymorphismen angegeben, die mit den genomischen Nukleotiden 65A bzw. 65U übereinstimmen. Zusätzlich ist die prozentuale Verteilung der Reads dargestellt. (B) IGV-Visualisierung (IGV = Integrative Genomics Viewer), die die Anhäufung von Nukleotidpolymorphismen in der Region von Nukleotid 4052 bis 4700 des PVM-J3666-Genoms in den beiden klar unterscheidbaren Populationen zeigt.

Nukleotidpolymorphismen, die über das gesamte Genom verteilt sind, teilen PVM J3666 (PVM = Pneumonia Virus of Mice) in zwei klar voneinander unterscheidbare Populationen auf. (A) Schematische Darstellung des PVM-J3666-Genoms mit den Positionen der Polymorphismen, einschließlich des Hotspots, der den nichtkodierenden 5′-Bereich des M-Gens, das gesamte SH-Gen sowie die ersten 200 Nukleotide (nt) des G-Gens umfasst. Mit Ausnahme des Hotspots sind unterhalb der Darstellung sowohl die Nukleotide der Referenzsequenz als auch die Polymorphismen angegeben, die mit den genomischen Nukleotiden 65A bzw. 65U übereinstimmen. Zusätzlich ist die prozentuale Verteilung der Reads dargestellt. (B) IGV-Visualisierung (IGV = Integrative Genomics Viewer), die die Anhäufung von Nukleotidpolymorphismen in der Region von Nukleotid 4052 bis 4700 des PVM-J3666-Genoms in den beiden klar unterscheidbaren Populationen zeigt.

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