Reassortment

Unter Reassortment oder Reassortierung versteht man in der Virologie die Vermischung oder Neuverteilung genetischer Information zwischen zwei ähnlichen Viren. Meist handelt es sich um Varianten oder Subtypen einer Virusspezies oder um nahe verwandte Spezies innerhalb einer Virusgattung. Ein Reassortment ist unter natürlichen Bedingungen nur möglich, wenn:

1. die beiden Virustypen sich in derselben infizierten Zelle vermehren und
2. ihr Genom aus mehreren Segmenten besteht.

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Die erste Bedingung ist nur erfüllt, wenn beide Viren auch den gleichen Wirt infizieren können, da sich nur dann ihre Genome in einer Zelle befinden können. Die reassortierenden Viren sind daher meist nicht auf einen einzigen Wirt festgelegt, haben also eine niedrige Wirtspezifität oder können sich häufig durch Varianten an einen neuen Wirt anpassen.

Die zweite Bedingung ist nur bei einigen Virusfamilien erfüllt, die durch ein segmentiertes Genom charakterisiert sind. Für Viren, die Wirbeltiere infizieren können, sind dies ausschließlich RNA-Viren, und zwar die Reoviridae mit 10-12 Segmenten (z.B. Gattung Rotavirus), die Bunyaviridae mit 3 Segmenten (z.B. die Gattung Hantavirus), die Arenaviridae mit 2 Segmenten und die Orthomyxoviridae (6 bis 8 Segmente) mit dem bekanntesten Beispiel bei der Gattung Influenzavirus A.

Ergebnis eines Reassortments

Das Ergebnis eines Reassortments ist das plötzliche Auftauchen einer genetisch sehr abweichenden Variante, die Segmente von beiden vermischten Virusgenomen enthält. Wenn das Reassortment die Segmente für die Oberflächenproteine oder (bei unbehüllten Viren) die Kapsidproteine eines Virus durchmischt hat, so resultiert auch eine plötzliche Veränderung der Epitope auf der Virusoberfläche. Dieses Phänomen als Resultat des Reassortments nennt man Antigenshift (engl. antigenic shift).

Reassortments sind wegen der notwendigen Infektion eines Wirtes mit zwei Viren in natürlichen Biotopen eher selten. Auch ist das Ergebnis eines Reassortments in den meisten Fällen Viren, die nicht oder nur eingeschränkt vermehrungsfähig sind, oder Nachkommenviren produzieren, die mit ihren neuen Oberflächenproteinen die Zielzelle nicht mehr erkennen können. Die Wahrscheinlichkeit für ein Reassortment steigt dann signifikant an, wenn zwei Populationen (z.B. Menschen und Schweine oder Hühnervögel) mit verschiedenen Virusvarianten in großer Zahl und Dichte die Möglichkeit zur gegenseitigen Infektion haben.

Reassortment bei nicht-animalen Viren

Neben den oben genannten Virusfamilien gibt es noch weitere Familien oder Gattungen mit segmentiertem Genom, die jedoch nur Bakterien, Pflanzen, Pilze oder Insekten infizieren. Auch bei diesen wurde ein Reassortment beschrieben. Diese sind:

• Gattung Nanovirus (Pflanzenviren): 6-9 Segmente ssDNA
• Familie Cystoviridae (Bakteriophagen): 3 Segmente dsRNA
• Familie Chrysoviridae (Pilzviren): 4 Segmente dsRNA
• Gattung Varicosavirus (Pflanzenviren): 2 Segmente ssRNA
• Gattung Tenuivirus (Pflanzen- und Insektenviren): 3-4 Segmente ssRNA
• Gattungen Sadwavirus und Cheravirus (Pflanzenviren): 2 Segmente ssRNA
• Familie Comoviridae (Pflanzenviren): 2 Segmente ssRNA
• Gattungen Tobravirus und Furovirus (Pflanzenviren): 2 Segmente ssRNA
• Gattungen Hordeivirus und Pomovirus (Pflanzenviren): 3 Segmente ssRNA
• Familie Bromoviridae (Pflanzenviren): 3 Segmente ssRNA

Literatur

• David M. Knipe, Peter M. Howley et al. (eds.): Fields´ Virology, 4. Auflage, Philadelphia 2001
• Gentsch JR, Laird AR, Bielfelt B, Griffin DD et al.: Serotype diversity and reassortment between human and animal rotavirus strains: implications for rotavirus vaccine programs. Journal of Infectious Diseases (2005) Sep 1;192 Suppl 1:S146-59 (Review)
• Charrel RN, Lemasson JJ, Garbutt M, Khelifa R et al.: New insights into the evolutionary relationships between arenaviruses provided by comparative analysis of small and large segment sequences Virology (2003) Dec 20;317(2):191-196
• Yanase T, Kato T, Yamakawa M, Takayoshi K et al.: Genetic characterization of Batai virus indicates a genomic reassortment between orthobunyaviruses in nature. Archives of Virology (2006) Nov;151(11):2253-2260
• Nelson MI, Simonsen L, Viboud C, Miller MA et al.: Stochastic Processes Are Key Determinants of Short-Term Evolution in Influenza A Virus. PLoS Pathog (2006) Dec 1;2(12):e125
• Schweiger B, Bruns L, Meixenberger K.: Reassortment between human A(H3N2) viruses is an important evolutionary mechanism. Vaccine (2006) Nov 10;24(44-46):6683-90