Noroviren passen sich an

Im Jahr 1968 fanden Wissenschaftler in Norwalk (USA) einen bis dahin unbekannten Erreger einer hoch ansteckenden Gastroenteritis in Stuhlproben erkrankter Schulkinder. Um ihre Erkenntnisse zu untermauern, verabreichten sie ein gereinigtes Ultrafiltrat aus diesen Stuhlproben freiwilligen Probanden, die daraufhin ebenfalls krank wurden. Vier Jahre später konnten sie auch die Struktur der Viren elektronenmikroskopisch aufklären. Vom Entdeckungsort erhielt das Virus seine Bezeichnung und hieß zunächst Norwalk-like Virus, später dann abgekürzt als Norovirus.

Zur Gattung der Noroviren gehören außer dem humanen Norovirus auch Spezies, die beispielsweise bei Mäusen (murines Norovirus), Rindern (bovines Norovirus), Schweinen (porcines Norovirus) oder Austern (Norovirus der Auster) aktiv sind. Allen gemein: eine positive Polarität. Das bedeutet, dass die Anordnung der RNA-Basentripletts der Leserichtung der späteren mRNA entspricht.

Unter dem Mikroskop sieht man das Kapsid, die aus Proteinen bestehende kugelförmige Verpackung der RNA. Diese hat jedoch tatsächlich die Form eines Ikosaeders, bestehend aus zwanzig identischen Kapsomeren in Form gleichseitiger Dreiecke. Das Kapsid dient nicht nur dem Schutz der RNA, sondern ist auch für das Anheften des Virions an die Wirtszelle und das Eindringen in das Zytosol zuständig. Zu diesem Zweck ragen aus dem Kapsid Proteinschleifen heraus, ähnlich wie die Spikes an den behüllten Viren. Sie stellen die Bindung zum Rezeptor der Wirtszelle her. Das Kapsid dient dann als Transportvehikel für die RNA in das Zellinnere und löst sich auf, wenn es seine Aufgabe erfüllt hat.

Die Struktur des Kapsids ist außerdem für die Umweltstabilität und die Pathogenität der unbehüllten Viren von großer Bedeutung. Seine regelmäßig angeordneten Proteine erkennt das Immunsystem des Wirtes relativ leicht als Antigen. Während sich die Oberflächenstrukturen behüllter Viren häufiger durch Mutationen ändern, ist das im Kapsid nicht so oft der Fall. Eine Änderung in der Struktur führt hier häufig zu einem Verlust der Stabilität. Weil sich die äußere Erscheinung unbehüllter Viren seltener ändert, besteht nach einer Infektion eine stärkere, manchmal lebenslange, Immunität. Diese Tatsache macht man sich auch bei der Herstellung von Impfstoffen zunutze. Impfstoffe auf der Basis von Kapsiden erzeugen eine deutliche Immunantwort.

In ihrem Genom sind die Noroviren, wie die meisten RNA-Viren, relativ variabel, das bedeutet, es gibt mehrere Subtypen. Untereinander tauschen die Viren verschiedener Stämme einzelne Segmente ihres genetischen Materials aus, wodurch wieder neue Subtypen entstehen (Antigen-Shift). Innerhalb der RNA können sich Basenabschnitte durch Punktmutationen verändern (Antigen-Drift), was Modifikationen in der Struktur der Oberflächenproteine zur Folge haben kann. Diese erkennt das Immunsystem des Wirtes bei einer folgenden Infektion möglicherweise nicht mehr. Antigen-Drift und Antigen-Shift können jedoch auch fatal für das Virus ausgehen, zum Beispiel, wenn das Kapsid durch die Variation instabil wird. Etwa alle zwei Jahre taucht eine neue Variante des Norovirus auf.