Als Zika-Virus () (ZIKV) werden verschiedene Isolate der Spezies Orthoflavivirus zikaense der Familie Flaviviridae bezeichnet. Das Virus kommt endemisch in Afrika und Südostasien vor, die verschiedenen Virusstämme werden deshalb in eine afrikanische und eine asiatische Gruppe unterteilt.Andrew D. Haddow, Amy J. Schuh, Chadwick Y. Yasuda u. a.: Genetic Characterization of Zika Virus Strains: Geographic Expansion of the Asian Lineage. In: PLoS Neglected Tropical Diseases. Band 6, Nr. 2, Februar 2012, Artikel e1477, doi:10.1371/journal.pntd.0001477.Antoine Enfissi, John Codrington, Jimmy Roosblad et al.: Zika virus genome from the Americas. In: The Lancet. Band 387, Nr. 10015, 16. Januar 2016, S. 227–228, doi:10.1016/S0140-6736(16)00003-9. Infektionen mit dem Zika-Virus rufen in einem von 5 Infizierten „Zikafieber“ hervor (Hautausschlag und Fieber, Gelenkschmerzen, Konjunktivitis sowie seltener Muskel- und Kopfschmerzen und Erbrechen). Da seit 2015 erstmals und zugleich gehäuft Schädigungen von Föten bei Schwangeren in Lateinamerika beobachtet wurden, erklärte die Weltgesundheitsorganisation (WHO) am 1. Februar 2016 den „Öffentlichen Gesundheitsnotstand internationalen Ausmaßes“.
Isolate Isolate des Zikavirus nach ICTV (I) und NCBI (N):ICTV: Virus Metadata Resource (VMR).NCBI Taxonomy Browser: Orthoflavivirus zikaense.
Spezies: Orthoflavivirus zikaense Zikavirus ( , ZIKV) MR 766 (I) mit SchreibvarianteMR766 (N)– Genomlänge: 10.727, 10.794 oder 10.807 ntNCBI Taxonomy Browser: Zika virus (no rank), Nucleotide: txid64320[Organism:exp] and (Zika virus[Title]) and (MR766 or (MR 766[Strain]). Pf13/251013-18 (I,N)– Genomlänge: 11.155, 10.769 oder 10.807 ntNCBI Nucleotide: txid64320[Organism:exp] and 251013-18. H/PF/2013 (I,N)NCBI Nucleotide: (H/PF/2013[Isolate]) OR (H/PF/2013[Strain]). aliasZIKV/H. sapiens/FrenchPolynesia/10087PF/2013 (N)NCBI Taxonomy Browser: Zika virus ZIKV/H. sapiens/FrenchPolynesia/10087PF/2013 (no rank).– Genomlänge: 10.807 nt PRVABC59 (I,N)– Genomlänge: 10.644, 10.658, 10.675, 10.778 oder 10.807 ntNCBI Nucleotide: txid64320[Organism:exp] and PRVABC59. FSS13025 aliasZIKV/Human/Cambodia/FSS13025/2010 (N)– Genomlänge: 10.766 oder 10.807 ntNCBI Taxonomy Browser: Zika virus ZIKV/Human/Cambodia/FSS13025/2010 (no rank), Nucleotide: txid64320[Organism:exp] and FSS13025.
Aufbau mini|links|Zika-Virus, Schemazeichnung (Querschnitt) und Genom
Genom Der prinzipielle Aufbau und die möglichen Virusproteine des Zika-Virus unterscheiden sich nicht wesentlich von anderen Vertretern der Gattung Flavivirus. Am nächsten ist das Zika-Virus mit dem (noch nicht offiziell bestätigten) ‚Spondweni-Virus‘ verwandt, mit dem es eine Klade innerhalb der Moskito-übertragenen Flaviviren bildet.R. S. Lanciotti, O. L. Kosoy, J. J. Laven et al.: Genetic and serologic properties of Zika virus associated with an epidemic, Yap State, Micronesia, 2007. In: Emerging infectious diseases. Band 14, Nummer 8, August 2008, S. 1232–1239, doi:10.3201/eid1408.080287, PMID 18680646, .G. Kuno, G. J. Chang, K. R. Tsuchiya, N. Karabatsos, C. B. Cropp: Phylogeny of the genus Flavivirus. In: Journal of virology. Band 72, Nr. 1, Januar 1998, S. 73–83, PMID 9420202, .S. Cook, E. C. Holmes: A multigene analysis of the phylogenetic relationships among the flaviviruses (Family: Flaviviridae) and the evolution of vector transmission. In: Archives of virology. Band 151, Nr. 2, Februar 2006, S. 309–325, doi:10.1007/s00705-005-0626-6, PMID 16172840. Das Virusgenom besteht aus einer 10.794 Basen langen Einzelstrang-RNA positiver Polarität, die einen etwa 10.300 Basen langen offenen Leserahmen enthält, der für die Virusproteine kodiert und am 5′- und am 3′-Ende von nicht-kodierenden Sequenzen flankiert ist. Das 5′-Ende besitzt eine Cap-Struktur und das 3′-Ende keinen Poly-A-Schwanz, sondern bildet eine schleifenförmige Sekundärstruktur aus. Diese Schleife wird von der zellulären RNase XRN1 erkannt und vom Genom abgespalten. Das dabei freigesetzte 3'-Ende (, sfRNA) ist als Virulenzfaktor an der Pathogenität der Flaviviren beteiligt, vermutlich durch die Hemmung des zellulären Resistenzfaktors RIG-I.Zika-Virus. ExPASy / ViralZone; abgerufen am 3. Februar 2016. Die erste vollständige Sequenz des Virusgenoms eines Isolates wurde im Jahr 2006 publiziert.G. Kuno, G. J. Chang: Full-length sequencing and genomic characterization of Bagaza, Kedougou, and Zika viruses. In: Archives of Virology. 2007, Band 152, S. 687–696, doi:10.1007/s00705-006-0903-z, PMID 17195954. Aus dem RNA-Genom wird im Zuge der Proteinbiosynthese ein Polyprotein von etwa 3417 bis 3423 Aminosäuren gebildet, das anschließend durch virale und zelluläre Proteasen in die einzelnen viralen Proteine gespalten wird.
Das Zika-Virus (und einige Verwandte) kann den Abbau der RNA verhindern, indem es dieser auf spezielle Weise „verknotet“, wodurch eine Exoribonuklease-resistente RNA (en. , xrRNA) entsteht.Antonio Suma, Lucia Coronel, Giovanni Bussi, Cristian Micheletti: Directional translocation resistance of Zika xrRNA. In: Nature Communications. Band 11, Nr. 3749, 27. Juli 2020, doi:10.1038/s41467-020-17508-7.Meng Zhao, Michael T. Woodside: Mechanical strength of RNA knot in Zika virus protects against cellular defenses. In: Nature Chemical Biology. 12. Juli 2021, doi:10.1038/s41589-021-00829-z / Dazu: Meng Zhao, Michael Woodside: Mechanical strength of RNA knot in Zika virus protects against cellular defenses: optical tweezers data. Auf: figshare.com vom 29. Juni 2021 / Jan Osterkamp: Biologisches Wettrüsten: Knoten in RNA macht Viren gefährlicher. Auf: Spektrum.de vom 12. Juli 2021.
Nahe Verwandte des Zika-Virus sind die Flaviviren Dengue-Virus und West-Nil-Virus, die ebenfalls von Aedes-Mücken übertragen werden und als eingestuft wurden, beim Menschen jedoch weitaus schwerere Erkrankungen hervorrufen können. Ein weiterer Verwandter ist das Gelbfieber-Virus, das durch die Gelbfiebermücke (Stegomyia aegypti, früher Aedes aegypti) übertragen wird. Auch diese Flaviviren bilden xrRNA.Andrea MacFadden, Zoe O’Donoghue, Patricia A. G. C. Silva, Erich G. Chapman, René C. Olsthoorn, Mark G. Sterken, Gorben P. Pijlman, Peter J. Bredenbeek, Jeffrey S. Kieftcorresponding: Mechanism and structural diversity of exoribonuclease-resistant RNA structures in flaviviral RNAs. In: Nature Communications. Band 9, Nr. 119, Epub 9. Januar 2018, doi:10.1038/s41467-017-02604-y, , PMID 29317714.
Virusproteine Nach vollständiger Sequenzierung des Virusgenoms eines Isolats aus Französisch-Polynesien aus dem Jahr 2013 wurden folgende mögliche Virusproteine aus der Nukleotidsequenz abgeleitet:C. Barontia, G. Piorkowskia, R. N. Charrela u. a.: Complete Coding Sequence of Zika Virus from a French Polynesia Outbreak in 2013. In: Genome Announcements. 2014, Band 2, Nr. 3, Artikel e00500-14, doi:10.1128/genomeA.00500-14. wahrscheinlich drei Strukturproteine: ein Kapsidprotein C (105 Aminosäuren), ein Prä-Membran/Membranprotein M (187 Aminosäuren) und das Hüllprotein E (505 Aminosäuren) sieben Nichtstrukturproteine: NS1 (352 Aminosäuren), NS2A (217 Aminosäuren), NS2B (139 Aminosäuren), NS3 (Protease, 619 Aminosäuren), NS4A (127 Aminosäuren), NS4B (255 Aminosäuren), NS5 (RNA-Polymerase, 904 Aminosäuren).
Virion mini|Virionen des Zika-Virus (rot nachgefärbt) an einer umscheideten Nervenzelle (TEM-Aufnahme)
Das Virion besitzt einen Durchmesser von circa 50 Nanometer und eine ikosaedrische Form der Virushülle und des Kapsids, mit je drei Homodimeren des E-Proteins (Rezeptor, Transmembranprotein und fusogenes Protein) auf jeder Fläche der Außenseite. Das E-Protein besitzt eine Serinprotease-Aktivität. Teilweise verdeckt vom E-Protein liegt das andere Transmembranprotein M in der Virushülle. Unter der Virushülle liegt das Kapsid aus dem Kapsidprotein C, das die virale RNA ummantelt.
Replikationszyklus
mini|3-D-Rekonstruktion des Zika-Virus, koloriert
Nach der Bindung des viralen Rezeptors E-Protein an ein bisher unbekanntes zelluläres Oberflächenprotein erfolgt die Einstülpung des Virions per Endozytose in ein Endosom. Im Endosom sorgt das E-Protein als fusogenes Protein für die Verschmelzung von Virushülle und Endosomenmembran, wodurch das Kapsid ins Zytosol freigesetzt wird. Dort erfolgt die Entpackung des Kapsids und des RNA-Genoms. Die Replikation des Genoms erfolgt im Zytosol durch die RNA-Polymerase NS5, bei der doppelsträngige virale RNA gebildet wird. Da das RNA-Genom eine positive Polarität aufweist, wird aus den kopierten RNA-Genomen und gleichzeitig aus dem entpackten RNA-Strang per Proteinbiosynthese direkt (ohne Replikation) das virale Polyprotein erzeugt, welches anschließend durch Proteolyse in die einzelnen viralen Proteine gespalten wird. Der Zusammenbau eines neugebildeten Virions findet im endoplasmatischen Retikulum statt. Nach einem Transfer in den Golgi-Apparat erfolgt die Reifung des Virions durch eine Proteolyse des Proteins prM. Zika-Viren sind nichtlytische Viren und verlassen die Wirtszelle durch Exozytose.
Der Tropismus des Zika-Virus umfasst unter anderem Zellen der Haut und neuronale Stammzellen.R. Hamel, O. Dejarnac, S. Wichit et al.: Biology of Zika Virus Infection in Human Skin Cells. In: Journal of virology. Band 89, Nr. 17, September 2015, S. 8880–8896, doi:10.1128/JVI.00354-15, PMID 26085147, .Hengli Tang, Christy Hammack, Sarah C. Ogden et al.: Zika Virus Infects Human Cortical Neural Progenitors and Attenuates Their Growth. In: Cell Stem Cell. Band 18, Nr. 5, 2016, doi:10.1016/j.stem.2016.02.016. Aufgrund der Infektion neuronaler embryonaler Stammzellen entstehen vermutlich die Schäden bei der neuronalen Entwicklung von Embryonen. Das Zika-Virus führt in Mäuse-Föten zu neuronalen Infektionen und in Folge zu neuronalen Defekten.Fernanda R. Cugola, Isabella R. Fernandes, Fabiele B. Russo et al.: The Brazilian Zika virus strain causes birth defects in experimental models. In: Nature. 2016, doi:10.1038/nature18296.Jonathan J. Miner, Bin Cao, Jennifer Govero et al.: Zika Virus Infection during Pregnancy in Mice Causes Placental Damage and Fetal Demise. In: Cell. Band 165, Nr. 5, 2016, doi:10.1016/j.cell.2016.05.008.
Infektion beim Menschen Das Zika-Virus ist beim Menschen Verursacher des Zikafiebers.
Epidemiologie
mini|Länder, in denen Zika-Virus-Infektionen durch Stechmücken-Übertragung in der Vergangenheit aufgetreten sind (Stand: Januar 2016). Es wurde erstmals 1947 aus einem gezielt zum Auffinden des Gelbfiebervirus gefangen gehaltenen Rhesusaffen (einem sogenannten Markertier oder sentinel monkey) einer Forschungsstation im Zika Forest in Entebbe, Uganda, isoliert und nach dem Ort benannt.G. W. Dick et al.: Zika virus. I. Isolations and serological specificity. In: Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. Band 46, Nr. 5, 1952, S. 509–520, PMID 12995440, doi:10.1016/0035-9203(52)90042-4.D. I. H. Simpson: Zika virus infection in man. In: Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene. 1964, Band 58, Nr. 4, S. 335–338, doi:10.1016/0035-9203(64)90201-9, PMID 14175744. Erstmals im Menschen nachgewiesen wurde das Zika-Virus im Jahr 1952 in Uganda und Tansania.K. C. Smithburn: Neutralizing antibodies against certain recently isolated viruses in the sera of human beings residing in East Africa. In: Journal of Immunology. Band 69, Nr. 2, 1952, S. 223–234, ZusammenfassungAlfonso J. Rodriguez-Morales: Zika: the new arbovirus threat for Latin America. In: Journal of infection in developing countries. Band 9, Nr. 6, 2015, S. 684–685, PMID 26142684, doi:10.3855/jidc.7230. In den folgenden Jahrzehnten breitete sich das Virus in Afrika und Asien weiträumig aus.Oumar Faye et al.: Molecular Evolution of Zika Virus during Its Emergence in the 20th Century. In: PLOS Neglected Tropical Diseases. Band 8, Nr. 1, 2012: e2636, doi:10.1371/journal.pntd.0002636. Bis 2007 waren jedoch weniger als 15 Infektionen beim Menschen bekannt, die alle in Afrika oder Südostasien nachgewiesen wurden.