Der lysogene Zyklus: Virale Ruhephase, Integration & Reaktivierung

Der lysogene Zyklus ist eine virale Replikationsstrategie, bei der das virale Genom in das Wirtschromosom integriert und oft über Generationen hinweg ruhend bleibt, im Gegensatz zum lytischen Zyklus, bei dem sofortige Replikation zur Wirtszelllyse führt. Diese Dualität wird am besten an Bakteriophagen (Viren, die Bakterien infizieren) untersucht, hat aber Parallelen bei Tierviren (z. B. Herpesviren, Retroviren).

Schritt für Schritt: Der lysogene Zyklus

1. Infektion: Das Phagen heftet sich an spezifische Wirtsrezeptoren und injiziert seine Nukleinsäure (DNA oder RNA) ins Zytoplasma.
2. Integration: Ein virales Integrase-Enzym vermittelt standortspezifische Rekombination und fügt das virale Genom (nun ein Prophage) in das Wirtschromosom ein. Bei einigen Phagen (z. B. P1) existiert das Prophage als Plasmid.
3. Lysogenie (Ruhephase): Das Prophage wird passiv mit der Wirts-DNA während der Zellteilung repliziert. Virale Gene sind weitgehend durch ein Repressorprotein (z. B. lambda cI-Repressor) stillgelegt. Der Wirt erlangt Immunität gegen Superinfektion durch denselben Phagentyp.
4. Induktion: Umweltstressoren – UV-Strahlung, DNA-schädigende Chemikalien (Mitomycin C), Hunger oder die Wirts-SOS-Reaktion – lösen proteolytische Spaltung des Repressors aus und enthemmen virale Gene.
5. Replikation: Virale Replikase (oder Wirtsmaschinerie) kopiert das virale Genom.
6. Assemblierung: Strukturproteine selbstmontieren sich zu Kapsiden; Genome werden verpackt.
7. Freisetzung: Virale Lysine bauen die Peptidoglykan-Zellwand ab, lyse die Zelle und setzen Nachkommensvirionen frei (typischerweise 50–200 pro Zelle).

Klassische Beispiele

• Bakteriophage λ (lambda): Integriert an der attB-Stelle in E. coli; Modell für Genregulation.
• Bakteriophage Mu: Integriert zufällig; auch ein Transposon („mutator phage“).
• Herpes-simplex-Virus (HSV): Etabliert Latenz in sensiblen Neuronen (nicht Integration); reaktiviert sich, um Läsionen zu verursachen.
• HIV: Integriert sich als Provirus via Integrase; Latenz in CD4+-T-Zellen.

Biologische Bedeutung

• Horizontale Gentransfer: Prophagen können Virulenzfaktoren tragen (z. B. Diphtherietoxin, Cholera-Toxin, Shiga-Toxin).
• Evolutionärer Treiber: Lysogenie prägt bakterielle Genome und Ökologie.
• Therapeutisches Ziel: Induktionsmechanismen informieren Phagentherapie und antivirale Strategien.