Viroid-Replikation

Die Replikation der Viroide erfolgt im Zellkern nach dem Modell des ,,rolling-circle``-Mechanismus (zur Übersicht: Branch et al., 1988; Branch & Robertson, 1984; Diener, 1987). Das Prinzip ist schematisch in Abbildung 1.4 dargestellt.

Abbildung: Schematische Darstellung des ,,rolling-circle``-Mechanismus. Ausgehend von der nativen, überwiegend basengepaarten Stäbchenkonformation (oben) erfolgt die Transkription durch die wirtseigene PolymeraseII in --strängige Oligomere (rechts), die wiederum als Matrize zur Synthese oligomerer +-Strang RNA (unten) genutzt werden. Die +-strängigen Oligomere lagern sich zu einer dem nativen Zirkel ähnlichen Struktur um. Es folgt der Schnitt zwischen den Nukleotiden G<sub>95</sub> und G<sub>96</sub> (kleines Dreieck) und die Ligation zum nativen, zirkulär geschlossenen Viroidmolekül. Die Startstellen zur Initiation der Transkription sind mit A<sub>111</sub> bzw. A<sub>325</sub> markiert. Mit ,,HPII `` soll das intermediär relevante Haarnadelstrukturmotiv II und mit ,,TL`` die stabilen Tetraloops der metastabilen Prozessierungsstruktur angedeutet werden. (nach Repsilber et al. (1999); verändert)

Die Initiation der Transkription konnte an den Positionen A₁₁₁ bzw. A₃₂₅ lokalisiert werden (Fels, 1997). Das zirkuläre Viroid (definitionsgemäß der +-Strang) wird in oligomere --Strang RNA transkribiert, die die siebenfache Einheitslänge besitzen kann (Branch et al., 1981). Der entstandene --Strang wiederum dient als Matrize für die Synthese eines oligomeren +-Stranges. Beide Transkriptionsschritte werden von der wirtseigenen DNA-abhängigen RNA-PolymeraseII katalysiert (Schindler & Mühlbach, 1992; Mühlbach & Sänger, 1979). Der oligomere +-Strang wird dann zur Vollänge von 359nt prozessiert und zum nativen zirkulären Viroid ligiert (Baumstark et al., 1997). Auch an diesen beiden Schritten sind wirtseigene Enzyme, deren Identität allerdings noch nicht geklärt ist, beteiligt. Untersuchungen zu den strukturellen Grundlagen der Viroidreplikation zeigten, daß intermediär gebildete, suboptimale Konformationen sowohl für die Transkription durch die PolymeraseII (Loss et al., 1991; Qu et al., 1993) als auch für die Prozessierung (Baumstark & Riesner, 1995) von grundlegender, funktioneller Bedeutung für die Wechselwirkung mit den wirtseigenen Enzymen sind.