Was sind Baculoviren?

Baculoviren, die zur Familie der Baculoviridae gehören, sind eine Gruppe von DNA-Viren, die Insekten infizieren. Diese Viren sind sehr kleine, stäbchenförmige Strukturen, die aus einem Proteinmantel bestehen, der eine kleine Menge DNA enthält, die für Komponenten zur weiteren viralen Vermehrung kodiert.

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Der Begriff Baculovirus kommt vom lateinischen baculum, was Stock oder Spazierstock bedeutet und die besondere Form dieser Viren bezeichnet.

Gängige Wirte für Baculoviren

Baculoviren infizieren eine Vielzahl von Insekten, die hauptsächlich aus den Ordnungen Diptera (Fliegen), Hymenoptera (Wespen, Bienen und Ameisen) und Lepidoptera (Schmetterlinge und Motten) stammen. Die am häufigsten untersuchten Baculoviren befallen das Larvenstadium der Lepidoptera, d.h. die Raupen.

Diese Viren spielen in bestimmten natürlichen Ökosystemen eine wichtige Rolle. Die in Nordamerika vorkommende Zigeunermotte wird stark von Baculoviren reguliert. Möglicherweise werden bis zu 50 % der Mortalität ihrer Population durch bestimmte Baculoviren verursacht.

Sie haben nachweislich keine negativen Auswirkungen auf Säugetiere, Vögel, Fische oder andere Organismen, die nicht zu den Zielorganismen gehören, einschließlich des Menschen.

Wie vermehren sich Baculoviren?

Baculoviren nutzen einzigartige Mechanismen, um in ihrer Umgebung zu überleben und sich zu vermehren. Wenn sich Baculoviren außerhalb eines Wirts befinden und darauf warten, aufgenommen zu werden, überleben sie in Okklusionskörpern. Dies sind Proteinkörper, die die Virionen (die Form des Virus außerhalb einer Wirtszelle) umhüllen und schützen, bis sie von einem Wirt aufgenommen werden.

Die Okklusionskörper sind in der Umwelt stabil, aber wenn sie von einem Insekt aufgenommen werden, bewirkt der hohe pH-Wert des Insektendarms den Abbau des Proteins und die Freisetzung der Virionen.

Die Virionen dringen in Zellen ein und vermehren sich selbst, indem sie die Maschinerie der Wirtszelle kapern, um DNA und Proteine zu produzieren und weitere Viren zu bilden. Nach der Replikation erfolgt als letzter Schritt die Produktion eines Proteins namens Polyhedrin. Dieses Protein kristallisiert in der Zelle und umgibt die Virionen, so dass ein Okklusionskörper entsteht, der zur Verbreitung bereit ist.

Die von einem Okklusionskörper produzierten Virionen werden als okklusionsabgeleitete Virionen (ODV) bezeichnet. Eine andere Art von Virionen, die die Baculoviren produzieren, werden Knospungsvirionen (BV) genannt, die für die systemische Infektion von Zelle zu Zelle in Insekten verantwortlich sind.

Biopestizide

Diese Viren haben einen großen Markt in der Agrarindustrie. Ihre Spezifität erlaubt es, sie so auszuwählen und zu entwickeln, dass sie jeden beliebigen Schädling infizieren und dessen Anzahl reduzieren.

Viren sind obligate Parasiten, d.h. sie können sich nicht ohne einen Wirt vermehren. Dies ist für die Verwendung von Baculoviren als natürliche Schädlingsbekämpfungsmittel von Vorteil, da ihre Konzentration abnimmt, sobald sie die Population des Zielinsekts wirksam reduziert haben.

Die hohe Spezifität von Baculoviren kann jedoch auch ein Nachteil sein, da Landwirte oft mit einer einzigen Investition eine Vielzahl von Schädlingen bekämpfen wollen. Daher kann eine Auswahl verschiedener Baculovirus-Biopestizide erforderlich sein.

Wie verhält sich dies im Vergleich zu anderen Insektizidmethoden?

Baculoviren reduzieren die Schädlingspopulation im Vergleich zu alternativen Insektiziden wie der chemischen Behandlung relativ langsam. Sie werden daher hauptsächlich nur bei hochwertigen Pflanzen eingesetzt oder wenn die Pflanzen gegen chemische Insektizide resistent geworden sind.

Chemische Pestizide sind im Vergleich zu Baculovirus-Biopestiziden auch billiger, allerdings um den Preis von viel mehr potenziellen negativen Auswirkungen. Dazu gehören die Schädigung von Nichtzielorganismen, die das lokale Ökosystem beeinträchtigen können, und die Entwicklung von Resistenzen.

Baculoviren können möglicherweise auch gentechnisch verändert werden, um die Leistung und Geschwindigkeit ihrer Wirkung als Biopestizide zu erhöhen. Diese Strategie wird wahrscheinlich in der Zukunft entwickelt werden.

Virale Vektoren

Baculoviren können auch als Vektoren für den Gentransfer verwendet werden, bei denen bestimmte Gene von Interesse im Rahmen einer Gentherapie in Zellen kloniert werden können. Ein weiterer Vorteil von Baculoviren als virale Vektoren gegenüber vielen anderen Formen der Gentherapie besteht darin, dass sie für das menschliche Immunsystem nicht anfällig sind, da es Baculoviren nicht erkennt.

Baculoviren sind daher ein sehr nützliches Instrument in der modernen Biotechnologie und in der Landwirtschaft, und ihre Weiterentwicklung könnte in Zukunft noch mehr Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.

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