Lytischer Zyklus – Definition, Ablauf und Nutzen

Der lytische Zyklus bezieht sich auf die Virusvermehrung innerhalb einer Zelle und der anschließenden Zerstörung der Wirtszelle. Das Virus übernimmt die Kontrolle der Proteinbiosynthese innerhalb der Wirtszelle und kann sich so vermehren.

Der Ablauf des lytischen Zyklus lässt sich gut an den Bakteriophagen (z. B. dem T4-Phagen) erläutern. Bakteriophagen sind Viren, die Bakterienzellen befallen und sich in ihnen vermehren. T4-Phagen bestehen aus einer Hülle (dem Capsid), die DNA enthält. Das Virus hat zusätzlich einen Schwanz, an dem sich Schwanzfasern und Spikes befinden. Damit kann sich das Virus an der Wirtszelle anheften. 

Die Virusvermehrung im lytischen Zyklus kann in fünf Phasen unterteilt werden:

1. Die Phagen heften sich an bestimmte Rezeptoren auf der Wirtszelle an. Diesen ersten Schritt bezeichnet man als Adsorption (Anheftung).
2. Anschließend „bohrt“ der Phage ein kleines Loch in die Zellmembran der Wirtszelle und kann so seine DNA übertragen. Man spricht von der sogenannten Injektion.
3. Während der Replikation codiert das eingeschleuste virale Genom Proteine, die die Kontrolle über die Proteinbiosynthese der Wirtszelle übernehmen. Zusätzlich wird die DNA der Wirtszelle enzymatisch abgebaut. 
4. Im nächsten Schritt erfolgt die Phagenproduktion. Dadurch dass die virale DNA die Kontrolle über die Wirtszelle erlangt hat, wird die Wirtszelle veranlasst, das Phagengenom zu replizieren. Des Weiteren werden für den Aufbau der neuen Phagen virale Proteine erstellt. Sobald alle Bestandteile synthetisiert worden sind, werden die neuen Phagen in der Wirtszelle zusammengebaut. 
5. Mit der Lyse der Zelle endet der lytische Zyklus. Mithilfe eines viralen Enzyms wird die Zellwand der Wirtszelle lysiert, die Wirtszelle platzt auf und die Phagen werden freigesetzt. 

Am Ende des lytischen Zyklus sind somit viele neue Viren entstanden, die jeweils einen neuen lytischen Zyklus initiieren.

Viren haben keinen eigenen Stoffwechsel und können sich, im Gegensatz zu den Bakterien, nicht selbstständig vermehren. Daher sind Viren auf eine Wirtszelle angewiesen. Mit einer speziellen DNA-Sequenz (in diesem Fall der Promotor), die das Virus in seinem Genom trägt, wird an die RNA-Polymerase der Wirtszelle gebunden. Daraufhin werden virale Gene transkribiert, deren synthetisierte Proteine die Transkription der Wirtszelle abschalten. So kann sich das Virus in der Wirtszelle ungehindert vermehren.

Der lytische sowie der lysogene Zyklus sind Vorgänge der Virusvermehrung. Vergleicht man den lytischen und den lysogenen Zyklus, fällt auf, dass im lytischen Zyklus die Wirtszelle zerstört wird und im lysogenen Zyklus die Wirtszelle weiter fortbesteht. Das ist der große Unterschied zwischen dem lytischen und dem lysogenen Zyklus.

Im lysogenen Zyklus wird das virale Genom in das Genom der Wirtszelle eingebaut. Somit kann es sich mit der Zellteilung der Wirtszelle passiv weiter vermehren. Das Virus befindet sich somit in einer Latenzphase. Durch entsprechende Umweltbedingungen kann das Virus, nach der Latenzphase, in den lytischen Zyklus eintreten und aktiv neue Viren hervorbringen. 

Die Abbildung zeigt den lytischen und lysogenen Zyklus und verdeutlicht anschaulich den Ablauf der beiden Zyklen.

Die Vorteile des lytischen und lysogenen Zyklus sind einfach zu erkennen. Im lytischen Zyklus kommt es zur direkten Vermehrung und Entstehung von vielen neuen Viren. Im Gegensatz dazu kann sich das Virus im lysogenen Zyklus indirekt und unbemerkt mit der normalen Zellteilung des Wirts vermehren und erst später in den lytischen Zyklus eintreten.

Ein Beispiel für den lysogenen Zyklus ist das Herpesvirus. Das Virus durchläuft beide Vermehrungszyklen. Zunächst tritt es, nach der Adsorption und Injektion, in den lysogenen Zyklus ein und integriert Teile seines Genoms in den Zellkern der Wirtszelle. Dort wird die lineare DNA des Herpesvirus zu einer Ringform geschlossen. Das Virus bleibt so lange im Zellkern des Wirts in der Latenzphase, bis äußere Umweltbedingungen ein Stimulus (Signale) zur Reaktivierung geben. Daraufhin tritt das Virus in den lytischen Vermehrungszyklus ein.

Der Text gibt dir einen guten Überblick über die Phasen des lytischen Zyklus. Du kannst nun auch den Unterschied zwischen dem lytischen und dem lysogenen Zyklus einfach erklären und weißt, wie sich Viren vermehren. Für eine bessere Übersicht über den Ablauf sind die entsprechenden Phasen in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.