Sendai Virus

18.05.2009
Sendai Virus
Paramyxovirus
Judith Schranz
Inhalt
• das Sendai Virus
• das Fusions-Protein
• die Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion
1) HN-Protein Bindung an Rezeptor
2) Aktivierung des F-Proteins
→ 2 Modelle
3) Membranfusion
•Fragen?
F
?
1
18.05.2009
Das Sendai Virus
HN Protein
F-Protein
•Ein Paramyxovirus
(Mumps, Masern)
•Murines
M i
P
Parainfluenza
i fl
virus
i
T
Typ 1
•(-)ssRNA
•Helikal, behüllt
•Spikes: Hämagglutinin/Neuraminidase (HN-)
Protein, Fusionsprotein (F-Protein)
•Krankheit: Infektion der Atemwege in Mäusen,
Hamster Ratten
Hamster,
⇒ Zellinvasion: durch Membranfusion
das Fusions-Protein (I):
•Ein virales Glykoprotein
•ein Trimer
•Jedes Monomer F-Proteins besteht aus zwei
Untereinheiten: F1 und F2
⇒ gehen aus dem F0-Precursorprotein hervor
⇒ sind über Disulfidbrücken verbunden
⇒ F1 verankert das F-Protein in Membran
⇒ nur in gespaltenem Zustand fusionsaktiv (fusion
primed)
2
18.05.2009
das Fusions-Protein (II):
Struktur der Ektodomäne (extrazelluläre Domäne):
•membranständige Stammregion
•eine anschließende Halsregion
•eine distale Kopfregion.
• stabile Assoziation von heptad repeat Sequenzen
(stäbchenförmige Heterotrimer) mit fusionsaktiver F1
Untereinheit
Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion
1. Schritt:
HN-Protein Bindung an Rezeptor
•
Wirtsrezeptor:
sialinsäurehaltiger, zellulärer
•
Hämagglutinin/Neuraminidase:
Glykoprotein
⇒ Kontakt der Virushülle mit
Zellmembran
⇒ Anhaftung des Virus
3
18.05.2009
Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion
2. Schritt:
Aktivierung des F-Proteins
Rezptorbindung des HN-Proteins
bewirkt Strukuränderung am
hydrophoben Bereich der HN-Protein
Oberfläche.
⇒ Konformationänderung aktiviert
d F
das
F-Protein.
P t i
Abb. HN-Protein komplexiert mit
Inhibitor an Sialinsäure Bindungstelle.
Rot: Konformationsänderung
Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion
2. Schritt:
Aktivierung des F-Proteins
2 Modelle:
In beiden Fällen verhindert
die physikalische
Interaktion zwischen dem
HN- und F-protein die
Konformationsänderung
d F
des
F-Prtoeins
P
i b
bevor d
das
HN-Protein an seinen
Rezeptor binded.
4
18.05.2009
Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion
3. Schritt:
Membranfusion
Konformationsänderung des HN-Proteins durch Rezeptorbindung löst
Aktivierung des F-Proteins zur Membranfusionierung aus:
⇒ Annahme: F-Protein macht Konformationsänderung, wobei die
hydrophobe Fusionssequenz der F1 Untereinheit exponiert wird.
⇒ Die Membranfusion Initiierung wahrscheinlich durch Einbau des
hydrophoben
y p
F1 N-Terminus ((20 AS)) in die Wirtsmembran.
⇒ hydrophobe Interaktion bei neutralem pH
⇒ F-Protein verbindet die beiden Membrane durch Bildung einer
coiled-coil Struktur zwischen den beiden heptad repeat Regionen
Quellen:
• Toru Takimoto, Garry L. Taylor, Helen C. Connaris, Susan J. Crennell, and Allen
Portner: Role of the Hemagglutinin-Neuraminidase Protein in the Mechanism of
Paramyxovirus-Cell
Paramyxovirus
Cell Membrane Fusion
Fusion. 2002
2002. Journal of Virology
Virology. 76 (24)
(24).
• Dick HoekstraS, Karin Klappe, Hettie Hoff, and Shlomo Nirg: Mechanism of Fusion of
Sendai Virus: Role of Hydrophobic Interactions and Mobility Constraintosf Viral
Membrane Proteins. 1988. Journal of Biological Chemistry. 264 (12).
• Steven L. Novick and Dick Hoekstrat: Membrane penetration of Sendai virus
glycoproteins during the early stages of fusion with liposomes as determined by
hydrophobic photoaffinity labeling. 1988.Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 85.
• web.fu-berlin.de/fzem/proteine/viraleproteine/pics/f
p
p
p
_p
protein_em_vs_modell
5
18.05.2009
Fragen???
6
Humanes
Adenovirus
19.05.2009 Simone Rufener
Das Virus I
Name: 1953 Isolation aus menschlichen Rachenmandeln (Adenoiden)
Familie: Adenoviridae
Genus: Mastadenoviridae
Einteilung: 51 humane Serotypen, können weiter in 6 Untergruppen
(A-F) eingeteilt werden
Das Virus II
Erkrankung: Hauptsächlich Infektionen des Respirationstrakts
und der Augen, ist jedoch Serotyp abhängig
Symptome der Atemwegserkrankungen: von einfacher
Erkältung über akute Bronchitis bis zur Pneumonie
Es bestehen starke serotypenspezifische Unterschiede bezüglich
Zelltropismus und Schweregrad der klinischen Manifestation
Nutzen:
Einsatz in der Krebstherapie wie in der Gentherapie
Können als genmanipulierte Vakzine dienen
Das Virus III
Genom: dsDNA, linear, 36 bis 38 kb
Virion: Unbehüllt, ikosahedral, 80 bis 90 nm, 252 Kapsomere
(240 Hexone und 12 Pentone), 12 Fiberproteine
W.C Russell, Journal of General Virology (2009), 90, 1-20
Klassischer Infektionsweg
Serotypen 2 und 5, Subgruppe C
P.L. Leonard and R.G. Crystal, Advanced Drug Delivery Reviews (2007), 59, 810-821
DNA Verpackung und Virus Assembly I
Initiation der Verpackung
IVa2, L152/55 kDa und ein unbekanntes, virusspezifisches
Protein binden an die Verpackungs-Domäne (Serien von
repetierten AT-reichen Sequenzen)
Ad5 Verpackungs-Domäne, 200-400
Nukleotide vom linken Terminus entfernt
P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35
DNA Verpackung und Virus Assembly II
Procapsid Bildung
Interaktion von Genom inklusive Verpackungs-Proteinen mit
Struktur- und nicht Strukturproteinen
P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35
DNA Verpackung und Virus Assembly III
Encapsidation der viralen DNA ins Procapsid
Verpackung des viralen Genoms durch einen Verpackunsmotor ins
noch unreife Viruspartikel durch den Portalkomplex (Verläuft
ähnlich wie bei Bakteriophagen)
P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35
DNA Verpackung und Virus Assembly IV
Reifung des Viruspartikels
Substrate der viralen Protease werden geschnitten und das reife
Virion wird gebildet
Zelllyse und Freisetzung der reifen Viruspartikel
P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35
IVa2 und L152/55 kDa Protein
Iva2: Funktion in der späten Transkription und DNA Verpackung
IVa2 und L152/55 kDa Protein: wichtig bei
Initiation der Procapsidbildung (Null Mutante:
wenig bis keine Viruspartikel)
ATP-abhängigen DNA Inkorporation (Null Mutante:
leere Partikel)
Verpackung ähnlich wie bei DNA Bakteriophagen -> ATPase nötig
-> Ist IVa2 die ATPase des Verpackungsmotors?
P. Ostapchuk und P. Hearing, Okt. 2008:
IVa2 bindet ATP
L152/55 kDa Protein ev. nötig für ATPase Aktivität
Fragen
Referenzen
Ostapchuk, P. and Hearing, P. (2005) Control of Adenovirus
Packaging. J Cell Biochem, 96, 23-25.
Ostapchuk, P. and Hearing, P. (2008) Adenovirus IVa2 Protein
Binds ATP. J Virol, 20, 10290-10294.
Russell, W.C. (2009) Adenoviruses: update on structure and
function. J Gen Virol, 90, 1-20.
Leopold, L.L. and Crystal, G.C. (2007) Intacellular trafficking of
adenovirus: Many means to many ends. Advanced Drug Delivery
Reviews, 59, 810-821.
Familie der Bunyaviridae
Mirelle Borges Dias Schnetzer
Inhalt
Familie Bunyaviridae
Oropouche - Virus
Oropouche - Fieber
Virus Aufbau
Familie
Bunyaviridae
Oropouche
Virus
Oropouche
Fieber
Virus
Aufbau
•
Die ersten Vertreter wurden in Uganda (Bunyamwera) isoliert.
•
behüllte Viren
•
Genom: einzelsträngige, segmentierte RNA
•
RNA: normalerweise von negativer Polarität, aber auch
(+/−)-Polarität (ambisense).
•
Die Virionen sind je nach Gattung 80-120 nm gross.
•
Die Bunyaviren können sich in Vertebraten und Insekten
vermehren.
Familie
Bunyaviridae
Oropouche
Virus
Oropouche
Fieber
Virus
Aufbau
•
Es wird durch Stechmücken auf den Menschen
übertragen.
•
Virusreservoir: Faultiere, Vögel und auch Menschen.
•
In kurzer Zeit können viele Leute krank werden.
•
Krankheiten: Oropouche Fieber, und im extrem Fall
Meningitis.
Familie
Bunyaviridae
Oropouche
Virus
Oropouche
Fieber
Virus
Aufbau
•
In den 50er Jahren gab den ersten Ausbruch.
•
sehr häufig Infektionskrankheit in Brasilien mit
hunderttausenden Erkrankten.
•
Symptomen: Schüttelfrost, Fieber , Kopf- und
Gliederschmerzen und selten kommt es einer
Beteiligung des Zentralnervensystems in Form einer
Menigitis.
•
Inkubationszeit: 4-8 Tagen
•
Infektion durch Endozytose
Familie
Bunyaviridae
Oropouche
Virus
•
Oropouche
Fieber
Virus
Aufbau
Das virale Genom besteht aus 3
Segmenten: L (large), M (medium),
S (small).
•
RNA Segmenten kodieren für:
RNA Polymerase (L-Segment), Öberflächeproteine
(Gc, Gn auf dem M Segment) , nicht strukturelle
Proteinen, und auch Nukleokapsidproteinen (auf
dem S-Segment)
•
Kopien des L Protein
(RNA-Polymerase)
Die Enden der einzelnen RNASegmente sind jeweils komplementär,
so dass sie sich zu drei geschlossenen
Ringen schliessen.
Familie
Bunyaviridae
•
Oropouche
Virus
Virale Polymerase RNA (-)
Familie
Bunyaviridae
•
Oropouche
Virus
Falls gemischte Polarität
Oropouche
Fieber
Virus
Aufbau
RNA (+)
Oropouche
Fieber
Virus
Aufbau
Danke!!
Herpes
Artenübersicht
>80 bekannte Herpes Virenarten, weltweit verbreitet und häufig
8 für Menschen infektiös:
Virus
Unterfamilie Krankheitssymptome Ort der Keimruhe
Herpes Simplex Virus I
α
Orofacial lesions
Sensorische Nervenknoten
Herpes Simplex Virus II
α
Genital lesions
Sensorische Nervenknoten
Varicella Zoster Virus
α
Hühnerpokken
Sensorische Nervenknoten
Cytomegalovirus
y
g
β
Microcephaly/Mono
p y
Lymphozyten
y p
y
Human Herpesvirus 6
β
Roseola Infantum
CD4 T-Zellen
Human Herpesvirus 7
β
Roseola Infantum
CD4 T-Zellen
Epstein-Barr Virus
γ
Infectious Mono
B lymphocytes, salivary
Human Herpesvirus 8
γ
Kaposi’s Sarcoma
Kaposi’s Sarcoma Gewebe
1
Symptome
Prävalenz und Struktur
•
Serumprävalenz von HSV-1 und 2 im Jahr 2‘ooo (Alterstandardisiert):
Finnland 52%, Niederlande 57%, Belgien 67%, Tschechien 81% und 84%
der BulgarierInnen
Tendenz: je älter desto häufiger
•
Strukturdaten des Herpes Virus:
-Ikosaedrisches Kapsid aus 162 Kapsomeren 120-200nm, gross
-Virushülle aus der Kernmembran und mehr als 12 viralen
Glykoproteinen -> bestimmen Zielzellen durch Interaktion mit den
entsprechenden
t
h d R
Rezeptoren
t
2
Struktur
• Lineare dsDNA(~120-230kbp,
fibrillenfixiert, kodiert für über 80
virale Proteine): genetisch stabil,
Mutationen selten,, geringe
g
g natürliche Variation
• Tegumentproteine zwischen Kapsid und Lipidhülle: viruskodierte
Enzyme und Proteine unter anderem zuständig für die Regulation der Genexpression in der
Wirtszelle (Degradierung der
zellulären mRNA), den Übergang
Ü
des Virus in ein ruhendes Latenzstadium und seine Replikation
Replikation
•Herpes Viren sind empfindlich gegenüber Detergenzien,
milden Desinfektionsmitteln, Säuren, organischen
Lösungsmitteln und Austrocknung
•Transmission erfolgt
g nur über direkten Haut-Haut Kontakt ((WC
Deckel ungefährlich, da gesunde Haut nicht penetriert werden
kann)
Replikation:
•Primärinfektion über Schleimhautzellen durch Membranfusion
Übergang von Schleimhaut zu normaler Haut bevorzugt infiziert
•Anschliessend folgt der Eintritt des mit Tegument Proteinen
umhüllten Nukleokapsids ins Cytoplasma
•Transport zum Zellkern, Bindung und Eintritt der viralen
dsDNA
3
Replikation
• Transkription komplex: 3 Proteinklassen benötigt zur Synthese von
reifen Virionen
• Alpha-Proteine: Transkriptionsregulationsproteine, welche auch die
ß-Proteinsynthese steuern
• ß-Proteine: virale DNA-Polymerase und weitere
Transkriptionsfaktoren
• Gamma-Proteine: vorwiegend strukturelle Komponenten des Virus;
Synthese Initialisierung nach der DNA-Amplifikation
• Die Herpes-DNA
p
wird nach Eintritt in den Zellkern durch die DNAabhängige RNA-Polymerase I der Wirtszelle transkribiert oder im
Zellkern gelagert, wobei nukleäre Transkriptionsfaktoren der
Wirtszelle darüber entscheiden
•
Lytisch oder
lysogen, eine
Besonderheit von
Herpes Viren
•
Lytisch: direkte Amplifikation der Virionen und
Ausbruch der Symptome (Epithelium,
Fibroblasten), Dauer
10h
Lysogen: DNA
Lagerung im
Nervengenom,
Ausbruch iregulär,
abhängig von Fitness
des Immun-systems
Thymidinkinase bei
einigen Sorten viral
kodiert: ermöglicht
Replikation in Nichtteilenden Nervenzellen
•
•
4
Knospung
• Capsid wird im Kern
zusammengebaut und
anschliessend die virale
DNA verpackt
p
• Einbau der Tegumentproteine
• Knospung an viral
glykosylierter
Kernmembran
• Anreicherung der
Viruspartikel im ER
• Freisetztung durch Lysis
der Zelle
Infektionsmechanismus
•
•
Verbreitung durch Zellzerstörung mit einer Entzündung als Folge
(Bläschenbildung und Fieber), häufige Superinfektion durch Staphylococcus
aureus oder durch Zellfusion
Die Bläschen enthalten Herpes Viren mit einer Konzentration von
> 100‘000 PFU/µl (hoch)
Lysogene Infektion
•
Transfer der Viren zu Nervenenden sensibler Neuronen erfolgt über
direkten Zell-Zell Kontakt oder über Virionen in der Zwischenzellflüssigkeit
•
Nach der Infektion der Neuronen erfolgt der retrograde axonale Transport
entlang von Mikrotubulifilamenten zum Nervenzellkern durch Bindung des
Virus (nacktes Viruskapsid mit einigen Tegumentproteinen) an Kinesinähnliche Proteine und Dynein (0.7µm/s)
5
Dynein und Kinesin
Immunreaktion
•
•
•
•
•
Zelluläre und humorale Immunantwort involviert
Interferon NK-Zellen limitieren die Primärinfektion
Cytotoxische T-Zellen und Makrophagen zerstören infizierte Zellen
B Pl
B-Plasmazellen
ll produzieren
d i
Ab gegen Glykoproteine
Gl k
t i d
der Vi
Virenhülle
hüll
Das Virus entkommt dem Immunsystem im extrazellulären Raum
durch Bindung von IgG an die Hülle via Fc- und Komplement
Rezeptor
• Verbreitung direkt von Zelle zu Zelle ebenfalls möglich, daher ist die
zelluläre Immunantwort zur Herpesbekämpfung lebenswichtig
6
Referenzen
• http://www.vu-wien.ac.at/i123/SPEZVIR/HERPESGEN1.HTML
• http://bernstein.harvard.edu/research/gene_exp/livecell_clip_image0
02.gif
• http://sti.bmj.com/cgi/content/abstract/80/3/185
http://sti bmj com/cgi/content/abstract/80/3/185
• http://www.wikipedia.org
• http://www.memory.uci.edu/~faculty/wagner/cycle03.jpg
• Human herpes simplex labialis
M.Fatahzadeh and
R.A.Schwartz
• Genital Herpes Infection: A Review R. Brugha, K.Keersmaekers,
A.Renton and A.Meheus
• Review HSV shedding
S.L.Sacks, P.D. Griffiths and more..
• http://www.visualdxhealth.com/images/dx/webTeen/orofacialHerpes
SimplexVirusHSV_2150_lg.jpg
• www.biografix.de
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
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