die familie der herpesviridae - helmholtz zentrum münchen · 2010-05-18 · die familie der...
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Die Familie der Herpesviridae
Unterfamile Genus Vertreter (Mensch)α-Herpesvirinae Simplexvirus Humanes Herpesvirus 1 (Herpes-
simplex-Virus-1)
Humanes Herpesvirus 2 (Herpes-simplex-Virus-2)
Varicellovirus Humanes Herpesvirus 3 (Varicella Zoster Virus)
β-Herpesvirinae Cytomegalovirus Humanes Herpesvirus 5Muromegalovirus KeinRoseolovirus Humanes Herpesvirus 6,7
γ-Herpesvirinae Lymphocryptovirus Humanes Herpesvirus 4(Epstein Barr Virus)
Rhadinovirus Humanes Herpesvirus 8(= Kaposi sarcoma herpes virus)
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Herpesviridae: Gemeinsame, charakteristische Merkmale
.
• Partikel enthalten Faktoren, die u.a. die virale Transkription aktivieren und
die in die zelluläre Genexpression eingreifen;
• Zusammenbau der Viruskapside und Virus-Genomsynthese im Zellkern;
• Virusvermehrung = Zerstörung der Wirtszelle;
• Latenz;
• Kodieren mehrere Enzyme/Proteine für die Genomreplikation (z.B. DNA
Polymerase, Korrekturenzyme und Enzyme für die Bereitstellung von
Nukleotid-Bausteinen );
• Genome linear, dsDNA, bis zu 230 kB lang.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Herpesviridae: Merkmale der einzelnen Unterfamilien
http://www.vu-wien.ac.at/i123/SPEZVIR/HERPESGEN1.HTML
Zell-Spektrum
Zell-Spektrum
Zell-Spektrum
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Struktur von Herpesviren
Schematische Darstellung (Beispiel: HCMV);http://www.biografix.de/
Lipidhülle; TegumentGrösse: 180-200 nM Durchmesser;
Elektronen Mikroskopische Aufnahmehttp://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/emimages.html
Lipidmembran
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Herpesvirus Genome
http://www-micro.msb.le.ac.uk/3035/3035pics/Herpes1.gif
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Isomere des Cytomegalovirus Genoms
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.19.24B
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Herpesvirus Genome liegen als Episom in infizierter Zelle vor
Gene für:DNA SyntheseKapsidMembranproteineLAT
Replikationsursprung
http://darwin.bio.uci.edu/~faculty/wagner/hsvimg04.jpg
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Beispiele für Herpesvirus Promotoren
Fast jedes Gen hat seinen eigenen Promotor.Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter727, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 67-6
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Beispiel eines viralen Transkriptionsregulators:HSV VP16
Viru
s par
ticle
:http
://w
ww
.stdg
en.la
nl.g
ov/s
tdge
n/ba
cter
ia/h
hv1/
herp
es.h
tml
α-genesImmediate early
β-genesearly
γ-geneslate
-
+
Latency
VP16
500 - 1000 molecules
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
„Immediate early“ (α) virale Proteine: Beispiel HSV
Proteine Modifikation/Grösse (kD) Funktionen
ICP4 Phosphoryliert; UDP und ADP-Reste/140
Aktivierung der Transkription von β und γ Genen; Repression der Transkription von α-Genen (ICP0, ICP4)
ICP0 79 Transkriptionsaktivator; wirkt synergistisch mit ICP4;
ICP27 Phosphoryliert/ 63 Post-transkriptioneller Regulator; Trägt zur Ausschaltung der Expression zellulärer Proteine bei indem es Splicing inhibiert*Fördert den Export ungespleißter viraler mRNAs;
ICP47 Verhindert Präsentation von viralen Antigenen für CD8 Zellen;
„Early“ Proteine/Enzyme für die virale DNA Replikation (I)
Funktion Grösse (kD) /Genort )
HSV CMV EBV HHV-8
Bindet an oriLyt 94/UL9
70/UL84
38-40/BZLF1
?
DNA Polymerase:Polymerase und Exonukleaseaktvität
140/UL30
150/UL50
110/BALF-5 Orf 9
Bindet ds DNA (processivity factor) 62/UL42
52/UL44
50/BMRF1
orf59
Bindung von Einzelstrang DNA an Replikationsgabel
124/UL29
140/UL57
138/BALF2
110/Orf6
5’,-3’Helikase, DNA-Primasekomplex 99/UL5
115/UL105
-/BSLF1 orf56
5’,-3’Helikase, DNA-Primasekomplex 114/UL52
110/UL70
-/BBLF2/3
0rf40/41
Stimuliert Primersynthese 80/UL8 -/UL102? -/BBL4 Orf44
Polymerase-komplex
Helikase-Primase-Komplex
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Replikation des Genoms zur Verpackung in Virione: „Rolling circle“ Mechanismus
Aus”An Introduction to Genetic Analysis” Griffiths, Miller, Suzuki, Lewontin, Gelbart, , 7th Ed, 2000, W.H. Freeman and Co, Fig. 8-19,
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Beteiligung von Herpesvirus Proteinen bei der lytischen Genomreplikation
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.19.25
„Early“ Proteine/Enzyme für die virale DNA Replikation (II)
Aktivität Grösse (kD) /Genort )
HSV CMV EBV HHV-8
Thymidinkinase; Phosphoryliert Thymidine und andere Nukleoside;
41/UL23
-/- 70/BXLF-1 Orf 21
Ribonukleotidreduktase* Untereinheit (gross) 140/UL39
-/UL45
85/BORF2
Orf61
Ribonukleotidreduktase* Untereinheit (klein) 38/UL40
? 34/BaRF1
Orf60
Uracilglycosylase: Katalysiert die Freisetzung von Uracil aus DNA: DNA Reparatur?
39/UL2
-/UL114
78-88/BKRF3
orf46
Alkalische Endo-/Exonuklease: Auflösung von Verzweigten Strukturen in der DNA.
68/UL12 -/UL98 70/BGLF5 Orf37
dUTPase: dUTP -> dUMP zur Verhinderung des Einbaus von dUTP in die DNA;
39/UL50
-/UL72
-/BLLF3 orf55
*Katalysiert die Umwandlung von Ribonukleotiden zu Desoxyribonukleotiden; Essentiell für die Replikation in nicht-teilenden Zellen.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Exemplarische „Späte“ Proteine
Aktivität Grösse (kD)/Bezeichnung /Genort )HSV CMV EBV HHV-8
Tegument Protein; aktiviert die Transkription der “immediate early” Gene
54/α-TIF, ICP25, VP16, UL48
71/-/UL82 -/-/BPLF1?
Hauptkapsidprotein 155/VP5/UL19
153/-/UL86 154/-/BCLF1
153/-/orf25
Diverse Membranproteine (Glykosyliert)
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
VP16 funktioniert als Komplex mit zellularen Faktoren
POU domains
Oct-1: Octamer 1 transcription factor
HCF-1: human factor C1
Acidic activation domain
Wysocka J and Herr W. 2003.TIBS 28, 294-304.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Replikationszyklus: Eintritt in die Zelle (HSV)
HS: Heparan sulphate
HVEM: Herpes virus entry mediator: Mitglied der TNF-α Rezeptor Familie
3-O-S: 3-O-Sulfotransferase; spezifische durch 3-O-S modifizierte HS können als Fusionsrezeptoren dienen.
Nectin 1, 2: Mitglieder der Immunoglobulin superfamilie
Spear PG et al. 2004,
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Heparin Sulphat
Disaccharid bestehend aus D-glucosamin und N-Acetyl-D-Glucosamin
GAG: glycosaminoglycan
http://www.med.unibs.it/~airc/hspgs.html
Negative Ladungen
Aus: Molecular Biology of the Cell. 4th ed. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. New York: Garland Publishing; 2002.Fig. 19-39
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Bindung von Herpesviren an Zelloberfläche führt zur Transduktion von Signale (Bsp. HCMV)
Compton T. 2004. TCB. 14, 5-9.
Replikationszyklus: HSV I
“Immediate Early”Ereignisse 1-9: Anheftung des Virus an Zelloberfläche; Fusion der viralen und zellulären Membrane; Eintritt des Kapsids und Ausschüttung der Tegumentproteine in die Zelle; Transport des NC zur Kernpore und Freisetzung der HSV DNA in den Kern; Expression der α-Gene und Synthese der Proteine;
“Early” Ereignisse 10-11: α-Proteine aktivieren die Synthese der β-Proteine;
“Späte” Ereignisse 12-24-: DNA Replikation: Bildung von Konkatameren, die zur Transkription der γ -Gene verwendet werden; Synthese von Hüllproteinen am ER; Transport von viralen Glykoproteinen in den Golgi; Zusammenbau von Nukleo-Kapsiden (NC) im Kern; Ausknospung von NC in das ER und dann ins Zytoplasma; Fusion der zytoplasm. NC mit Golgi-Membran; Erneute Behüllung des Virus; Ausknospung des behüllten Virus in Vesikel und Freisetzung der Vesikel durch Exozytose
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 6.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Verbreitung von HSV im Wirt
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.853.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
HSV-Seroprevalenz
Anteil der Bevölkerung Alter
40% 12-19
> 80% über 60
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Weitere HSV-1 und HSV-2 assoziierte Krankheiten
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.853.
http://pathmicro.med.sc.edu/virol/herpes.htm
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
HSV Latenz und Aktivierung
http://pathmicro.med.sc.edu/virol/herpes.htm
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Reaktivierung von HSV
• Verletzungen;
• Schwere Erkrankungen mit Intubationen;
• Chirurgische Eingriffe in dem Trigeminus Nerv;
• Immunsuppression, z.B. nach Organtransplantationen;
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Latente Infektion (HSV)
Schritte 1-6: Wie bei produktiver Infektion;
Zirkularisierung des viralen Genoms; Snythese der LAT (Latency Associated Transcripts
Neuron in Ganglion
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 6.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
HSV LatenzLAT RNA
• Die LAT RNAs sind die einzigen RNAs deren Expression während der
Latenz nicht unterdrückt wird.
• Lat Promotoren (2) sind Neuronen-spezifisch;
• LAT-RNAs sind komplementär zu mRNAs die für ICP0 kodieren (Inhibition
durch Antisense-Effekt?)
• Werden gespleißt zu stabilen, ringförmigen RNAs;
• Vermutlich nicht kodierend;
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
LAT Transkripte sind komplementär zu ICPO Transkripte
Jones C., 2003. Clin.Microb. Reviews 16, 79-95.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Verbreitung von Varicella zoster Virus im Wirt
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.856.
T-cells
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Varizella Zoster assoziierte Krankheiten
http://pathmicro.med.sc.edu/virol/herpes.htm
Reaktivierung der Infektion (Erwachsener): Gürtelrose
Primäre Krankheit (Kind): Windpocken
http://www.lib.uiowa.edu/hardin/md/dermatlas/chickenpox.html
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Vakzine gegen Varizella
• Zwei Vakzine verfügbar:
• Varivax® (Zostoavax®)
• Varilrix®
• “Lebender” attenuierter Virusstamm (“Oka”)
• Kann zu Hautauschlag mit Virämie führen (Verbreitung des Virus durch die
geimpfte Person!)
• Schutz beruht in erster Linie auf zelluläre Immunantwort (Antigene: Peptide
aus Glycoprotein E und Tegumentprotein IE62)
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Cytomegalovirus: Verbreitung
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.854.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Zytomegalovirus-assoziierte Krankheiten
• Infektion ist meistens inapparent;
• Ernsthafte Erkrankungen
• Bei Neugeborenen, die im Zuge der primären Infektion der Mutter
infiziert wurden (Kongenitale Krankheit): Geistige Behinderung,
Taubheit.
• Bei Immunsupprimierten Personen (AIDS, Organtransplantation):
CMV Retinitis (u.a.);
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Epstein-Barr Virus: Krankheiten und Verbreitung
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.854.
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Epstein-Barr Virus-assoziierte Krankheiten
• Verschiedene B-Zell Lymphome;
• Burkitt’s Lymphom: Tumor im Gesicht-Kiefer Bereich; (Aktivierung der c-
myc Expression auf Grund von einer Translokation zwischen den
Chromosomen 8 und 14); Endemisch in Äquatorial Afrika;
• Nasopharynx Karzinom: Endemisch in Afrika;
• Infektiöse Mononukleose: Kommt vor bei Jugendlichen bei primärer
Infektion;
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Tumorerkrankungen assoziiert mit Infektionen von γ-Herpesvirinae
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Epstein-Barr Virus Latenz-Gene/Proteine
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 16..
Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved intumorigenesis.Nat Rev Microbiol. 2004 Aug ;2(8):656-
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
Latenz-Gene/Proteine von γ-Herpesvirinae
Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved intumorigenesis.Nat Rev Microbiol. 2004 Aug ;2(8):656-
Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2010Molekulare Virologie
EBV Latenz-Muster und ihre Assoziation mit verschiedenen Tumorerkrankungen
Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved intumorigenesis.Nat Rev Microbiol. 2004 Aug ;2(8):656-
Replikationsgabel in Säugetierzellen
© 2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter