Viren mit einzelsträngigem, segmentiertem RNA

Viren mit einzelsträngigem, segmentiertem
RNA-Genom in Negativstrang-Orientierung (-)RNA Viren
Familien
Bekannter Vertreter
Orthomyxoviridae
Influenzavirus
Bunyaviridae
Hantaanvirus
Arenaviridae
Lassavirus
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Zoonosen
(-)RNA Viren
Krankheiten und Infektionen, die natürlicherweise
zwischen Wirbeltiere und Menschen übertragen werden
können. Erreger können von Insekten übertragen
werden.
Definition der” World Health Organization”
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Minus-Strang RNA Viren
(-)RNA Viren
Gemeinsamkeiten
•Einzelstrang RNA Genom mit negativer Polarität;
•RNA muss erst umgeschrieben werden (transkribiert)
werden, bevor sie zur Synthese von Proteinen verwendet
werden kann.
•Genome kodieren für eine RNA-abhängige RNA
Polymerase, die für die Synthese von mRNAs und für die
Replikation des viralen Genoms verantwortlich ist.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Expression und Replikation von viralen
segmentierten (-) Strang RNA Genome
(-)RNA Viren
Expression
Protein
Translation
mRNA (+)
5’
C
3’
Transkription
RNA-Genom (-)
3’
5’
Replikation
RNA (+)
RNA-Genom (-)
Molekulare Virologie
5’
3’
3’
5’
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Expression und Replikation von viralen
ambisense Genomsegementen
(-)RNA Viren
Protein
Translation
mRNA (+)
RNA-Genom (-)
RNA (+)
5’
C
ORF1
Molekulare Virologie
3’
3’
5’
5’
3’
Transkription
Replikation
RNA-Genom (-)
Intergenic sequences
3’
3’
ORF 2
C 5’
Translation
mRNA (+)
5’
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
„Stehlen“ von 5‘Cap-Strukturen von
zellulären mRNAs (Cap-Snatching)
(-)RNA Viren
Die CAP-Struktur spielt eine
essentielle Rolle
1.
Splicing der mRNA;
2.
Export der mRNA aus dem
Zellkern;
3.
Translation der mRNA;
4.
Schutz der mRNA vor Abbau
5’Ende der mRNA
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
„Capping“ bei Orthomyxo-, Bunya- und
(-)RNA Viren
Arenviren
http://pathmicro.med.sc.edu/mhunt/RNA-HO.htm
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Orthomyxoviridae
(-)RNA Viren
Ortho:
“ Echt, richtig” (im Gegensatz zu Paramyxoviren)
Myxo:
“Schleim”
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Humanpathogene Beispiele aus der
Familie der Orthomyxoviridae
Familie
Orthomyxoviridae
Genus
Influenzavirus A
Wirt
Mensch, Vogel,
S ugetiere (u.a.
Schwein, Pferd)
Influenzavirus B
Influenzavirus C
Mensch, Robben
Thogotovirus
† bertragung
durch Zecken auf
S ugetiere;
Lachs1;
Isavirus
1
Molekulare Virologie
(-)RNA Viren
Mensch,
Schwein
Verursacht infektiöse Anämie der Lachse
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Orthomyxoviridae:
Aufbau der Viruspartikel
(-)RNA Viren
130-200*
100*
500*
20-60*
3000*
Je 30-60*
1000*
Ungefähre *Anzahl Moleküle pro Virion (Influenza A)
Molekulare Virologie
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 41, Lippincott,
Williams and Wilkins, 2002 Fig. 46-1
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Orthomyxoviridae
(-)RNA Viren
(elektronen mikroskopische Aufnahme)
www.influenzacentre.org/ images.htm
Unterschiedliche Grössen und Formen von Influenzaviren
(pleomorph).
Sphären:
50-120 nm Durchmesser
Filamente: 20 nm Durchmesser; 200-300 (bis zu
3000!) nm lang
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Genomsegmente des Influenza A Virus
Segment
L nge (kB)
Proteine
Ges. mRNA Name Berechn. Funktion
1
2
3
4
2,341
2,341
2,233
1,778
2,320
2,320
2,211
1,757
PB2
PB1
PA
HA
MW (kD)
85,7
86,5
84,2
61,5
5
1,565
1,540
NP
56,1
6
1,413
1,392
NA
50,1
7
1,027
1,005
0,315
0,868
M1
M2
NS1
27,7
11,0
0,395
NS2
14,2
8
0,890
Polymerase
Anheftung an und
Fusion mit
Wirtszelle; HauptAntigene
Determinante
Bindet an RNA:
Umschaltung zw.
mRNA/Genom
Synthese
Neuraminidase;
Antigene
Determinante
Matrix
H+ Kanal
Regulationsfaktor;
hemmt zellul.
mRNA Prozess.
u. IFN Antwort
Kernexport von
RNPs
Membranproteine der Orthomyxoviridae:
(-)RNA Viren
Generelle Merkmale
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 46, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002
Fig. 46-6
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Hämagglutinin-Trimer
(-)RNA Viren
HämagglutininTrimer
16 verschiedene
Antigen-Typen
Anheftung des Virus
an die Zellmembran
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
http://www.bme.jhu.edu/~kjyarema/monosaccharides/natural%20si
alic%20acids/natural%20sialic_acids.htm
Sialylsäuren dienen als Rezeptoren für die
Anheftung von Orthomyxoviren
(-)RNA Viren
Molekulare Virologie
Haüfigste Form der
Sialylsäure beim
Menschen
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
(-)RNA Viren
http://www.bme.jhu.edu/~kjyarema/monosaccharides/natural%20si
alic%20acids/natural%20sialic_acids.htm
Sialylsäuren sind weitverbreitet auf
Zelloberflächen
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Hämagglutinin (HA)
(-)RNA Viren
(1) Kontakvermittlung zwischen Wirtszelle und Virus:
Binden an Sialyl-Säuren auf Zelloberflächenmoleküle;
(2) Freisetzung der Nukleokapside im Zellinneren:
Vermittelt nach pH-abhängiger Konformationsänderung die Fusion
der Virus-Membran mit der Endosomen-Membran.
(3) Haupt-Antigen des Virus:
Erkennung durch neutralisierende Antikörper verhindert Bindung
des Virus an zelluläre Rezeptoren.
(4) Verschiedene Subtypen:
16 HA Subtypen des Influenza A virus; unterschiedliche
Antigenität, Aminosäuresequenzen, Rezeptorerkennung und
Spaltbarkeit durch Proteasen.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteolytische Aktivierung von HA:
Spezifität der Spaltregion für Wirts-Proteasen
(-)RNA Viren
bestimmt Pathogenität von Volgel-Influenzaviren.
(z.B. Furin)
Horimoto T and Kawaoka Y. 2005. Nature Reviews Microbiology 3, 591-600.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Neuraminidase (NA)
(-)RNA Viren
(1) Abspaltung von Sialyl-Säure Resten;
•
Verhindert in infizierten Zellen die Anheftung des Virus an der
Zellmembran und fördert damit die Freisetzung des Virus;
•
Verhindert Verkleben der Viruspartikel?
•
Fördert Transport des Virus durch die Mucin-Schicht am
Epithel des Atmungstraktes.
(2) Virus-Antigen;
(3) Verschiedene Subtypen.
9 NA Subtypen des Influenza A virus;
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Neuraminidase (NA)
(-)RNA Viren
Influenza Virus adhäriert
an Flimmerepithelzelle
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviridae:
M2
Amantadin
(-)RNA Viren
(1) Tetramer
(2) Ionenkanal (H+)
(3) Reguliert pH Wert in der
unmittelbaren Virusumgebung:
•
Ansäuerung des Virusinneren im
Endosom => Freisetzung der
Nukleokapside
•
Verhindert pH-bedingte
Konformationsänderungen von
HA
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 46, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002
Fig. 46-13
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Matrixprotein (M1)
(-)RNA Viren
(1) Stablisiert die Lipidhülle;
(2) Wechselwirkungen:
•
untereinander;
•
mit den nach innen gerichteten Teilen der Lipidproteine (HA,
NA,M2);
•
mit den Nukleokapsiden.
(3) Fördern die Verpackung der Nukleokapside in die
entstehenden Viruspartikel.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Nukleokapsid (NP)
(-)RNA Viren
(1) RNA Bindung (reich an Argininen);
(2) Beteiligung am Import der Nukleokapside in den Kern
(NLS).
(3) Reguliert RNA Synthese: Wichtig für die Umstellung von
mRNA Synthese auf die Genomreplikation.
(4) Beteiligt an der Wirts-Spezifität;
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Polymeraseproteine (PB1,PB2,PA)
(-)RNA Viren
(1) RNA-abhängige RNA polymerase: Hetero-trimerer
Proteinkomplex;
(2) Assoziiert mit den Enden der Genomsegmente;
(3) Jedes Protein hat Kernlokalisationssignale;
(4) Funktionen der einzelnen Proteine:
•
PB2: Herstellung des Primers für die mRNA Synthese (“cap
snatching”);
•
PB1: Polymeraseaktivität, Elongation;
•
PA: Wichtig für die Synthese der Virusgenome; spielt
möglicherweise eine Rolle für die Primer-unabhängige Initiation
der cRNA (+) bzw. vRNA (-) Synthese.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Polymerase Proteine sind ein Teil des
Ribonukleoproteins (RNP)
Molekulare Virologie
(-)RNA Viren
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
PB1 RNA-abhängige RNA Polymerase
(-)RNA Viren
Avian/human
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
PA: „Cap“ Snatching; Endonuklease
(-)RNA Viren
Avian/human
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
PA: Replikation der viralen Genome?
(-)RNA Viren
Avian/human
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
NP: Nukleoprotein; Umhüllung der RNA
(-)RNA Viren
Avian/human
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviren:
Nichtstrukturproteine (NS1; NS2/NEP) (-)RNA Viren
(1) NS1:
•
Bisher nur in infizierten Zellen nachgewiesen;
•
Hemmt Kernexport und Splicing von zellulären mRNAs;
•
Verhindert die Expression von Interferongenen und die
Aktivierung von NF-kappaB.
(2) NS2 (= NEP: Nuclear export protein):
•
Export der Nukleokapside aus dem Zellkern in das Zytoplasma;
•
In geringer Kopienzahl im Viruspartikel nachweisbar;
(3) Weitere Nichtstrukturproteine:
•
PB1-F2 (Influenza A); akkumuliert in Mitochondrien; induziert
Apoptose.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenza mRNA Synthese durch den
viralen Polymerasekomplex
(PB1,PB2,PA)
(-)RNA Viren
1
5
2
6
3
4
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello
VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 6.11.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Proteine der Orthomyxoviridae:
NS2 = Nuclear Export Protein
(-)RNA Viren
1 = CRM1
Nukleokapsid
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 46, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002
Fig. 46-21
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenzavirus mRNA Synthese:
Splicing
(-)RNA Viren
RF 0
RF 0
RF +1
RF +1
Segment 7
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 46,
Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 46-9
Molekulare Virologie
Segment 8
Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 46,
Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 46-14
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
1. Anheftung;
Endozytose;
pH ca. 5
2. Membranfusion;
Freisetzung der
Nukleokapside
3. Import der
Nukleokapside
in den Zellkern
4.-6. Virale
mRNA synthese,
splicing, Export
der mRNA i.d.
Zytoplasma
7. Synthese von
HA, NA, M2 am
ER
8.-9. Synthese
der anderen
Protein im
Zytolasma
10. Import von
PA,PB1,PB2 und
NP in d. Kern;
11.-12. Synthese
d. +RNA Matritze
und -RNA
Genome
10b. Import von
von M1 und NS
in den Kern;
Zusammenbau d.
Nukleokapside
14. Export in d.
Zytoplasma
15.-16. Einbau von HA,
NA und M2 in die
Zellmembran;
17.-18.
Assoziation der
Nukleokapside
mit Hüllproteine
über M1.
19. Abknospung
des Virus.
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello
VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix Fig. 9
Hauptreservoir für Influenzavirus A:
Wild-lebende Wasservögel
(-)RNA Viren
The reservoir of influenza A viruses. The working hypothesis is that wild aquatic birds are the primordial reservoir of all influenza viruses
for avian and mammalian species. Transmission of influenza has been demonstrated between pigs and humans (solid lines). There is
extensive evidence for transmission between wild ducks and other species, and the five different host groups are based on phylogenetic
analysis of the nucleoproteins of a large number of different influenza viruses. (From Fields Virology, 4th ed, Knipe & Howley, eds,
Lippincott Williams & Wilkins, 2001, Fig. 47-3.)
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Endemie, Epidemie, Pandemie: Definitionen
(-)RNA Viren
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenzavirus A,B oder C
(-)RNA Viren
Virustyp
Verbreitung
Wirt
Genomsegmente
A
Pandemien
Epidemien
Mensch
Tier
8
B
Epidemien
Mensch
8
C
Sporadisch, eher
harmlos
Mensch
7
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Voraussetzungen für eine Pandemie
(-)RNA Viren
1) Neues humanpathogenes Virus
2) Großteil der Bevölkerung nicht immun
3) Leicht von Mensch zu Mensch übertragbar
⇒ Infektionsketten möglich
Indexpatient
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Genetische Variabilität des Influenzavirus
(-)RNA Viren
(1) Antigenic Shift:
Neusortierung von Segmenten in Wirten die mit zwei
verschiedenen Influenzavirustypen infiziert sind.
(2) Antigenic Drift:
Langsamere Veränderung des Virus durch Mutationen in
vorhandenen Genen;
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenza / Rekombination
(-)RNA Viren
Bei gleichzeitiger
Infektion einer Zelle
mit zwei verschiedenen
Influenza-Viren können
Genom-Segmente
ausgetauscht werden.
Es entstehen neue
rekombinante Viren mit
veränderten antigenen
Eigenschaften, gegen die
in der menschlichen
Population keinerlei
Immunität besteht.
Hämagglutinin
Molekulare Virologie
Neuraminidase
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenzavirus A
Ausbrüche:
HA, NA, PB1
HA, PB1
Direkte Übergang eines
Vogelvirus auf den
Menschen (-->Antigenic
drift)
Horimoto T and Kawaoka Y. 2005.
Nature Reviews Microbiology 3, 591-600.
Erwerb von
Gensegmenten aus
Vogelviren
(->Antigenic shift)
Vogelgrippe Erkrankungen und Todesfälle
(-)RNA Viren
Stand 14.1.09: 394 gemeldete Fälle (weltweit), davon 248 Tote (63%)
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenza / Symptomatik
(-)RNA Viren
1. Plötzlicher Beginn nach kurzer
Inkubationszeit (1-3 Tage)
2. Hohes Fieber (bei Kindern >39°C)
mit Kältegefühl
3. Schweres Krankheitsgefühl
(Kopf-, Muskel-, Gliederschmerzen)
4. Symptome des gesamten Respirationstrakts
(Schnupfen, Husten, Sputumproduktion)
5. Langdauernde Rekonvaleszenz
(über Wochen Leistungsschwäche)
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Vogelgrippe Erkrankungen und Todesfälle
(-)RNA Viren
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenza / Diagnosik
(-)RNA Viren
Klinische Diagnose:
Hohe Treffsicherheit in Epidemiezeiten
Labordiagnose:
1. Nachweis viraler Antigene
(Immunfluoreszenz oder Enzymtest
im Nasensekret, schnell)
2. Nachweis viraler RNA mittels PCR
(im Rachenspülwasser, 1-2 Tage, teuer)
3. Züchtung aus Rachenspülwasser
(zur Charakterisierung des Virus)
4. Antikörper-Titeranstieg gegen Influenza
A oder B Nukleoprotein
(2. Serum nach 10-14 Tagen, für Akutdiagnostik zu langsam)
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Prophylaxe und Therapie der Influenza A
Infektion mit Amantadin
(-)RNA Viren
(1) Wirkungsweise: Blockert M2 Ionenkanal
(2) Resistenz durch ein bis wenige Mutationen; (H5N1 Isolate
aus Thailand u. Vietnam resistent gegen Amantadin)
(3) Pharmakologie:
•
•
•
•
Gute orale Resorption;
Maximaler Serumspiegel: 2-4 Std.
Maximaler Gewebespiegel: 48 Std
Halbwertszeit: 20 Std.
(4) Effektivität:
•
•
Prophylaxe: Verhindert in 70-80% d. Fälle Erkrankungen
Therapie: Fiebersenkung: 50%. Verkürzung der Krankheit um 13 Tage.
(5) Nebenwirkungen (7-33%)
•
•
ZNS: verminderte Alkoholtoleranz; Halluzinationen, Angst,
Schlaflosigkeit;
Durchfall
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Prophylaxe und Therapie der Influenza A
Infektion mit Neuraminidase Inhibitoren
(-)RNA Viren
(1) Medikamente:
•
•
Zanamivir-Spray (Relenza TM); nur lokal anwendendbar.
Oseltamivir-Tabletten (= Tamiflu TM)
(2) Resistenz durch ein bis wenige Mutationen.
(3) Effektivität:
•
•
•
Nur zur Prophylaxe: Gabe vor Auftreten der Krankheit bzw.
innerhalb von 48 Stunden nach Krankheitsbeginn.
Verhindert in 70-80% d. Fälle Erkrankungen
Erste Fälle von resisten Viren traten in zwei an Vogelgrippe
erkrankten vietnamesischen Mädchen auf.
(4) Nebenwirkungen
•
•
Übelkeit: 12%;
Erbrechen: 2.5%.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Influenza / Impfempfehlung
(-)RNA Viren
Alle Personen > 60 Jahre
Personen mit Herz-, Lungenerkrankungen
Immunsupprimierte
Medizinisches Personal
Menschen mit häufigem Kontakt zu grossen
und/oder wechselnden Personengruppen
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Problem bei der Impfstoffherstellung gegen
Influenza: Resistenz gegen welchen Stamm?
(-)RNA Viren
http://www.vaccineinfo.net/immunization/vaccine/influenza/index.shtml
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Herstellung
eines
Impfstoffes
gegen Influenza
Impfstoffherstellung gegen Influenza
(-)RNA Viren
Gambotta A. et al., 2008, Lancet 371.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Impfstoffe gegen Grippe
(1) Zwei Typen:
•
•
Inaktiviertes Virus (Spritze)
Attenuiertes Virus (Nasen-Spray)
(2) Jeder Impfstoff enthält zwei Influzenza A Virus Typen (je nach den
zur Zeit vorherrschenden Typen und ein Influenza Virus B Typ.
http://www.cdc.gov/flu/protect/keyfacts.htm
Zusammenfassung der Merkmale von
Orthomyxoviren
(-)RNA Viren
1. Viruspartikel mit Lipidhülle; HA vermittelt Anheftung und Fusion
mit der Zellmembran der Wirtszelle ;
2. Einzelstrang RNA Genom mit negativer Orientierung; 8 (7)
Genomsegmente
3. mRNA Synthese und Replikation des Genoms im Zellkern
4. mRNA Synthese : “cap-snatching”; Splicing.
5. Genetische Variabilität durch Austausch von Gensegmenten
(antigenic shift) und Mutation einzelner Gene (antigenic drift).
6. Vögel bilden ein Reservoir für Influenza A. Direkte Übertragung
des Vogelvirus auf den Menschen möglich.
7. Therapie und Prophylaxe:
•
Antivirale Wirkstoffe: Amantadin, Tamiflu;
•
Impfstoff.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviren
Ga ttu ng
Tier -Vekt or
Or thob unyavirus
M cken;
Phleb ovirus
M cken,
Sand flie gen
Nairovirus
Han tav irus
Nag etiere
Tospov irus 1
Thysano pter a
(-)RNA Viren
Hum an-Pat hog ene
Vertrete r (Bei spi ele)
Califo rnia- Enc epha litis
Vi rus;
La-Cross e-Virus;
Tahynav irus
Ri ft Valley Fever Virus
Sand fly Fev er Vi rus
CCH F- Vi rus
Han taanv irusS in N omb re
Vi rus
Seou l Vi rus P uuma la
Vi rus
Keine: Pf la nzenv iren
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/Thysanoptera.jpg
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviridae:
Aufbau der Viruspartikel
(-)RNA Viren
Aus Molekulare Virologie, Modrow S, Falke D, Truyen U, 2. Auflage;
Abb. 16.6, S. 344
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviridae:
Proteine
(-)RNA Viren
Aus Molekulare Virologie, Modrow S, Falke D, Truyen U, 2. Auflage;
Tab. 16.7, S. 347
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviridae: Replikationszykus
(-)RNA Viren
Schnell replizierende Viren (6h)
(1) Zelleintritt
•
Hantavirus-Rezeptor: Integrine mit ß3-Kette;
•
Aufnahme über Rezeptor-vermittelte Endozytose
•
Freisetzung der Nukleokapside durch pH-abhängige
Membranfusion
(2) Replikation:
•
Ausschliesslich im Zytoplasma;
•
mRNA Synthese in Nukleokapsiden;
•
•
mRNAs haben “Cap” aber kein polyA-Schwanz
Umschalten von Transkription auf Replikation durch
Bindung von N-Protein an die RNA (verhindert Capping)
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviridae:
(-)RNA Viren
Transkription, Translation und Genomreplikation
Hantaanvirus
Aus Molekulare Virologie, Modrow S, Falke D, Truyen U, 2. Auflage;
Abb. 16.7, S. 344
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviridae:
(-)RNA Viren
Transkription, Translation und Genomreplikation
Phlebovirusvirus
Aus Molekulare Virologie, Modrow S, Falke D, Truyen U, 2. Auflage;
Abb. 16.7, S. 344
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Zelluläres sekretorisches System
(-)RNA Viren
http://www.microscopy.fsu.edu/cells/celldigestion/celldigestion.
html
Molekulare Virologie
fig.cox.miami.edu/~cmallery/ 150/cells/sf5x8b.jpg
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Bunyaviridae:
Replikationszyklus/Zusammenbau
(-)RNA Viren
Zusammenbau und Ausknospung an Bestandteilen des
zellulären sekretorischen Systems;
•
G-Polyprotein wird im rauhen ER synthetisiert
•
Co-translationelle Spaltung von G in G1 und G2 und
Glykosylierung;
•
Transport von G1 und G2 zum Golgi-Komplex (erfordert G1
+ G2) und Retention;
•
Ausknospung der Viren in Vesikel; Lipidhülle des Virus
stammt von intrazellulären Membranen des Golgi-Apparats
ab
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Humanpathogene Bunyaviren
(-)RNA Viren
Genus
Virus
Krankheit
Tierreserv
Übertragung
Orthobunyavirus
California
Encephalitis
Virus
Encephalitits
Nagetiere,
Kaninchen
Mückenstiche
Phlebovirus
Rift Valley
Fever Virus
Fieber, Kopfschmerzen,
Myalgien,
Photophobie
Kühe
Mückenstiche
oder Aerosole
von infizierten
Tieren
Hantavirus
Hantaanvirus
Hemorrhag.
Fieber m.
nephropathischem
Syndrom
(HFRS)
Koreanische
Feldmaus
durch Urin und
Kot von infizierten
Tieren (Einatmen
von Aerosolen)
Hantavirus
Sin Nombre
Virus
Hantavirus
pulmonary
syndrome
Deer mouse
durch Urin und
Kot von infizierten
Tieren
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Humanpathogene Bunyaviren:
Hantaaviren
(-)RNA Viren
http://www.cdc.gov/Ncidod/diseases/hanta/hps/noframes/phys/printtechsection.htm
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Hantavirus Pulmonary Syndrome
(-)RNA Viren
Clinical Presentation
Häufig
Kann vorkommen
Selten
Fieber
Schwindel
Schnupfen
Muskelschmerzen
Gelenkschmerzen
Halsweh
Übelkeit/Erbrechen
Husten
Kurzatmigkeit (im
späteren Lauf der
Krankheit)
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Hemorrhagisches Fieber mit
nephropathischem Syndrom
(-)RNA Viren
•
Inkubationszeit durchschnittlich 1-2 Wochen;
•
Plötzliches hohes Fieber, Frösteln, Muskelschmerzen; Können
mit Kopf- und Rückenschmerzen verbunden sein.
•
Hemorrhagische Symptome: punktförmige Blutungen in d.
Augenbindehaut und in Schleimhautbereichen (30% d. Fälle)
•
Blutdruckabfall (Schockzustände in 15% d. Fälle; können tödlich
verlaufen);
•
Bei Normalisierung des Blutdrucks verminderte Nierenfunktion;
•
Überwindung der Krankheit wird durch verstärkte Urinbildung (36 l/Tag) eingeläutet
•
Normalisierung der Elektrolytwerte kann bis zu 3 Monate
andauern.
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Arenaviridae
Ge nus
Gruppe
Are naviru s
AltweltViren
Neuw eltViren
Hum anPat hogene
Vertrete r
(Beispi ele)
Ly m phozyt re
Cho riomening itis
Vi rus (LCMV)
Lassav irus
Ju ninvirus
Gu anar itovirus
Machup oviren
Sab iav irus
Molekulare Virologie
(-)RNA Viren
Tier Res erv oirs
Ge ograp his che
Verbreit ung
Ratt en,
M use
Eur opa, Amerika
(Nord- und S d),
Asien
Ratt en,
M use
W est- Afrika:
Ni ge ria, L iberia,
Gu in ea, Si er ra
Leone
Arg ent inien
Ratt en,
M use
Ratt en,
M use
Ratt en,
M use
Ratt en,
M use,
Fle der m aus
Venez uela
Bolivien
Bras ilien
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Arenaviridae:
Aufbau der Viruspartikel
(-)RNA Viren
“Arena”: Partikel sehen “sandig” aus, aufgrund von inkorportierten Ribosomen
Aus Molekulare Virologie, Modrow S, Falke D, Truyen U, 2. Auflage;
Abb. 16.8, S. 344
Molekulare Virologie
http://pathmicro.med.sc.edu/mhunt/arenavirus%20tacaribe.jpg
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Arenaviridae Proteine
Protein
Grösse
kD
Funktion
Lokalisation im
Virion
Modifizierung
Interaktionspartner
NP
60-68
Haupt
NukleokapsidProtein
Nukleokapsid
Kann
phosphorylier
t werden
Virale genomische
RNA
GPC
Vorläufer von
GP1 und GP2
GP1
40-46
Zellkontakt
Membran
assoziiert;
Spitze des
Stachels
N-Glykosyliert
GP2
GP2
35
Fusion mit
Zellmembran
Membran;
TransMembran
Domäne; Nterm. Domäne
nach aussen
N-Glykosyliert
GP1, NP,andere
GP2 Moleküle
(Bildung von
Homo-Tetramere
L
180-250
RNA-abhäng.
RNAPolym.
Nukleokapsid
Nicht bekannt
RNA; Weitere
Partner unbek.
Z
11
?
?
?
Bindet Zn 2+ RINGFinger Motiv
Arenaviridae verursachte Krankheiten bei Menschen:
(-)RNA Viren
Genus
Gruppe
Arena- AltweltViren
virus
NeuweltViren
Molekulare Virologie
HumanPathogene
Vertreter
(Beispiele)
Lymphozyt re
Choriomeningitis
Virus (LCMV)
Lassavirus
Juninvirus
Guanaritovirus
Machupoviren
Sabiavirus
Krankheit
Leichte
Grippehnliche
Erkrankung
Hemorrhagisches
Fieber
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
http://bepast.org/docs/photos/lassa%20fever/Lassa%20fever%20map%20west%20Africa.gif
(-)RNA Viren
Verbreitung
Tierreservoir)
Rattenart
Inkubationszeit:
Krankheit:
Symptome:
Mortalität
Molekulare Virologie
bis zu 3 Wochen;
hämorrhagisches Fieber
hohes Fieber, Halsschmerzen, Rachenentzündung, Schleimhautblutungen,
Hepatitis, Encephalitis
15-20%
http://www15.bnihamburg.de/bni/bni2/neu2/inc/forschunggruppen/forschunggruppen_pics/viro/LassaMastomys.jpg
Lassa Fieber
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Unterschiede:
Viren mit einzelsträngigem, segmentiertem RNA-Genom in
(-)RNA Viren
negativstrang-Orientierung
Arenaviridae
Bunyaviridae
Influenzaviridae
Gattungen
1
5
5
Genomsegmente
Ambisense Segm.
2
ja
3
nur Phleboviren
8
nein
Arboviren*
nein
ja
nein
Replikationsort
i.d. Zelle
Zytoplasma
Zytoplasma
Zellkern
Ausknospung
Zellmembran
Golgi-Membran
Zellmembran
*Arboviren: Arthropod borne viruses
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner
Gemeinsamkeiten:
Viren mit einzelsträngigem, segmentiertem RNA-Genom in
(-)RNA Viren
negativstrang-Orientierung
Behüllt;
Segmentierte Genome;
RNA-abhängige RNA Polymerase;
Cap-Snatching
Tier-Reservoirs
Molekulare Virologie
WS 2008/2009 Ruth Brack-Werner