Adenoviridae

Adenoviridae
Adenoviridae/Parvoviridae
Davison AJ et al., 2003,
JGenVirol 84, 2895-2908;
Fig. 1
“Spezies”
Genera
Wirtsorgansimen:
B: Bovine
C: canine
D: duck
E :equine
F: fowl
Fr:frog
H: human
M: murine
O: ovine
P: porcine
Po: possum
Sn: snake
T: turkey
T: tree shrew
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus
Merkmale
Adenoviridae/Parvoviridae
Partikel:
Keine Behüllung; Ikosaeder.
Genom:
ds DNA: linear (36-48 kbp); umgekehrt sich wiederholende
Sequenzen an beiden Enden; 5’Enden verknüpft mit viralen
Proteinen;
Genom-Replikation:
Semikonservative DNA Replikation; virale DNA Polymerase;
Keine Okazaki Fragmente; Protein wirkt als Primer;
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus
Adenoviridae/Parvoviridae
RNA Splicing wurde erstmalig von P.A. Sharp und R.J. Roberts 1977
beschrieben; Nobel-Preis: 1993.
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 67, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 67-4
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Struktur von Adenoviren
Adenoviridae/Parvoviridae
Hexonprotein
Coreprotein
Pentonbasisprotein
VII
Coreprotein
Fiberprotein
√
http://pathmicro.med.sc.edu/mhunt/adeno-diag.jpg
Durchmesser ca. 80-110 nm; unbehüllt
http://www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/images/adenovirus.
gi
Molekulare Virologie
Ikosaedrische Struktur
20 Flächen, 12 Ecken;
252 Capsomere:
240 Hexone; 12 Pentone
12 Fiber
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus Genom-Struktur
Adenoviridae/Parvoviridae
“Quasi-zirkuläre”
Struktur der ds DNA
durch Interaktion der
5’ verknüpften
terminalen Proteine
“Pfannen-Stiel”
Struktur vermittelt
durch Basenpaarung
an beiden Enden
(umgekehrte sich
wiederholende
Sequenzen)
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen,
2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag,
Kap. 19l, Abb. 19.19.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirusgenom:
Leserahmen
Adenoviridae/Parvoviridae
Davison AJ et al., 2003, JGenVirol 84, 2895-2908; Fig. 1
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus:
Genom und Transkripte
Adenoviridae/Parvoviridae
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 67, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 67-3
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Sehr frühe (immediate early) virale Proteine
Adenoviridae/Parvoviridae
Transkriptionseinheit/
Protein
Modifikation/
Grösse (kD)
Funktionen
Zelluläre
Interaktionspartn
er (Bsp)
E1A
Phosphoryliert
40
Trans-Aktivator der Transkription früher
viraler Gene (E2.E3.E4) und zelluläre
Gene;
Immortalisierung; Transformation
(gemeinsam mit E1B)
TFIID (=TBP);
andere TFs
Phosphoryliert
26
Trans-Repressor; Immortalisation,
Transformation
Rb105;
Phosphoryliert
55
Transformation zusammen mit E1A;
Fördert Export von viralen mRNAs für
Translation von späten Proteinen vom
Zellkern zum Zytoplasma (zusammen mit
E4/34 kD)
p53
Phosphoryliert
20
Aktiv bei DNA Synthese; vermindert
zytopathogene Effekte
E1B
Molekulare Virologie
Rb105;
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Frühe (Early) virale Proteine (I)
Adenoviridae/Parvoviridae
Transkriptionseinheit
Modifikation/Grösse
(kD)
Funktionen
E2
E2A:
Phosphoryliert
72
Aktiv bei DNA Replikation; bindet Einzelstrang
DNA
E2
E2B:
80
Vorläufer des Terminalen Proteins;
Kovalent am 5’-Ende der viralen DNA gebunden;
“Priming” bei der Initiation der DNA Synthese;
E2
140
DNA Polymerase.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus-Genomreplikation (I)
Adenoviridae/Parvoviridae
Veresterung von Serin im TP (80kD
Vorläuferform) mit dCMP Rest
WW von TP-80kDa mit kovalent an 5’Ende des Genoms gebundenem TP55kDa.
Bildung des Initiationskomplexes;
Cytosin an TP-80 kDa hybridisiert mit
Guanin ; Verdrängung des an TP-55
kDa gebundenen Strangs; der
verdrängte Strang komplexiert mit
E2A;
Synthese des neuen Strangs.
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk,
Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum
Akademischer Verlag, Kap. 19l, Abb. 19.21a.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus-Genomreplikation (II)
Adenoviridae/Parvoviridae
Elongation;
DS mit
einem neuen
Strang
Mit E2A komplexierter Einzelstrang
(Elternstrang)
Synthese des zweiten Strangs
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Abb. 19.21b.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Frühe (Early) virale Proteine (II)
Adenoviridae/Parvoviridae
Transkriptionseinhei
t/Protein
Modifikation/Grösse
(kD)
Funktionen
E3
34
“Akzessorische Proteine”; Fördern persistente
Infektion;
E3
Glykosyliert
19
Verringerung der Anzahl MCH-I Moleküle auf der
Zelloberfläche;
E3
14,7
Reduziert die Empfindlichkeit für Zellyse durch
TNFα.
E3
10,4
Wirkt als Mitogen: Interagiert mit EGF Rezeptor
und fördert Proliferation der Zelle;
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Frühe (Early) virale Proteine (II)
Adenoviridae/Parvoviridae
Transkriptionseinheit
Modifikation/Grösse
(kD)
Funktionen
E4
34
Fördert Export von viralen mRNAs für Translation
von späten Proteinen vom Zellkern zum
Zytoplasma (zusammen mit E1B/55 kD);
Hemmt Export der zellulären mRNAs (host cell
shutoff)
E4
17
Interaktion und Aktivierung von E2F;
E4
14
Proteinkinase; Phosphorylierung von zellulären
(z.B. AP-1) und viralen (E1A) Proteinen;
E4
10
Bindung an Kernmatrix.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
1-4: Kontakt mit Rezeptor auf
der Zelloberfläche (z.B. CAR =
Coxsackie Adenovirus
Receptor) sowie mit KoRezeptor (Integrine);
Endozytose des Virus;
Transport von Proteinassoziierter DNA in den
Zellkern über Mikrotubuli;
5-8: Expression, Synthese und
KerinImport von E1A;
9-14: Induktion der
Synthese von Proteinen
für Genomreplikation;
Replikation des Genoms
15-18: Expression,
Synthese und
Kernimport von
Strukturproteinen
19-21: Zusammenbau
von Kapsiden; Proteaseabhängige Reifung der
Virione; Freisetzung der
Viruspartikel nach
Zerstörung der Zelle.
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,
Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 2.
Adenovirus-assoziierte Krankheiten:
Übertragung und Symptome
Adenoviridae/Parvoviridae
Übertragung:
über Aerosole, kontaminierte Gegenstände, Flüssigkeiten
(Schwimmbad!)
Symptome
•
Ca. 50% der Infektionen asymptomatisch;
•
Hauptsächlich Erkrankungen der Atemwege:
Erkältung, Bronchitis, Pneumonie
•
Fieber;
•
Gastroenteritis;
•
Bindehautentzündung;
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenovirus-assoziierte Krankheiten
Adenoviridae/Parvoviridae
Molekulare Virologie
Engler, 2005 www.microbio.uab.edu/Dental-Opt/
Lectures/engler102405.pdf Ruth Brack-Werner; SS 2011
Humane Adenoviren:
Serotypen
Molekulare Virologie
Engler, 2005 www.microbio.uab.edu/Dental-Opt/
Adenoviridae/Parvoviridae
Lectures/engler102405.pdf Ruth Brack-Werner; SS 2011
Übertragungswege von Adenoviren
Adenoviridae/Parvoviridae
Molekulare Virologie
Engler, 2005 www.microbio.uab.edu/Dental-Opt/
Lectures/engler102405.pdf Ruth Brack-Werner; SS 2011
Verlauf der Adenovirus Infektion
Adenoviridae/Parvoviridae
Molekulare Virologie
Engler, 2005 www.microbio.uab.edu/Dental-Opt/
Lectures/engler102405.pdf Ruth Brack-Werner; SS 2011
Adenoviren: Zusammenfassung
Adenoviridae/Parvoviridae
1.
2.
Viruspartikel:
1.
unbehüllt;
2.
enthalten lineare doppelsträngige DNA Moleküle (30-36 kbp)
Virale Proteine:
1.
≥ 9 Strukturproteine;
2.
Mehrere Proteine für die Regulation der viralen Expression (transkriptionell
und post-transkriptionell); transformierende Proteine; DNA Polymerase;
Terminales Protein mit dem 5’ Ende der viralen DNA verknüpft, dient als
Primer für die Replikation der DNA.
3.
Virale Expression
1.
Mehrere Promoteren
2.
Mehrere mRNAs; Bildung durch alternatives Splicing (Entdeckung an
Adenovirus)
4.
Human-pathogene Vertreter verursachen, Bindehautentzündung,
Erkältungen, Magen/Darm Störungen
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Parvoviridae
Adenoviridae/Parvoviridae
Mensch
Mensch
http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/335/Parvoviruses.html
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Parvoviridae
Adenoviridae/Parvoviridae
Dependoviruspartikel:
Ca. 20 nm Durchmesser
Adenoviruspartikel:
Ca. 90 nm Durchmesser
http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/335/Parvoviruses.html
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Parvoviridae: Genom
Adenoviridae/Parvoviridae
Lineare einzelsträngige DNA;
4860 Basen (AAV-2) bis 5600 Basen (Parvovirus B19);
Palindromische Sequenzabschnitte an beiden Enden:
Ermöglichen die Bildung von Haarnadelförmige Strukturen an
beiden Enden bzw. die Faltung des Genoms in eine
Pfannenstielstruktur;
http://www.tulane.edu/~dmsander/WWW/335/Parvoviruses.html
Molekulare Virologie
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum
Akademischer Verlag, Kap. 20.1, Abb. 20.2.
Ruth Brack-Werner; SS 2011
AAV Gene
Adenoviridae/Parvoviridae
2 ORFs: 6 mRNA Spezies (3 verschiedene Promotoren; Alternative
splice sites)
http://hvd.ens-lyon.fr/human_virology_dpt/teams/gs_aav/pr_aav/fp_aav
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Parvovirusproteine
Adenoviridae/Parvoviridae
Proteine
Grösse (kD)
B19
AAV-2
VP1
VP2
VP3
83
58
NS1
Rep78
71
NS2
Rep68
11
Rep52,Rep40
-
Funktionen
87
62
73
Kapsidproteine
78
Helikase, ATP-ase, Endonuklease, Transaktivator;
Helikase, Endonuklease, Transaktivator,
Tumorsuppressor, Genomintegration
68
?
Helikase, Endonuklease, Transaktivator,
Tumorsuppressor*, Genomintegration
52, 40
Im Zytoplasma; Helikase; Verpackung der DNA
*Fördert Apoptose; Stabilisiert RB105/E2F Komplexe
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Parvovirus:
Genomreplikation
(Modell)
Adenoviridae/Parvoviridae
Auffaltung durch Helikaseaktivität
von NS1/Rep78
Trs: terminal resolution site;
Erkennungssequenz für Spaltung durch NS1/Rep
78 Endonuklease
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen,
2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap.
20.1, Abb. 20.2.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
AAV: Latente
Phase
Adenoviridae/Parvoviridae
1.-3. Eintritt des Virus; Einzelstrang
Genom in d. Zellkern;
4. Synthese von Doppelstrang DNA;
5. Transkription am P5 Promoter;
6. Synthese von Rep 78;
7. Rep78 UNTERDRÜCKT die weiteren
Promotoren;
8. Rep 78 fördert die Integration von
mehreren Virus-Genomkopien in
19q13.3qter;
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,
Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 11.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
AAV: Produktive
Replikation
Adenoviridae/Parvoviridae
9. Infektion m. Adenovirus (= Helfervirus);
10. Synthese der Adenovirus “early”
Genprodukte, die für die AAV Replikation
nötig sind; (E1a, E1b, E2a, E4)
11. “Rescue” des AAV-Genoms;
12. E1A aktiviert den P5 Promoter und die
Synthese von Rep78;
13. Rep 78 aktiviert die anderen Promotoren
und die Synthese der weiteren Proteine;
14. Replikation der AAV-DNA;
17. Kapsidproteine werden in den Zellkern
transportiert und assoziieren dort
miteinander;
18. Verpackung der einzelsträngigen DNA
in das Kapsid;
19. Zusammenbau des Partikels.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,
Pathogenität von Parvovirus B19
für Menschen
Adenoviridae/Parvoviridae
Übertragung: Virus wird über Speichel ausgeschieden; Übertragung
durch Tröpfcheninfektion oder kontaminierte Blutkonserven;
Verursacht Ringelröteln; Bei infektion von Schwangeren kann es zur
schweren Schädigung des Fötus kommen;
Symptome: Fieber, Gliederschmerzen, Ausschlag; bei Erwachsenen
Entzündung der Gelenke;
Vermehrt sich in erythroide Vorläuferzellen;
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Pathogenität von Parvovirus B19
für Menschen
Adenoviridae/Parvoviridae
http://www.stanford.edu/group/virus/parvo/2005/B19.html
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2011
Parvoviren: Zusammenfassung
Adenoviridae/Parvoviridae
1.
2.
Viruspartikel:
1.
unbehüllt;
2.
enthalten lineare einzelsträngige DNA Molek. (4,8 – 5,6 kb)
Virale Proteine:
1.
2 Strukturproteine
2.
Mehrere Nichtstrukturproteine: Funktionen bei der Regulation der
viralen Expression (Transkription) und DNA Replikation
3.
4.
Expression
1.
1 bis 3 Promotoren
2.
Mehrere mRNAs; Bildung durch alternatives Splicing
3.
2 Leseraster
Besonderheiten: Dependoviren können nur in Adenovirus-infizierten Zellen
replizieren; AAV: Integration am spez. Lokus für Latenz
5.
Human-Pathogene Vertreter: Parvovirus B19 (Erythrovirus) verursacht
Molekulare Virologie
Ringelröteln
Ruth Brack-Werner; SS 2011