Jetzt unabhängige Virusfamilie mit 13 Mitgliedern

Polyomaviridae
Transformation/Polyomavirus
Taxonomie
Ehemals Unterfamilie der Papovaviridae;
Jetzt unabhängige Virusfamilie mit 13 Mitgliedern
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Mitglieder der Polyomaviridae
Molekulare Virologie
Virus
Wirt
Polyomavirus (PyV)
Maus
K-Papovavirus (KPV)
Maus
Simian Virus 40 (SV40)
Rhesus Affe
Lymphotropic Papovavirus
(LPV)
Afrikanische Grüne
Meerkatze
Simian agent 12 (SA12)
Pavian
Stump-tailed macaque
virus (STMV)
Makake
BK Virus
Mensch
JC Virus
Mensch
Budgerigar fledgling
disease virus
Vogel
Rabbit kidney vacuolating
virus (RKV)
Kaninchen
Hamster Papovavirus
Hamster
Transformation/Polyomavirus
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Entdeckung der Polyomaviren
Transformation/Polyomavirus
Maus Polyomavirus: entdeckt 1953 von Ludwig Gross
bei Untersuchungen zur Übertragung von murinen Leukämien
SV4O: entdeckt 1960 von Sweet and Hillemann
in Nierenzellen aus der Grünen Afrikanischen Meerkatze.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Gemeinsame Merkmale der Polyomaviren
Transformation/Polyomavirus
1. Genom: Ringförmiges ds-DNA Molekül (Minichromosom!); ca. 5000
Bp; Ähnliche Genom-Organisation
2. Vermehrung: sehr enges Wirtsspektrum:Vermehrung
hauptsächlich in Epithelzellen und Fibroblasten;
3. Unbehüllt: Resistent gegen Lösungsmittel;
4. Maligne Transformation von Zellen in Kultur;
5. Verursachen nicht Tumore in ihren natürlichen Wirten (z.B. SV40 in
Rhesus Affen).
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Einige wichtige Entdeckungen der Zellbiologie,
die an Polyaomviren gemacht wurden. Transformation/Polyomavirus
1. Supercoiled DNA
2. Chromatin/Nucleosomen
3. Ursprung der DNA Replikation bei Eukaryonten
4. Enhancer
5. Promoter-Organisation (TATA Box)
6. Alternatives Splicing
7. p53
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Struktur von Maus Polyomavirus-Partikel
Transformation/Polyomavirus
VP1: bildet 72 Pentamere, bestehend aus
je 5 Moleküle VP1;
VP1 ist das einzige nach aussen
gerichtete virale Strukturprotein;
VP1 bindet an Oligosaccharide mit SialylSäureresten auf der Zelloberfläche
Jedes VP1 Pentamer ist mit einem
Molekül VP2 oder VP 3 verbunden.
Graphische Nachbildung eines
Viruspartikels: Durchmesser ca. 45 nm
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 41, Lippincott, Williams
and Wilkins, 2002 Fig. 63-1c
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Struktur des Polyomavirus-Genoms
Transformation/Polyomavirus
Nukleosomen:
Enthalten Histone
Ringförmige Supercoiled DNA
(= Eipsom)
Nukleosomenfreie Region
SV 40
“Minichromosom”
Elektronen Mikroskopische Aufnahme von SV40 DNA
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 41, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-1a, b
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Verlauf der SV40 Replikation
Transformation/Polyomavirus
Idealisierte zeitliche Abfolge
T-Antigen
Virale Genome
freigesetzte
Viruspartikel
Zelluläre DNA
Synthese
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-5
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Zelluläre Rezeptoren für Polyomaviren
Transformation/Polyomavirus
Virus
Rezeptor
Moleküle/Zelle
Zell-Tropismus
Polyomavirus (PyV)
N-verknüpfte
Glykoproteine mit SialylSäure-Resten
25.000
Weit verbreit
Simian Virus 40 (SV40)
MHC Klasse I Proteine
90.000
Weit verbreitet
Lymphotropic Papovavirus
(LPV)
O-verknüpfte
Glykoproteine mit
Sialylsäure-Resten
1.800
B-Lymphozyten
BK Virus
Glykolipid mit SialylsäureResten
unbekannt
Weit verbreitet
JC Virus
N-verknüpfte
Glykoproteine mit SialylSäure-Resten
50.000
Oligodendrozyten,
Astrozyten, BLymphozyten
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Sialylsäuren
http://www.bme.jhu.edu/~kjyarema/monosaccharides/natural%20si
alic%20acids/natural%20sialic_acids.htm
Transformation/Polyomavirus
Molekulare Virologie
Haüfigste Form der
Sialylsäure beim
Menschen
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Transformation/Polyomavirus
http://www.bme.jhu.edu/~kjyarema/monosaccharides/natural%20si
alic%20acids/natural%20sialic_acids.htm
Sialylsäuren sind weitverbreitet auf
Zelloberflächen
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Replikationszyklus
Replikationszyklus
Polyomaviren
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,
Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 16.
Expression von SV40 Proteinen:
Transformation/Polyomavirus
Strategien zur maximalen Nutzung des Genoms
1. Eine Region zur Regulation von verschiedenen Prozessen;
2. Multi-funktionelle virale Regulationsfaktoren;
3. Alternatives Splicing;
4. Multi-cistronische mRNAs;
5. Nutzung von mehreren Leserastern;
6. Zeitliche Koordinierung von Expressionsphasen.
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Das SV40 Genom
Synthese viraler
Genome
Early
Late
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-2
Die Regulatorische Region des SV40-Genoms
Transformation/Polyomavirus
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-3a
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Eigenschaften des SV40 T-Antigens
Transformation/Polyomavirus
1. Sequenzähnlichkeiten zu T-Antigenen aus anderen
Polyomaviren verschiedener Viren;
2. Post-translationelle Modifikationen:
1. Phosphorylierung;
2. 0-Glykosylierung ;
3. Poly-ADP-Ribosylierung;
4. Acetylierung am Amino-terminus;
3. Nukleäre Lokalisation;(NLS)
4. 5 x 105 bis 5x106 Moleküle pro lytisch infizierte Zellen
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Funktionen des SV40 T-Antigens
Transformation/Polyomavirus
1.
2.
3.
Optimierung der Zelle für die Virusvermehrung:
1.
Vorantreiben des Zellzyklus bis zur S-Phase:Befreiung von E2F
2.
Verhinderung der Apoptose: Sequestrierung von p53
Transkriptionsregulation:
1.
Autoregulation (Effekt Konzentrationsabhängig);
2.
Aktivierung der späten Transkription
DNA-Replikation:
1.
Fördert die Entwindung der DNA Stränge;
2.
Rekrutierung von DNA Polymeraseα-Primase für die Synthese der OkazakiFragmente und die DNA Polymerase δ für die Verlängerung der
neusynthetisierten DNA Stränge;
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Domänenstruktur des T-Antigens
Transformation/Polyomavirus
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-6a
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Polyomaviren bei Menschen
Transformation/Polyomavirus
BK-Virus im Urin
JC-Virus im infizierten Oligodendrozyten im Gehirn
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 64, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 64-1
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
JC-Virus und BK-Virus Genome
Transformation/Polyomavirus
Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 64, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 64-2
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Merkmale der JC- und BK-Virus Infektion
Transformation/Polyomavirus
1. Infektion: in der frühen Kindheit
2. Persistenz: Nierenepithel; Lymphozyten; Knochenmark (JC-Virus)
3. Pathogenes Potential: Hauptsächlich bei Immun-Supprimierten
Personen
1. BK-Virus?
2. JC-Virus: PML Progressive multifokale Leukoenzephalopathie
4. Onkogenes Potential:
1. Maligne Tumore in Nagetieren (JC und BK Virus);
2. Maligne Gehirntumore in Neuweltaffen nach Inoculation direkt in
den Schädel (lange Inkubationszeit);
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Progressive multifokale Leukoenzephalopathie
Transformation/Polyomavirus
(PML)
1. Demyelinisierungs-Herde im Gehirn durch den Tod von
infizierten Oligodendrozyten;
2. Neuropathologie: Multifokale Plaques: enthalten u.a. Makrophagen,
Astrozyten mit anomalen Morphologien, veränderte
Oligodendrozyten
3. Klinisches Erscheinungsbild: Muskelschwäche, Geh-,
Sehschwierigkeiten, Lähmungen, kognitive Störungen (“Demenz”).
4. Überlebenszeit: Wenige Monate bis zu einem Jahr nach Auftreten
von Symptome;
5. Diagnose: endgültige Diagnose nur durch Nachweis von DNA in
Gehirnmaterial;
Virologie
6.Molekulare
Behandlung:
deutliche Besserung durch HAART
Ruth Brack-Werner; SS 2008
Transformation/Polyomavirus
Molekulare Virologie
Ruth Brack-Werner; SS 2008