Tumorigene Viren
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Infos zur Virologie und Zellbiologie: Internet http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi Molekulare Virologie Transformation/Polyomavirus Ruth Brack-Werner; SS2011 Infos zur Virologie und Zellbiologie: Internet http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi Molekulare Virologie Transformation/Polyomavirus Ruth Brack-Werner; SS2011 Infos zur Virologie: Internet Transformation/Polyomavirus Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Infos zur Virologie und Zellbiologie: Weitere Bücher Transformation/Polyomavirus Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 VORLESUNGSPLAN Transformation/Polyomavirus Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 VORLESUNGSPLAN Transformation/Polyomavirus Logindaten für die Skripten http://www.helmholtz-muenchen.de/en/viro/seminars-and-teaching/index.html LogIn daten: Ben.: student-viro1 PW: viro-rbw RBW: AB: HN: BK: Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner: Armin Baiker: Hans Nitschko: Bettina Kempkes [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Ruth Brack-Werner; SS2011 Beteiligung von Viren an Krebserkrankungen Transformation/Polyomavirus (1) Alleinige Auslöser: Infektion ist ausreichend für die Tumorentstehung Beispiel: Rous Sarcoma Virus (2) als Cofaktoren (häufiger): Infektion von der Zelle ist Voraussetzung für die Tumorentstehung aber nicht ausreichend. Beispiele: HBV, SV40, HPV, HIV Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Beispiele für Tumor-auslösende RNA Viren Transformation/Polyomavirus Retroviridae RSV, MSV, MuLV; SSV/SSAV; HTLV Verschiedene Tumore, Leukämien und Sarkome Flaviviridae Hepatitis C Virus Leberkarzinome Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Beispiele für Onkogene DNA-Viren Transformation/Polyomavirus Adenoviridae Adenovirus Hepadnaviridae Papillomaviridae Hepatitis B Virus Epstein Barr Virus HPV 16, -18 Polyomaviridae SV40 Herpesviridae Molekulare Virologie Verschiedene solide Tumore Leber-Karzinome B-Zell Lymphome Cervix Karzinom Verschiedene solide Tumore Ruth Brack-Werner; SS2011 Krebserkrankungen beim Menschen mit virale Beteiligung Transformation/Polyomavirus Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Beispiel für die virus-assoziierte Onkogenese Transformation/Polyomavirus (Viren als Co-Faktoren) HIV-assoziierte Tumorerkrankungen •Kaposi Sarkom: maligne Erkrankung des Gefäss-Systems; Mischung von Endothelzellen und inflammator. Zellen; •AIDS-related lymphomas (ARL); Non-Hodgkin’s Lymphome; in erster Linie B-Zell-Ursprung; oft EBV oder HHV-8 positiv Burkitt’s Lymphom; Diffuses gross-zelliges B-Zelllymphom (DLBCL); Primäres ZNS-Lymphom (PCNS) •Cervixkarzinom; Gebärmutterhalskrebs; Epithelzellen Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Beispiel für die virus-assoziierte Onkogenese Transformation/Polyomavirus Kaposi Sarkom (assoziiert mit HIV) Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Burkitt‘s Lymphoma Transformation/Polyomavirus Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Burkitt‘s Lymphoma Transformation/Polyomavirus From: Endemic Burkitt's lymphoma: a polymicrobial disease? Rosemary Rochford, Martin J. Cannon & Ann M. Moormann Nature Reviews Microbiology 3, 182-187 (February 2005) Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Einige gemeinsame Eigenschaften der onkogenen Zell-Transformation durch Viren 1. Transformation/Polyomavirus Infektion führt nicht zum Zelltod; 2. Einmalige Infektion der Zelle ausreichend für ihre Transformation (“single-hit” Mechanismus); 3. Persistente Infektion; Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Zelltransformation durch Retroviren Transformation/Polyomavirus Transduzierende Viren; Übertragen ein Onkogen; Nicht-transduzierende Viren; Enthalten selber kein Onkogen; Transformation ist auf die Beeinflussung der Expression von zellulären Tumor-assoziierten Genen zurückzuführen. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Zelltransformation durch Retroviren: Retroviren mit Onkogenen Transformation/Polyomavirus Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Fig. 7.7. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Zelltransformation durch Retroviren: Transformation/Polyomavirus Funktionen von transduzierten Onkogenen Growth factor Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Table 7.6. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Zelltransformation durch Retroviren: Aktivierung der Onkogen-Expression durch integrierte Retroviren Transformation/Polyomavirus Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Fig. 7.14. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Transformierte Zellen Transformation/Polyomavirus Mögliche Eigenschaften 1. Immortalisation; 2. Morphologische Veränderungen; 3. Verminderte Abhängigkeit von Wachstumsfaktoren; 4. Können bei Nährstoffmangel nicht in die Ruhephase eingehen; 5. Können “ Foci” (= Zellhaufen) bilden; 6. Wachstum ohne Anheftung möglich; 7. Tumorinduktion in Versuchtstieren; Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Virus-transformierte Zellen Transformation/Polyomavirus Beispiel: Rous sarcoma virus infizierte und transformierte Hühnerzellen Focus A Übereinander wachsende Zellen in Focus A Focus C Normale und transformierte Zellen in Focus C Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 18.2. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Tumor-Induktion durch DNA Viren Transformation/Polyomavirus Persistente Virus-Infektion; • Persistenz des viralen Genoms durch Integration in das Wirtszellgenom (z.B. Polyomavirus) oder extrachromosomal als Episom (z.B. EBV); • Expression von viralen Genprodukten; • Transformation ist ein seltenes Ereignis. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Mechanismen der onkogenen Zelltransformation I. Transformation/Polyomavirus Dauerhafte Aktivierung von zellulären SignalTransduktionswegen; II. Eingriff in die Zellzyklus-Kontrolle; III. Verhinderung der Apoptose. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions WegenTransformation/Polyomavirus Aktivierung von Tyrosin-Kinasen: Beispiel c-Src Myristyl-Kette P X v-src Membranverankerung Kinase Aktivität Interktionen mit Protein-Partnern SH3: Partner mit Prolin-reichen Sequenzen SH2: Partner mit Phosphotyrosine-haltigen Sequenzen Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 18.9A. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Transformation/Polyomavirus De-Aktiverung durch Phosphorylierung von Y527 Inaktive Konformation: Zusammengehalten durch Interaktion von dem phospyhorylierten Tyrosine 527 mit der SH2 Domäne von c-Src. Aktivierung: Bindung von Liganden an SH2 bzw. SH3 Domänen; Autophosphorylierung von Y416; Dephosphorylierung von Y527D Martin GS. The hunting of the src. 2001. Nature Reviews Molecular Biology 2, 467-475 Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions WegenTransformation/Polyomavirus Mechanismen zur dauerhafte Aktivierung c-Src: • Beispiel RSV: Transduktion eines Genes das für ein dauerhaft aktiviertes Src-Analog kodiert (v-Src). Martin GS. The hunting of the src. 2001. Nature Reviews Molecular Biology 2, 467-475 Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions WegenTransformation/Polyomavirus Dauerhafte Aktivierung von c-Src durch Polymavirus middleT-Antigen: Rekrutiereung von Pp2 A an c-Src; Protein Phosphatase 2a => Dauerhafte Aktivierung; Phosphorlyierung von mT durch c-src; Bindung von zellulären Protein an mT, die Signal-Transduktionskaskaden auslösen. Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 7.16. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Transformation/Polyomavirus Simulation von aktivierten Rezeptoren für extrazelluläre Signale Beispiel: LMP-1 (Latent Membrane Protein 1) von EBV Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 LMP-1 induziert verschiedene Signal-Transduktion Wege Transformation/Polyomavirus LMP-1 (Oligomerisiert) CTAR:- C-terminal activating region of LMP-1 Traf: Tumor necrosis factor receptor associated protein JAK: Janus kinase Tradd: Traf adaptor JNK: Jun N-terminal kinase IkB: Inhibitor of kappa B NFkB: Nuclear factor kappa B STAT: signal transducer and activation of transcription AP-1: Activator protein Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 18.13. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Transformation/Polyomavirus Chung JY et al., 2002. J Cell Sci 115, 679-688 Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (II) Eingriff in die Zellzykluskontrolle Transformation/Polyomavirus Der Zellzyklus Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 7.4. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Zellzykluskontrolle: Zyklin/Kinase Komplexe Transformation/Polyomavirus Cyclin B+ cdk2 Zyklin = regulatorische Untereinheit Cyclin A+ cdk2 Zyklinabhängigen kinase = katalytische Untereinheit Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 7.5. Mitogene: Wirksam in der G1 Phase bzw. in Go, wo sie den Eintritt in den Zellzyklus bewirken; Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (II) Inaktivierung von Tumor-SuppressorTransformation/Polyomavirus Proteinen; Rb Protein Eigenschaften des RbProteins 1. Tumor-Suppressor-Protein 2. Im hypo-phosphorylierten Zustand bindet Rb den Transkriptionsfaktor E2F und hemmt die Transkription von E2F-abhängigen Genen; 3. Die Phosphorylierung von Rb durch Zyklin D/Kinasen führt zur Freisetzung von E2F; 4. E2F aktiviert die Expression von verschiedenen Genen: 1. Zykline/Kinasen zur weiteren Phosphorylierung von Rb; 2. Gene für die DNA Synthese und Mitose; 3. E2F Gen Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (II) Freisetzung von an Rb Protein gebundenes E2F durch virale Proteine Transformation/Polyomavirus Abbau von Rb-E2F Komplexen durch SV40 T-antigen Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Fig. 7.19B. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (II) Funktionelle Domänen des Rb Proteins Transformation/Polyomavirus Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 18.16B. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (II) Weitere virale Mechanismen zur Inaktivierung von Rb Transformation/Polyomavirus Förderung der Phosphorylierung von Rb durch Erhöhung des Pools an Zyklin/Kinasen 1. HHV-8 v-Cyclin: • Virus-kodiertes Zyklin; Homolog von Zyklin D2; • Bindet nur sehr schwach an Zyklin-Inhibitoren. 2. HPV E7: • Bindet und inaktiviert den G1 Zyklin-Inhibitor p21Cip1 Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (III) Hemmung der Apoptose: Inaktivierung Transformation/Polyomavirus von p53 1. Entdeckung auf Grund seiner Bindung an SV40 LT-Antigen; 2. Sensor für Genom-Schäden/Veränderungen; 3. Am häufigsten mutiertes Gen in menschlichen Tumoren; 4. Protein ist in normalen Zellen sehr kurzlebig (Bindung von Mdm-2 katalysiert die Ubiquitinylierung und fördert damit den Abbau von p53 durch Proteasomen); 5. Wird stabilisiert durch Bindung von anderen Proteinen (z.B. Atm) bei Doppelstrang-Brüchen bzw. bei der DNA-Reparatur 6. Transkriptionsfaktor; wirkt als Tetramer; Aktiviert die Expression von Genen die den Zellzyklus anhalten (z.B. den Zyklin-Inhibitor p21Cip1) oder die Apoptose induzieren; Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (III) p53 Struktur Transformation/Polyomavirus DNA Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 18.19. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (III) Mechanismen zur Inaktivierung von Transformation/Polyomavirus p53 durchs virale Proteine Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 7.25. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (III) Mechanismen zur Inaktivierung von Transformation/Polyomavirus p53 durch virale Proteine 1. Beschleunigung des Abbaus von p53 (HPV E6, Adenovirus E1B + E4); 2. Sequestrierung in inaktive Komplexe (SV40 LT); 3. Veränderung der Funktion von p53 durch Interaktion mit viralem Protein (z.B. Bindung führt dazu, dass p53 die Transkription unterdrück, anstatt sie zu aktivieren). Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Diversität der Mechanismen der Transformation durch Viren Transformation/Polyomavirus Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Table 7.8. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Diversität der Mechanismen der Transformation durch Viren Transformation/Polyomavirus Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Fig. 7.14. VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Table 7.8 Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Zusammenfassung: Tumorigene Viren Transformation/Polyomavirus •Viren mit tumorigenem Potential: RNA Viren: z.B. Retroviren DNA Viren:z.B. Papillomaviren •Voraussetzung: persistente (= dauerhafte) Infektion •Onkogene in Viren: Retroviren: können modifizierte zelluläre Onkogene übertragen; DNA Viren: Kodierungssequenzen für virale Proteine zur Optimierung der Virusreplikation; •Mechanismen der Zelltransformation durch DNA Viren: Dauerhafte Aktivierung von Signaltransduktionswegen; Eingriff in die Zellzykluskontrolle (RB-Protein) Verhinderung der Apoptose (p53) Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 Transformation/Polyomavirus Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 LMP1 simuliert den TNF-Receptor 1 Transformation/Polyomavirus TNFα TNF-receptor 1 LMP1 TRAFs RIP RIP TRAF2 TRADD Anti-apoptotic pathways Survival Transformation Molekulare Virologie TRADD Apoptosis, necrosis Survival Ruth Brack-Werner; SS2011 Arnd Kieser, AG Signal Transduction, Dept. Gene Vectors, HelmholtzZentrum (II) Regulation von E2F durch Rb Transformation/Polyomavirus Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 7.18B Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011 (III) Regulation der Stabilität und Aktivität von p53 Transformation/Polyomavirus DNA Principles of Virology, 2009. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM; 3rd Ed., Vol2, ASM Press. Fig. 7.19B. Molekulare Virologie Ruth Brack-Werner; SS2011
