Aufbau eines Viruspartikels
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Warum sich mit Viren befassen? • • • • • ubiquitäres Vorkommen riesige genetische Vielfalt wichtige Bestandteile von Ökosystemen Vektoren für die Gentherapie wichtige Werkzeuge der Molekularbiologie und Biotechnologie • Einsatz als Pestizide und Kampfstoffe etwas Terminologie... • virus, i n • Virus • Virion ursprünglich Gift, das Virus gesamtes infektiöses Prinzip Viruspartikel, überträgt die Infektion von Zelle zu Zelle Aufbau eines Viruspartikels rel. kleines Genom (DNA oder RNA) Kapsomere helikal Self Assembly ikosaedrisch (kubisch) Aufbau eines Viruspartikels „nackt“ ohne Lipidhülle mit Lipidhülle umhüllt Klassifikation nach Vermehrung und mRNA-Generierung: Art der Nukleinsäure im Viruspartikel Viruspartikel enthalten entweder • Einzelstrang-RNA mit Plus-Polarität (mRNA) • Einzelstrang-RNA mit Minus-Polarität • Einzelstrang-RNA mit ambisense-Polarität • Doppelstrang-RNA • Einzelstrang-DNA • Doppelstrang-DNA Wie entsteht virale m-RNA? Klassifikation nach Vermehrung und mRNA-Generierung: Baltimore-Schema „Biologische“ Klassifikation nach • Art der Nukleinsäure im Virion • Kapsidsymmetrie • Vorhandensein oder Fehlen einer Hülle • Genomarchitektur • Baltimore-Klasse • Vorhandensein oder Fehlen einer Virionpolymerase • Partikelgröße • Genomgröße „Klinische“ Klassifikation nach • Symptomatik, z.B. Durchfallserreger • Übertragungswege, z.B. Vektor-übertragene Infektionen • Vorkommen, z.B. Reiseerkrankungen • Patientenkolllektiv, z.B. opportunistische Erreger beim Immundefizienten Virusreplikation am Beispiel von Poliovirus Replikationszyklus am Beispiel von Poliovirus • Adsorption an Zelloberfläche, reversibler Schritt • Penetration ins Zytoplasma, irreversibler Schritt • Uncoating, Freisetzung des Genoms (ss + RNA = mRNA) • frühe Proteinsynthese (Polyprotein), Genom fungiert als mRNA • Genomreplikation • Synthese von ss - RNA (Matrize) • Synthese von ss + RNA • späte Proteinsynthese • Selfassembly neuer Viruspartikel • Ausschleusung, Zelltod Wesentliche Unterschiede zwischen Viren und anderen Mikroorganismen • obligat intrazelluläre Vermehrung (auch bei einigen Bakterienarten) • entweder DNA oder RNA als Träger der genetischen Information • kein zellulärer Aufbau • keine Vermehrung durch Zweiteilung • kein eigener Energiestoffwechsel (teilweise auch bei Chlamydien) • kein eigener Proteinsyntheseapparat Virusvermehrung im Labor • Versuchstier • Brutei • Zellkultur – Organkulturen – primäre Zellkulturen – permanente Zellkulturen • ausnahmsweise auch Zytoplasmaextrakten (Poliovirus) virusbedingter cytopathischer Effekt (CPE), lytische Infektion, Monolayer-Zellen Herpes simplex-Virus Typ 1 in menschl. Fibroblasten, 48h nach Infektion 5 0,5 durchschnittliche Anzahl von infektiösen Einheiten/Zelle 0,05 d1 d2 d3 Plaque-Assay: Herpes simplex-Typ 1 in Affennierenzellen (oben) bzw. Fibroblasten (unten) Virusnachweis im Labor • Virusisolierung, Anzucht auf Zellkulturen: Nachweis eines typischen cytopathischen Effekts • Antigennachweis (ELISA, IFT, Western Blot u.a.) • Nukleinsäurenachweis (PCR u.a.) • Elektronenmikroskopie – Zytologie, Histologie • Serologie, Nachweis virusspezifischer Antikörper (ELISA, IFT, Western Blot u.a.) – zelluläre Immunität (Zytokin-Release Assay) Grundlagen Virologie Was sollte man wissen.... • Was sind – wesentliche Unterschiede zwischen Viren und intrazellulären Prokaryoten? – charakteristische Schritte der Virusreplikation in einer Wirtszelle? • Wie können Viren klassifiziert werden? • Wie lassen sich Viren im Labor vermehren? • Wie kann die Virusvermehrung im Labor nachgewiesen werden?
