Sendai Virus - kempf.dcb.unibe.ch
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18.05.2009 Sendai Virus Paramyxovirus Judith Schranz Inhalt • das Sendai Virus • das Fusions-Protein • die Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion 1) HN-Protein Bindung an Rezeptor 2) Aktivierung des F-Proteins → 2 Modelle 3) Membranfusion •Fragen? F ? 1 18.05.2009 Das Sendai Virus HN Protein F-Protein •Ein Paramyxovirus (Mumps, Masern) •Murines M i P Parainfluenza i fl virus i T Typ 1 •(-)ssRNA •Helikal, behüllt •Spikes: Hämagglutinin/Neuraminidase (HN-) Protein, Fusionsprotein (F-Protein) •Krankheit: Infektion der Atemwege in Mäusen, Hamster Ratten Hamster, ⇒ Zellinvasion: durch Membranfusion das Fusions-Protein (I): •Ein virales Glykoprotein •ein Trimer •Jedes Monomer F-Proteins besteht aus zwei Untereinheiten: F1 und F2 ⇒ gehen aus dem F0-Precursorprotein hervor ⇒ sind über Disulfidbrücken verbunden ⇒ F1 verankert das F-Protein in Membran ⇒ nur in gespaltenem Zustand fusionsaktiv (fusion primed) 2 18.05.2009 das Fusions-Protein (II): Struktur der Ektodomäne (extrazelluläre Domäne): •membranständige Stammregion •eine anschließende Halsregion •eine distale Kopfregion. • stabile Assoziation von heptad repeat Sequenzen (stäbchenförmige Heterotrimer) mit fusionsaktiver F1 Untereinheit Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion 1. Schritt: HN-Protein Bindung an Rezeptor • Wirtsrezeptor: sialinsäurehaltiger, zellulärer • Hämagglutinin/Neuraminidase: Glykoprotein ⇒ Kontakt der Virushülle mit Zellmembran ⇒ Anhaftung des Virus 3 18.05.2009 Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion 2. Schritt: Aktivierung des F-Proteins Rezptorbindung des HN-Proteins bewirkt Strukuränderung am hydrophoben Bereich der HN-Protein Oberfläche. ⇒ Konformationänderung aktiviert d F das F-Protein. P t i Abb. HN-Protein komplexiert mit Inhibitor an Sialinsäure Bindungstelle. Rot: Konformationsänderung Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion 2. Schritt: Aktivierung des F-Proteins 2 Modelle: In beiden Fällen verhindert die physikalische Interaktion zwischen dem HN- und F-protein die Konformationsänderung d F des F-Prtoeins P i b bevor d das HN-Protein an seinen Rezeptor binded. 4 18.05.2009 Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion 3. Schritt: Membranfusion Konformationsänderung des HN-Proteins durch Rezeptorbindung löst Aktivierung des F-Proteins zur Membranfusionierung aus: ⇒ Annahme: F-Protein macht Konformationsänderung, wobei die hydrophobe Fusionssequenz der F1 Untereinheit exponiert wird. ⇒ Die Membranfusion Initiierung wahrscheinlich durch Einbau des hydrophoben y p F1 N-Terminus ((20 AS)) in die Wirtsmembran. ⇒ hydrophobe Interaktion bei neutralem pH ⇒ F-Protein verbindet die beiden Membrane durch Bildung einer coiled-coil Struktur zwischen den beiden heptad repeat Regionen Quellen: • Toru Takimoto, Garry L. Taylor, Helen C. Connaris, Susan J. Crennell, and Allen Portner: Role of the Hemagglutinin-Neuraminidase Protein in the Mechanism of Paramyxovirus-Cell Paramyxovirus Cell Membrane Fusion Fusion. 2002 2002. Journal of Virology Virology. 76 (24) (24). • Dick HoekstraS, Karin Klappe, Hettie Hoff, and Shlomo Nirg: Mechanism of Fusion of Sendai Virus: Role of Hydrophobic Interactions and Mobility Constraintosf Viral Membrane Proteins. 1988. Journal of Biological Chemistry. 264 (12). • Steven L. Novick and Dick Hoekstrat: Membrane penetration of Sendai virus glycoproteins during the early stages of fusion with liposomes as determined by hydrophobic photoaffinity labeling. 1988.Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 85. • web.fu-berlin.de/fzem/proteine/viraleproteine/pics/f p p p _p protein_em_vs_modell 5 18.05.2009 Fragen??? 6 Humanes Adenovirus 19.05.2009 Simone Rufener Das Virus I Name: 1953 Isolation aus menschlichen Rachenmandeln (Adenoiden) Familie: Adenoviridae Genus: Mastadenoviridae Einteilung: 51 humane Serotypen, können weiter in 6 Untergruppen (A-F) eingeteilt werden Das Virus II Erkrankung: Hauptsächlich Infektionen des Respirationstrakts und der Augen, ist jedoch Serotyp abhängig Symptome der Atemwegserkrankungen: von einfacher Erkältung über akute Bronchitis bis zur Pneumonie Es bestehen starke serotypenspezifische Unterschiede bezüglich Zelltropismus und Schweregrad der klinischen Manifestation Nutzen: Einsatz in der Krebstherapie wie in der Gentherapie Können als genmanipulierte Vakzine dienen Das Virus III Genom: dsDNA, linear, 36 bis 38 kb Virion: Unbehüllt, ikosahedral, 80 bis 90 nm, 252 Kapsomere (240 Hexone und 12 Pentone), 12 Fiberproteine W.C Russell, Journal of General Virology (2009), 90, 1-20 Klassischer Infektionsweg Serotypen 2 und 5, Subgruppe C P.L. Leonard and R.G. Crystal, Advanced Drug Delivery Reviews (2007), 59, 810-821 DNA Verpackung und Virus Assembly I Initiation der Verpackung IVa2, L152/55 kDa und ein unbekanntes, virusspezifisches Protein binden an die Verpackungs-Domäne (Serien von repetierten AT-reichen Sequenzen) Ad5 Verpackungs-Domäne, 200-400 Nukleotide vom linken Terminus entfernt P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35 DNA Verpackung und Virus Assembly II Procapsid Bildung Interaktion von Genom inklusive Verpackungs-Proteinen mit Struktur- und nicht Strukturproteinen P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35 DNA Verpackung und Virus Assembly III Encapsidation der viralen DNA ins Procapsid Verpackung des viralen Genoms durch einen Verpackunsmotor ins noch unreife Viruspartikel durch den Portalkomplex (Verläuft ähnlich wie bei Bakteriophagen) P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35 DNA Verpackung und Virus Assembly IV Reifung des Viruspartikels Substrate der viralen Protease werden geschnitten und das reife Virion wird gebildet Zelllyse und Freisetzung der reifen Viruspartikel P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35 IVa2 und L152/55 kDa Protein Iva2: Funktion in der späten Transkription und DNA Verpackung IVa2 und L152/55 kDa Protein: wichtig bei Initiation der Procapsidbildung (Null Mutante: wenig bis keine Viruspartikel) ATP-abhängigen DNA Inkorporation (Null Mutante: leere Partikel) Verpackung ähnlich wie bei DNA Bakteriophagen -> ATPase nötig -> Ist IVa2 die ATPase des Verpackungsmotors? P. Ostapchuk und P. Hearing, Okt. 2008: IVa2 bindet ATP L152/55 kDa Protein ev. nötig für ATPase Aktivität Fragen Referenzen Ostapchuk, P. and Hearing, P. (2005) Control of Adenovirus Packaging. J Cell Biochem, 96, 23-25. Ostapchuk, P. and Hearing, P. (2008) Adenovirus IVa2 Protein Binds ATP. J Virol, 20, 10290-10294. Russell, W.C. (2009) Adenoviruses: update on structure and function. J Gen Virol, 90, 1-20. Leopold, L.L. and Crystal, G.C. (2007) Intacellular trafficking of adenovirus: Many means to many ends. Advanced Drug Delivery Reviews, 59, 810-821. Familie der Bunyaviridae Mirelle Borges Dias Schnetzer Inhalt Familie Bunyaviridae Oropouche - Virus Oropouche - Fieber Virus Aufbau Familie Bunyaviridae Oropouche Virus Oropouche Fieber Virus Aufbau • Die ersten Vertreter wurden in Uganda (Bunyamwera) isoliert. • behüllte Viren • Genom: einzelsträngige, segmentierte RNA • RNA: normalerweise von negativer Polarität, aber auch (+/−)-Polarität (ambisense). • Die Virionen sind je nach Gattung 80-120 nm gross. • Die Bunyaviren können sich in Vertebraten und Insekten vermehren. Familie Bunyaviridae Oropouche Virus Oropouche Fieber Virus Aufbau • Es wird durch Stechmücken auf den Menschen übertragen. • Virusreservoir: Faultiere, Vögel und auch Menschen. • In kurzer Zeit können viele Leute krank werden. • Krankheiten: Oropouche Fieber, und im extrem Fall Meningitis. Familie Bunyaviridae Oropouche Virus Oropouche Fieber Virus Aufbau • In den 50er Jahren gab den ersten Ausbruch. • sehr häufig Infektionskrankheit in Brasilien mit hunderttausenden Erkrankten. • Symptomen: Schüttelfrost, Fieber , Kopf- und Gliederschmerzen und selten kommt es einer Beteiligung des Zentralnervensystems in Form einer Menigitis. • Inkubationszeit: 4-8 Tagen • Infektion durch Endozytose Familie Bunyaviridae Oropouche Virus • Oropouche Fieber Virus Aufbau Das virale Genom besteht aus 3 Segmenten: L (large), M (medium), S (small). • RNA Segmenten kodieren für: RNA Polymerase (L-Segment), Öberflächeproteine (Gc, Gn auf dem M Segment) , nicht strukturelle Proteinen, und auch Nukleokapsidproteinen (auf dem S-Segment) • Kopien des L Protein (RNA-Polymerase) Die Enden der einzelnen RNASegmente sind jeweils komplementär, so dass sie sich zu drei geschlossenen Ringen schliessen. Familie Bunyaviridae • Oropouche Virus Virale Polymerase RNA (-) Familie Bunyaviridae • Oropouche Virus Falls gemischte Polarität Oropouche Fieber Virus Aufbau RNA (+) Oropouche Fieber Virus Aufbau Danke!! Herpes Artenübersicht >80 bekannte Herpes Virenarten, weltweit verbreitet und häufig 8 für Menschen infektiös: Virus Unterfamilie Krankheitssymptome Ort der Keimruhe Herpes Simplex Virus I α Orofacial lesions Sensorische Nervenknoten Herpes Simplex Virus II α Genital lesions Sensorische Nervenknoten Varicella Zoster Virus α Hühnerpokken Sensorische Nervenknoten Cytomegalovirus y g β Microcephaly/Mono p y Lymphozyten y p y Human Herpesvirus 6 β Roseola Infantum CD4 T-Zellen Human Herpesvirus 7 β Roseola Infantum CD4 T-Zellen Epstein-Barr Virus γ Infectious Mono B lymphocytes, salivary Human Herpesvirus 8 γ Kaposi’s Sarcoma Kaposi’s Sarcoma Gewebe 1 Symptome Prävalenz und Struktur • Serumprävalenz von HSV-1 und 2 im Jahr 2‘ooo (Alterstandardisiert): Finnland 52%, Niederlande 57%, Belgien 67%, Tschechien 81% und 84% der BulgarierInnen Tendenz: je älter desto häufiger • Strukturdaten des Herpes Virus: -Ikosaedrisches Kapsid aus 162 Kapsomeren 120-200nm, gross -Virushülle aus der Kernmembran und mehr als 12 viralen Glykoproteinen -> bestimmen Zielzellen durch Interaktion mit den entsprechenden t h d R Rezeptoren t 2 Struktur • Lineare dsDNA(~120-230kbp, fibrillenfixiert, kodiert für über 80 virale Proteine): genetisch stabil, Mutationen selten,, geringe g g natürliche Variation • Tegumentproteine zwischen Kapsid und Lipidhülle: viruskodierte Enzyme und Proteine unter anderem zuständig für die Regulation der Genexpression in der Wirtszelle (Degradierung der zellulären mRNA), den Übergang Ü des Virus in ein ruhendes Latenzstadium und seine Replikation Replikation •Herpes Viren sind empfindlich gegenüber Detergenzien, milden Desinfektionsmitteln, Säuren, organischen Lösungsmitteln und Austrocknung •Transmission erfolgt g nur über direkten Haut-Haut Kontakt ((WC Deckel ungefährlich, da gesunde Haut nicht penetriert werden kann) Replikation: •Primärinfektion über Schleimhautzellen durch Membranfusion Übergang von Schleimhaut zu normaler Haut bevorzugt infiziert •Anschliessend folgt der Eintritt des mit Tegument Proteinen umhüllten Nukleokapsids ins Cytoplasma •Transport zum Zellkern, Bindung und Eintritt der viralen dsDNA 3 Replikation • Transkription komplex: 3 Proteinklassen benötigt zur Synthese von reifen Virionen • Alpha-Proteine: Transkriptionsregulationsproteine, welche auch die ß-Proteinsynthese steuern • ß-Proteine: virale DNA-Polymerase und weitere Transkriptionsfaktoren • Gamma-Proteine: vorwiegend strukturelle Komponenten des Virus; Synthese Initialisierung nach der DNA-Amplifikation • Die Herpes-DNA p wird nach Eintritt in den Zellkern durch die DNAabhängige RNA-Polymerase I der Wirtszelle transkribiert oder im Zellkern gelagert, wobei nukleäre Transkriptionsfaktoren der Wirtszelle darüber entscheiden • Lytisch oder lysogen, eine Besonderheit von Herpes Viren • Lytisch: direkte Amplifikation der Virionen und Ausbruch der Symptome (Epithelium, Fibroblasten), Dauer 10h Lysogen: DNA Lagerung im Nervengenom, Ausbruch iregulär, abhängig von Fitness des Immun-systems Thymidinkinase bei einigen Sorten viral kodiert: ermöglicht Replikation in Nichtteilenden Nervenzellen • • 4 Knospung • Capsid wird im Kern zusammengebaut und anschliessend die virale DNA verpackt p • Einbau der Tegumentproteine • Knospung an viral glykosylierter Kernmembran • Anreicherung der Viruspartikel im ER • Freisetztung durch Lysis der Zelle Infektionsmechanismus • • Verbreitung durch Zellzerstörung mit einer Entzündung als Folge (Bläschenbildung und Fieber), häufige Superinfektion durch Staphylococcus aureus oder durch Zellfusion Die Bläschen enthalten Herpes Viren mit einer Konzentration von > 100‘000 PFU/µl (hoch) Lysogene Infektion • Transfer der Viren zu Nervenenden sensibler Neuronen erfolgt über direkten Zell-Zell Kontakt oder über Virionen in der Zwischenzellflüssigkeit • Nach der Infektion der Neuronen erfolgt der retrograde axonale Transport entlang von Mikrotubulifilamenten zum Nervenzellkern durch Bindung des Virus (nacktes Viruskapsid mit einigen Tegumentproteinen) an Kinesinähnliche Proteine und Dynein (0.7µm/s) 5 Dynein und Kinesin Immunreaktion • • • • • Zelluläre und humorale Immunantwort involviert Interferon NK-Zellen limitieren die Primärinfektion Cytotoxische T-Zellen und Makrophagen zerstören infizierte Zellen B Pl B-Plasmazellen ll produzieren d i Ab gegen Glykoproteine Gl k t i d der Vi Virenhülle hüll Das Virus entkommt dem Immunsystem im extrazellulären Raum durch Bindung von IgG an die Hülle via Fc- und Komplement Rezeptor • Verbreitung direkt von Zelle zu Zelle ebenfalls möglich, daher ist die zelluläre Immunantwort zur Herpesbekämpfung lebenswichtig 6 Referenzen • http://www.vu-wien.ac.at/i123/SPEZVIR/HERPESGEN1.HTML • http://bernstein.harvard.edu/research/gene_exp/livecell_clip_image0 02.gif • http://sti.bmj.com/cgi/content/abstract/80/3/185 http://sti bmj com/cgi/content/abstract/80/3/185 • http://www.wikipedia.org • http://www.memory.uci.edu/~faculty/wagner/cycle03.jpg • Human herpes simplex labialis M.Fatahzadeh and R.A.Schwartz • Genital Herpes Infection: A Review R. Brugha, K.Keersmaekers, A.Renton and A.Meheus • Review HSV shedding S.L.Sacks, P.D. Griffiths and more.. • http://www.visualdxhealth.com/images/dx/webTeen/orofacialHerpes SimplexVirusHSV_2150_lg.jpg • www.biografix.de Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 7
