RNA Viren
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Viren Inhalt 1. Einleitung 2. Struktur 3. Infektion 4. Virusfamilien Einleitung VERÄNDERLICHKEIT Infektion Genom Struktur - Viren infizieren alle Lebensformen: Archea, Eubakterien, Eukaryoten (Einzeller, Pflanzen, Pilzen, Tiere) - Menschenpathogene: milde Krankheiten: Schnupfen (Rhinoviren); letal (Tollwutvirus); Onkogen (Humanes Papillomvirus) - Sich ins Genom integrierende Viren (Retroviren) nicht-integrierende: Replikation im Zellkern (Herpesviren), Replikation im Zytoplasma (Poxviren) - Infektion: schnell (Influensavirus) langsam (HIV) - Produktiv latent abortiv (unerfolgreich) Dependoviren: -- RNA DNA Vermehrung abhängig von anderen Viren (zB. Adeno-assoziierte Viren; AAV) - Linear zirkulär - Doppelsträngig einzelsträngig (minus, oder plus Strang) - Eine einzige Nukleinsäure zwei Nukleinsäuremoleküle (HIV) segmentiertes Genom (Influensavirus) - Komplex (Poxviren, Herpesviren) einfach (Tollwutvirus; Parvoviren) Nackt gehüllt ÄHNLICHKEIT Kleine Gröe (maximum 200 nm; Ausnahme: Mimiviren) Obligate Parasiten, sie brauchen: Bausteine (Aminosäuren), Proteinsyntheseapparat, Energie (ATP) 1 2 Entdeckung der Viren Tabakmosaikvirus Dimitrij Ivansovsky Martinus Beijerinck Maul- und Klauenseuche-Virus Friedrich Löffler Paul Frosch 3 Leben die Viren? Spore 4 Herkunft der Viren 1. Die regressive Hypothese (Vereinfachung von Zell-basierenden Lebewesen) 2. Progressive Hypothese (desertierte Nukleinsäuren) Mimivirus 3. Symbiont-Hypothese (aus intrazellulärer Symbiose) AV: Archeaviren A: Archaea BV: Bakteriumviren B: Bakterien Urvirosphäre 4. Die „Virus zuerst” Hypothese (unabhängig von der Zelle, aus der RNA-Welt) MODERNE VIROSPHÄRE MODERNE VIROSPHÄRE LUCA: last universal common ancestor (letzter gemeinsamer Vorfahre) EV: Eukaryotenviren E: Eukaryoten 5 DIEBVIREN Herpes simplex Virus Aus der Wirtszelle: Gen der DNA-Polymerase Gen der Ribonucleotid-Reduktase Gen der Thymidin-Kinase 6a Systematik der Viren KAPSID-KODIERENDE ORGANISMEN Bakteriumviren Eukaryotenviren Archaeaviren Bakterien Archaea Eukaryoten RIBOSOMKODIERENDE ORGANISMEN 6b Systematik der Viren International Committee on Taxonomy of Viruses; ICTV): 1966 Einführung von systematischen Einheiten für die zellulären Lebewesen (Art, Gattung, Familie) Aber: höhere systematische Kategorien existieren nicht, weil wir die entfernten Abstammungen nicht kennen (der evolutionäre Stammbaum ist wurzellos) Systematik: Früher: Morphologie, Infektionsweg Heute: Genomvergleich 7 Das Baltimore-System der Viren David Baltimore (+)ssRNA dsDNA Retroviren Hepadnaviren DNA/RNA Hybrid dsDNA ssDNA Herpesviren Adenoviren Poxviren Papillomviren Parvoviren ssRNA dsDNA dsDNA (-)ssRNA Orthomyxoviren (Influensaviren) Rhabdoviren mRNA (-)ssRNA (+)ssRNA ss: single-stranded (einzelsträngig) ds: double-stranded (doppelsträngig) Picornaviren dsRNA Reoviren Virusgenome DNA-Genome ss, linear Parvoviren ds, linear Poxviren, Adenoviren, Herpesviren ss, zirkulär X174 Phage Virion: ausserhalb der Zelle Vegetativer Virus: innerhalb der Zelle Provirus: im Wirtsgenom 8 RNA-Viren OHNE DNA-Phase - Influensavirus, Poliovirus: RNA-abhängige RNA-Polymerase RNA Viren – MIT DNA-Phase - Retroviren: reverse Transkriptase ds, zirkulär Baculoviren (Insektviren) Ins Genom integrierende Viren - HIV, Phage Lambda RNA-Genome ss, linear ds, linear Viren mit segmentiertem Genom Retroviren, Polioviren: plus Strang Influensavirus, Tollwutvirus: minus Strang Reoviren - Influensavirus Segmentiertes RNA-Genom ss, zirkulär Hepatitis delta Virus 9 Kapsid Nukleinsäure I. Influensavirus Kapsid HELIX (SPIRAL) II. Adenoviren, Herpesviren IKOSAEDER III. STOCK HIV Baculoviren KEGEL 10 Gehüllte Viren Kreis Herpesvirus Influensavirus Hülle Tegument Kugel Tollwutvirus Stock Baculovirus Kapsid DNA Strang Ebolavirus 11 Virusinfektion Phasen der Vireninfektion: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Fusion Adsorption Penetration Transkription Translation Genomreplikation Zusammenbau Freisetzung Endozytose Zytoplasma Gehüllter Virus 1 Rezeptor-vermittelte Endozytose 2 6 7 Endosom 5 3,4 Zellkern Nukleinsäuren 12 Adsorption ICAM-1 Rezeptor (Rhinoviren) CD4 Rezeptor (HIV) CD155 Rezeptor (Poliovirus) Extrazellulärer Raum Plasmamembran Zytoplasma 13 Penetration Rezeptor Gehüllte Viren Ungehüllte Viren Zellmembran reversible Bindung Endozytose Zellmembran Rezeptor irreversible Bindung Reversibile Bindung Membranfusion Endozytose Irreversibile Bindung Endozytose Endosom Endosom 14 Intrazellulärer Transport Sich im Zellkern replizierende Viren: - Mehrheit der DNA-Viren - Influensaviren - Lentiviren (zB. HIV) Sich im Zytoplasma replizierende Viren : - Mehrheit der RNA-Viren - Poxviren (zB. Pockenvirus) Kernpore Zentrosom Dinaktin Dinein Kinesin-2 Kinesin-1 ZELLKERN 15 Modifiziertes zenrales Dogma Zentrales Dogma DNA Transkription Translation RNA Protein GenomReplikation DNA MODIFIZIERTES ZENTRALES DOGMA DNA Transkription RNA reverse Transkription GenomReplikation GenomReplikation DNA Translation RNA Protein Francis Crick 16 Transkription, Translation, Modifikation Eukaryotenviren DNA-VIREN Translation mRNA Transkription Protein RNA-VIREN Transport mRNA Transport Transkription Kernpore DNA-VIREN Translation Raues Endoplasmatisches Retikulum Golgi glükoprotein POST-TRANSLATIONELLE MODIFIKATIONEN zUCKER GLYKOSYLATION Myristylgruppe MYRISTOYLATION PHOSPHORYLATION 16 Transkription der zellulären Genen Regulierende Elemente Terminator DNA Transkriptionsfaktoren RNA pol-II RNA Splice Donor Akzeptor Donor Primer Transkript Alternatives Splicing Akzeptor 16 Transkription der viralen Genen Zytoplasma Zellmembran dsDNA dsRNA (+)RNA (-)RNA DdRp dsRdRp ssRdRp ssRdRp mRNA Zellkern dsDNA ssDNA (-)RNA ds: doppelsträngig (double-stranded) ss: einzelsträngig (single-stranded) DdRp (zellulär) mRNA DsRp: DNA-abhängige RNA-Polymerase (DNA-dependent RNA polymerase) RdRp: RNA-abhängige RNA-Polymerase (RNA-dependent RNA polymerase) 16 Transkription der viralen Genen Klasse DNA-Viren RNA-Viren Revers transkribierende Viren 17 Translation der zellulären mRNA-s 5’-UTR mRNA Protein 3’-UTR 17 Translation der zellulären mRNA-s 1. IRES 2. Bi-cystronische mRNAs 1. 43S 2. Initiationskomplex i. „leaky” Scanning HIV-1 (Vpu und Env) 3. i. „leaky” Scanning Rotavirus (NSP5 und NSP6) 5. 4. HIV-1 (Gag und Gag-Pol) iii. IRES ii. Gerutschte Termination 18 Transport der neu synthetisierten Proteine mRNA Zellkern Kernpore Ribosom Raues ER HIV Rev Protein Protein NLS Golgi Transportvesikel Zellrezeptor virales Glükoprotein Zytoplasma Zellmembran NES 19 Genomreplikation DNA-Viren RNA-Viren Revers transkribierende Viren Replikation ringförmiger Genome Theta-Typ Replikation Sigma-Typ Replikation Replikationsgabel Replikationsgabel Replikationsgabel Replikationsursprung parentale DNA neue DNA (Der Pfeil zegit die 5’ 3’ Richtung der Replikation) 20 21 Zusammenbau Viren mit helikaler Symmetrie RNA Protein Viren mit ikosahedraler Symmetrie Pro-Kapsid Kapsid Genom 22 Freisetzung Zellmembran zelluläres Protein virales Protein Hülle Kapsid Genom Nukleokapsid Gehüllter Virus 22 Freisetzung Lyse Freisetzung Protein Kapsid Pro-Kapsid DNA oder RNA Protein Zellmembran Freisetzung RNA 23 Ablauf der Vireninfektionen Zellinfektion abortive latente Infektion Infektion produktive Infektion Apoptose Persistente Infektion (latent) persistente Infektion (produktiv) Zelltod
