Retroviren
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Retroviridae Historisches 1908: Retroviren Ellerman and Bang: Übertragung von Leukämie zwischen Hühnern durch Zell-freie Lysate 1910/1: Peyton Rous isoliert das infektiöse Agens für Sarkoma in Hühnern (RSV). 1960's: Howard Temin beobachtet, dass die Replikation von Retroviren durch Actinomycin D , ein bekannter Inhibitor der DNA Synthese, gehemmt wird. Daraus leitet der das Konzept der Reversen Transkription ab (Nobel prize vergeben an Baltimore and Temin, 1975). 1969: Huebner and Todaro entwicklen die virale Onkogen-Hypothese : die Übertragung von viraler und onkogener Information als genetische Elemente. 1981: Entdeckung des humanen T-Zell Leukaemia virus: das erste pathogene humane Retrovirus. 1983: Human immunodeficiency virus discovered Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Familie Retroviridae Unterfamilie Alpharetrovirinae Retroviren Unterfamilie Genus Morpho- Beispiel logie Alpharetrovirinae Alpharetrovirus C-Typ Avian Sarcoma virus Rous Sarcoma virus Betaretrovirus B-Typ Mouse mammary tumor virus Mason-Pfizer monkey virus D-Typ Gammaretrovirus C-Typ Murine Leukemia Virus Gibbon ape leukemia virus Deltaretrovirus C-Typ Bovine leukemia virus Human T-cell leukemia virus Epsilonretrovirus Molekulare Virologie Walleye dermal sarcoma virus 2009/10 Ruth Brack-Werner Familie Retroviridae Retroviren Unterfamilie Genus Beispiel Orthoretrovirinae Lentivirus Human immunodeficiency virus; type 1, type 2 (HIV-1, HIV-2) Simian immunodeficiency virus (SIV) Feline immunodeficiency virus (FIV) Bovine immunodeficiency virus (BIV) Spumavirinae Spumavirus Human foamy virus; Chimpanzee foamy virus Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae Retroviren Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Retroviren Proteine, die in allen Retroviren vorkommen Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Morphologien Retroviren A-Typ: Nichtumhüllt; intrazellul äre Partikel: IAP C-Typ: Zentrales Core: MLV, ALV, HTLV, HIV B-typ: Umhüllt; azentrisches Core: MMTV D-typ: Etwas grösser (120 nm); Spikes weiniger ausgeprägt; MPMV Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae Retroviren Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Genome Retroviren Retroviren sind die einzigen RNA Viren, die ein DIPLOIDES Genom haben; die einzigen RNA Viren, deren Genome von der zellulären Transkriptionsmaschinerie produziert wird; die einzigen RNA Viren die zelluläre tRNAs als Primer für die Replikation verwenden; die einzigen (+)-Strang RNA Viren, deren Genome nicht als mRNA unmittelbar nach der Infektion dienen; Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: RNA Genome Retroviren R Region: sich wiederholende Seqeunzen an beiden Enden des Genoms; PBS: primer binding site; 18 nt lang; Sequenz ist Komplementär zum 3’Ende der spezifischen Primer -tRNA; Leader: 90 bis 500 nt nicht-translatierete Region. Enthält z.B. Verpackungssequenzen; PPT: polypurine tract; ca. 10 A/G Nukleotide, die verantwortlich für die Initiierung der +-Strang Synthese bei der reversen Transkription sind. U3: “Unique” Region am 3’ Ende. U5: “Unique” Region am 5’ Ende. Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Unterschiede zwischen RNA Genom und Provirus Retroviren RNA Genom RNA Provirus = integrierte DNA Kopie U3 U5 DNA Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Offene Leseraster (Provirus) Retroviren Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Eintritt in die Zelle Retroviren Anheftungsmoleküle: Moleküle, für das Anheften des Virus an die Zelloberfläche Rezeptoren: Zelloberflächenmoleküle, die den Eintritt des Virus in die Zelle vermitteln Das Virus kann an die Zelloberfläche binden ohne aufgenommen zu werden. Besipiel: DC-SIGN auf der Oberfläche von dendritischen Zellen. Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Anheftungsmoleküle Retroviren Beispiel HIV Anheftungsmoleküle: Heparan Sulfat, Proteoglykane, Nukleolin, Integrin αL, β2 (=LFA-1); DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3Grabbing Non-integrin) Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: 3 Typen von Rezeptoren Retroviren TM: trans-Membran Domäne Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Rezeptormoleküle Retroviren Virus Molekül Funktion MLV, ecotrop CAT-1 Murine Leukemia Virus Cationic amino acid transporter AminosäureTransport MLV, amphotrop PIT-1 Phosphat-Transporter Infizierte Mauszellen und Zellen aus anderen Spezies Solute carrier family 20 member GaLV PIT-2 Gibbon ape leukemia virus Solute carrier family 20 member HTLV GLUT-1 Human T-cell leukemia virus Solute carrier family 20 member HIV CD4/ CCR5 or CXCR4 (infiziert nur Mauszellen) Molekulare Virologie Phosphat Transporter Glucose-Transport Aktivierung von T-Helferzellen/ Ruth Brack-Werner Chemokin2009/10 Rezeptore Replikation der Retroviren: CAT-1, Rezeptor für ekotrope MLVs Molekulare Virologie Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: HIV Rezeptore Retroviren www.thelancet.com Vol 370 July 7, 2007. Este´et al. Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Eintrittswege Retroviren MLV: Endozytose HIV: Molekulare Virologie Fusion der viralen Membran mit der Wirtszellmembran; 2009/10 Ruth Brack-Werner www.thelancet.com Vol 370 July 7, 2007. Este´et al. HIV Zelleintritt (Fusion) www.thelancet.com Vol 370 July 7, 2007. Este´et al. HIV Zelleintritt (Fusion) www.thelancet.com Vol 370 July 7, 2007. Este´et al. Inhibitoren des HIV Eintritts Bukrinksy M., 2004,Molecular Medicine 10, 1-5 Replikation der Retroviren: Reverse Transkription Retroviren Benötigte Komponenten: Reverse Transkriptase RNAse H tRNA Divalente Kationen: Mg2+ oder Mn2+ RNA-Matritze Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: tRNA Primer Molekulare Virologie Marquet et al., 1995; Biochemie 77, 113-124 Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Reverse Transkription Molekulare Virologie Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Vorgang der Reversen Transkription Molekulare Virologie Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Produkte der reversen Transkription Retroviren Linear DNA One-LTR circle 2-LTR circles Autointegrates Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Verschiedene Abhängigkeiten der Infektion Retroviren vom Zellzyklus Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Transport HIV-DNA Kopie in den Zellkern Retroviren Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Transport der DNA Kopie in den Zellkern Retroviren Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviridae: Retroviren Integration der HIV-DNA in das Wirtszellgenom Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Integration am Bsp. von HIV Retroviren Raltegravir Engelman and Cherepanov, 2008, PLOS Pathogens 4 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Replikation der Retroviren: Sequenzmerkmale der Integration Retroviren Invariant dinucleotides at LTR ends TG Duplication Molekulare Virologie CA Duplication 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression; Promoterbeispiel eines „einfachen“ Retrovirus (MLV) Retroviren Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression; Promoterbeispiel eines „komplexen“ Retrovirus (HIV) Retroviren Molekulare Virologie Courtesy of Manja Meggendorfer 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression Retrovirale Trans-Aktivator Proteine der Transkription Retroviren Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Mechanismen der Aktivierung der Transkription durch Tat Umbau von Nukleosomen Retroviren Modifikation der RNA Polymerase II für die verbesserte Elongation von Transkripten Aus “Principles of Virology”, Vol 1, 3rd Ed, 2009; Flint SJ, Enquist LW, Racianello VR, Skalka AM; Fig. 8.13, p. 264 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression Das HIV-1 Tat Protein Retroviren Aus “Principles of Virology”, Vol 1, 3rd Ed, 2009; Flint SJ, Enquist LW, Racianello VR, Skalka AM; Fig. 8.12, p. 264 Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression Die RNA Binde-Region für Tat Molekulare Virologie Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression Splicing von „einfachen“ Retroviren Molekulare Virologie Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression Splicing von „komplexen“ Retroviren Molekulare Virologie Courtesy of Michelle Vincendeau Retroviren 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression; Rev ist ein Aktivatorprotein das auf postRetroviren transkriptioneller Ebene wirkt Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner Retroviren: Expression; Aktivitäten von Rev Retroviren • Bindet an unvollständig oder ungespleißten Transkripten; • Beeinflusst das Spleißen der RNA; • Rekrutiert CRM1/Exportin1 für den Export seiner RNA”Fracht” aus dem Zellkern in das Zytoplasma; • Fördert die Translation der RNA; • Fördert die Verpackung der genomischen viralen RNA. Rev ist ein multi-funktionelles Protein Molekulare Virologie 2009/10 Ruth Brack-Werner
