1

Cellebiologiske prosesser som respons på virusinfeksjon

PBM 336 – 2005Siri Mjaaland

Infeksjoner - immunresponser

2

Figure 2-49

Uspesifikk immunitet • Interferoner

viral infeksjon stimulerer direkte produksjon av type I IFNleder til induksjon av “antiviral” tilstand i cellen: – inhiberer virus replikasjon – inhiberer celleproliferasjon– øker NK-cellers evne til å lysere virusinfiserte celler

• NK-cellerdistinkt gruppe av lymfocytter i blod og vevmangler TcR og IgRkan gjenkjenne og lysere virusinfiserte celler og enkelte tumorceller

– uttrykking av “selv-MHC” inhiberer lysering av cellen– effektiv tidlig i virusinfeksjon, kan begrense spredning av infeksjon i tidlig

stadium

3

INTERFERON

• Antiviral aktivitet

• Potente regulatorer av cellevekst

• Immunmodulerende aktivitet – både av naturlig og adaptiv immunrespons

Interferoner

• Viktighet av ”crosstalk” mellom cellulære regulatoriske ruter som kontrollerer

– IFN I signallering– Apoptose– Betennelse– stressrespons

4

Interferoner

• To hovedtyper:

– Type I: IFN – α, β, ω og τ (”virale” IFN)» Kan produseres av de fleste celletyper» 14 ulike α-gener, 1 β-gen

– Type II: IFN – γ» Produseres bare av NK-celler, CD4+ TH1-celler og

CD8+ cytotoksiske T celler» 1 γ-gen

Interferon reseptorer

• Ulike reseptorer for IFN I og II

• Har ikke enzymatisk aktivitet, men setter i gang en kompleks signalrute – som tilslutt ender i transkripsjon av hundrevis av IFN-stimulerte gener

5

Interferon signaling pathway

6

Virus-vert interaksjoner VERTEN (cellen): INTERFERON I (IFN)

•IFN I: antivirale cytokiner, induseres av viralereplikasjonsprodukter (som dsRNA)

•Binding av IFN I til spesifikke celleoverflate reseptorer trigger intracellulær IFN signalering

•Induserer uttrykk av et stort antall IFN-stimulerte gener

•Setter vertscellen i en antiviral, antiproliferativ og immunregulerende tilstand

VIRUS: MOTSTRATEGI

•A) Blokkering av IFN induksjon/uttrykk

•B) Forstyrrer IFN I reseptorbinding via”falske”virale reseptorer

•C) Forstyrrelse av intracellulær IFN signalrute

•D) Direkte nedregulering av ekspresjonsnivå av anti-virusgener

Samspill mellom IFN I og HCV

• HCV kodete NS5A og E2 proteiner: interagerer og hemmer funksjon av PKR

•NS5A : forstyrrer cross-talk mellom MAPK (mitogen aktivert protein kinase) og JAK-STAT rutene

Hepatitt C virus

7

Samspill mellom IFN I og HSV

• ICP0-proteinet blokkere JAK-STAT rute: nedregulerer direkte ekspresjonsnivå av ISG

•HSV-proteinet Us11 – er en hemmer av PKR

•HSV kodet ICP34.5: forbigår effekt av PKR påtranslasjonskontroll, ved å rekruttere cellulær protein fosfatase 1α (PP1-α) til å defosforylere eIF-2α

•HSV koder 2’,5’-adenosin derivater for å blokkere 2’,5’-oligo adenylat syntetase (OAS)-RNase L rute

Herpes simplexvirus

Samspill mellom IFN og vaccinia virus (VV)• koder for løselige IFN-reseptorer (B8R and B18R) - blokkerer binding av IFN

•E3L– koder for dsRNA-bindende protein: hemmer aktivering av PKR og blokkerer IFN-responser ved å ødelegge dsRNA molekyler

•K3L-genet koder for en eukaryot initieringsfaktor 2, α –subenhet (elF-2α) homolog som interferer med PKR ved å virke som et pseudosubstrat

•både K3L og E3L genproduktene blokkerer trolig IFN-indusert OAS antiviral rute

• VH1= viral fosfatase; forstyrrer IFN signalrute via defosforylering av STAT1

Vacciniavirus

8

Samspill mellom IFN I og influensa virus

• influensavirus aktiverer P58IPK –mediert vertscelle stress-responsrute. Bruker denne mot vertscellen: dirigerer P58IPK til å blokkere aktivering av PKR

•NS1 – et dsRNA-bindende protein, blokkererdsRNA- avhengige ruter – inkludert indusjon avIFN I uttrykk

•NS1 samspiller også direkte med PKR og hemmer dets kinasefunksjon

•NS1 – kan også interferere med med funksjonen avIRF (interferon regulerende faktorer)

9

Spesifikk immunitet• Antistoff mot viruspartikkel

– nøytraliserende: binder seg til virus kappe eller kapsid proteiner, blokkerer binding til cellen

– opsonin: øker fagocytose av viruspartikler, som ytterligere øker ved komplement aktivering

• Antistoff mot cellulære virus overflateproteiner– virusproteiner uttrykkes på overflaten av infiserte celler– kan virke som mål for virus-spesifikke antistoff– kan lede til komplement-mediert lyse av cellen– kan lede en undergruppe av NK-celler til å lysereinfiserte celle (ADCC)

• Spesifikt IgA antistoff– slimoverflater (respiratorisk eller gastrointestinalt) -beskytter mot

infeksjon (Eks.: oral poliovaksine)

Stimulation of B cells to produce antibodies

10

Roles of antibodies

Spesifikk immunitet• Cytotoksiske T-celler

– de viktigste effektorcellene involvert i fjerning av etablerte viraleinfeksjoner

– CD8+ T-celler gjenkjenner degradert virus antigen syntetisert inni cellens kjerne eller cytoplasma

– peptidene presenteres på celleoverflaten assosiert med MHC klasse I molekyler

11

Figure 10-9Differensiering av naive CD4+ T-celler til ulike subklasser av

effektor T-celler påvirkes av cytokiner utløst av patogener

Virus + enkelt bakterier:

Parasitter + enkelte andre patogener

IL-12 IL-4

TH1 TH2

Development and roles of TH1 and TH2 cells

12

Antigen processing by an APC

Interaction between antigen-presenting cells (APC) and T cells

13

Hvordan virus unnslipper immunsystemet

• Infeksjon av spesialiserte celletyper• Eks.: neuroner (diverse RNA og DNA virus). Nedsatt ekspresjon av

MHC I – blir ikke oppdaget av immunsystemet

• Produksjon av immunmodulerende proteiner• Tat (HIV-1) – redusert uttrykk av MHC I• UL18 (HCMV) – homologt med MHC I tung kjede – assosierer med

B2-mikroglobulin (ufunksjonelt MHC I)• E3 19K (Adenovirus) – reduserer MHC transport fra ER

• Unnslipper antivirale effektormekanismer• Ab mot HA (influensa) – Ag-drift / Ag-shift; nye varianter som Ab

ikke gjenkjenner• Ab mot HA (meslinger) – redusert uttrykk av virusproteiner på

celleoverflaten – og dermed redusert transkripsjon av meslingvirus