18.05.2009

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Sendai VirusParamyxovirus

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

F ?•Fragen?

18.05.2009

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Das Sendai Virus

•Ein Paramyxovirus(Mumps, Masern)

M i P i fl i T 1

HN ProteinF-Protein

•Murines Parainfluenza virus Typ 1

•(-)ssRNA

•Helikal, behüllt

•Spikes: Hämagglutinin/Neuraminidase (HN-) Protein, Fusionsprotein (F-Protein)

•Krankheit: Infektion der Atemwege in Mäusen, Hamster RattenHamster, Ratten

⇒ 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⇒ sind über Disulfidbrücken verbunden⇒ F1 verankert das F-Protein in Membran⇒ nur in gespaltenem Zustand fusionsaktiv (fusion primed)

18.05.2009

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Struktur der Ektodomäne (extrazelluläre Domäne):

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(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⇒Anhaftung des Virus

18.05.2009

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2. Schritt: Aktivierung des F-Proteins

Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion

Rezptorbindung des HN-Proteins bewirkt Strukuränderung am hydrophoben Bereich der HN-Protein Oberfläche.

⇒ Konformationänderung aktiviert d F P t idas F-Protein. Abb. HN-Protein komplexiert mit

Inhibitor an Sialinsäure Bindungstelle. Rot: Konformationsänderung

2 Modelle:

Sendai Fusion: Mechanismus der Zellinvasion

2. Schritt: Aktivierung des F-Proteins

In beiden Fällen verhindert die physikalische Interaktion zwischen dem HN- und F-protein die Konformationsänderung d F P i b ddes F-Prtoeins bevor das HN-Protein an seinen Rezeptor binded.

18.05.2009

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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 F1 N-Terminus (20 AS) in die Wirtsmembran.y p ( )

⇒ 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 Membrane Fusion 2002 Journal of Virology 76 (24)Paramyxovirus-Cell Membrane Fusion. 2002. Journal of Virology. 76 (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 byhydrophobic photoaffinity labeling. 1988.Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 85.

• web.fu-berlin.de/fzem/proteine/viraleproteine/pics/f protein em vs modellp p p _p _ _ _

18.05.2009

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Fragen???

HumanesAdenovirus

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

� Erkrankung: Hauptsächlich Infektionen des Respirationstraktsund der Augen, ist jedoch Serotyp abhängig

� Symptome der Atemwegserkrankungen: von einfacherErkältung über akute Bronchitis bis zur Pneumonie

Es bestehen starke serotypenspezifische Unterschiede bezüglichZelltropismus und Schweregrad der klinischen Manifestation

� Nutzen:

Einsatz in der Krebstherapie wie in der Gentherapie

Können als genmanipulierte Vakzine dienen

Das Virus II

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, virusspezifischesProtein binden an die Verpackungs-Domäne (Serien vonrepetierten AT-reichen Sequenzen)

P. Ostapchuk and P. Hearing, Journal of Cellular Biochemistry (2005), 96, 25-35

Ad5 Verpackungs-Domäne, 200-400Nukleotide vom linken Terminus entfernt

DNA Verpackung und Virus Assembly II

� Procapsid Bildung

Interaktion von Genom inklusive Verpackungs-Proteinen mitStruktur- 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 insnoch unreife Viruspartikel durch den Portalkomplex (Verläuftähnlich 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 reifeVirion 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 AdenovirusPackaging. J Cell Biochem, 96, 23-25.

Ostapchuk, P. and Hearing, P. (2008) Adenovirus IVa2 ProteinBinds ATP. J Virol, 20, 10290-10294.

Russell, W.C. (2009) Adenoviruses: update on structure andfunction. J Gen Virol, 90, 1-20.

Leopold, L.L. and Crystal, G.C. (2007) Intacellular trafficking ofadenovirus: Many means to many ends. Advanced Drug DeliveryReviews, 59, 810-821.

Familie der Bunyaviridae

Mirelle Borges Dias Schnetzer

Inhalt

Familie Bunyaviridae

Oropouche - Virus

Oropouche - Fieber

Virus Aufbau

FamilieFamilieBunyaviridaeBunyaviridae

OropoucheVirus

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.

FamilieBunyaviridae

OropoucheOropoucheVirusVirus

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.

FamilieBunyaviridae

OropoucheVirus

Oropouche Oropouche FieberFieber

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

FamilieBunyaviridae

OropoucheVirus

Oropouche Fieber

Virus Virus AufbauAufbau

• 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)

• Die Enden der einzelnen RNA-Segmente sind jeweils komplementär, so dass sie sich zu drei geschlossenen Ringen schliessen.

Kopien des L Protein (RNA-Polymerase)

FamilieBunyaviridae

OropoucheVirus

Oropouche Fieber

Virus Virus AufbauAufbau

• Virale Polymerase RNA (-) RNA (+)

FamilieBunyaviridae

OropoucheVirus

Oropouche Fieber

Virus Virus AufbauAufbau

• Falls gemischte Polarität

Danke!!

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HerpesHerpes

Artenübersicht>80 bekannte Herpes Virenarten, weltweit verbreitet und häufig8 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 β Microcephaly/Mono Lymphozyteny g β p y 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

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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

t h d R tentsprechenden Rezeptoren

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Struktur• Lineare dsDNA(~120-230kbp,

fibrillenfixiert, kodiert für über 80 virale Proteine): genetisch stabil, Mutationen selten, geringe natür-, g gliche Variation

• Tegumentproteine zwischen Kap-sid und Lipidhülle: viruskodierte Enzyme und Proteine unter an-derem zuständig für die Regu-lation der Genexpression in der Wirtszelle (Degradierung der

Üzellulären mRNA), den Übergang des Virus in ein ruhendes Latenz-stadium und seine Replikation

Replikation•Herpes Viren sind empfindlich gegenüber Detergenzien, milden Desinfektionsmitteln, Säuren, organischen Lösungsmitteln und Austrocknung

•Transmission erfolgt nur über direkten Haut-Haut Kontakt (WC g (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•Anschliessend folgt der Eintritt des mit Tegument Proteinen umhüllten Nukleokapsids ins Cytoplasma

•Transport zum Zellkern, Bindung und Eintritt der viralen dsDNA

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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 wird nach Eintritt in den Zellkern durch die DNA-pabhängige 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 Amplifi-kation der Virionen und Ausbruch der Symp-tome (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 Nicht-teilenden Nervenzellen

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Knospung

• Capsid wird im Kern zusammengebaut und anschliessend die virale DNA verpacktp

• Einbau der Tegument-proteine

• Knospung an viral glykosylierter Kernmembran

• Anreicherung der Viruspartikel im ERViruspartikel 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• 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• 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 Kinesin-ähnliche Proteine und Dynein (0.7µm/s)

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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 ll d i Ab Gl k t i d Vi hüll• B-Plasmazellen produzieren Ab gegen Glykoproteine der Virenhülle• 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

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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