(aus A. Levine, Viren, 1993)

(1)

AUFBAU UND STRUKTUR

M. Müller, WS 2005_06

RNA DNA

Capsid

= Coat

(Protein)

Membran

= Envelope

(Glykoproteine, Lipide, Reste von Wirtszell- Membran)

VIREN SIND EINFACH AUFGEBAUT

(2)

AUFBAU UND STRUKTUR

SS = Einzelsträngig

DS = Doppelsträngig

Circular

+ oder - Strang *

Segmentiert

Doppelsträngig segmentiert

*+RNA = wird direkt translatiert

*-RNA = kann nicht direkt translatiert werden

VIRUSGENOME: DNA

^ODER

RNA

(3)

AUFBAU UND STRUKTUR

CAPSID: AUFBAU + FUNKTIONEN

• Capsid = Proteinhülle um DNA/RNA

• Capsomer (kleinste Einheit für den Aufbau eines Capsids)

• Protomer (kleinste Einheit für den Aufbau eines Capsomers)

• enthält basische Proteine (Polykation)

• hat kein Cystein (damit auch keine S-S Brücken)

• dient der Verpackung und dem Schutz der Nukleinsäure

• ermöglicht denTransport der Nucleinsäure von Zelle zu Zelle

• enthält spezifische Moleküle für die Anheftung (Attachment)

• kann helical oder kubisch aufgebaut sein

ICOSAEDER (KUBISCH)

HELICAL

(4)

AUFBAU UND STRUKTUR

VIRUSMEMBRAN (ENVELOPE)

Hülle = Envelope: schützt Capsid spezifische Bindung der Viren an die Wirtszellen

unterschiedliche Strukturen erkennen verschiedene Rezeptoren

Aber:

Selektionsdruck durch das Immunsystem.

(antigenic shift; antigenic drift).

Hülle

(5)

VERMEHRUNG

ATTACHMENT

PENETRATION PENETRATION

ASSEMBLY

(MATURATION)

Transkription

REPLIKATION

RELEASE UNCOATING

UNCOATING

Translation

VERMEHRUNG

VIRALER LEBENS-

ZYKLUS VIRALER LEBENS-

ZYKLUS

(6)

VERMEHRUNG

1. Zellen werden zerstört und sterben ab

FOLGEN EINER INFEKTON

2. Zellen überleben und werden chronisch infiziert 3. Zellen überleben und werden latent infiziert

4. Zellen werden immortalisiert (Krebszellen)

(7)

EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION

EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION 1. nach der Art der Nukleinsäure

DNA oder RNA

2. nach der Form ihres Kapsids kubisch oder helikal

3. nach dem Wirt Bakterien

Pflanzen Tiere

Sonderformen

(8)

THE BALTIMORE CLASSIFICATION

ordnet Viren nach ihrem genetischen System und beschreibt das Verhältnis der viralen DNA zu ihrer mRNA.

(9)

+mRNA

RETROVIRIDAE PARVOVIRIDAE

REOVIRIDAE PICORNAVIRIDAE

TOGAVIRIDAE FLAVIVIRIDAE CALICIVIRIDAE CORONAVIRIDAE

BUNYAVIRIDAE ARENAVIRIDAE RHABDOVIRIDAE PARAMYXOVIRIDAE ORTHOMYXOVIRIDAE

HEPADNAVIRIDAE PAPOVAVIRIDAE ADENOVIRIDAE HERPESVIRIDAE POXVIRIDAE

- RNA

V

+-

RNA

III

+ or -

DNA

II

DNA

I

+ RNA - RNA

IV

+ RNA DNA

VI

THE BALTIMORE CLASSIFICATION

(10)

PHAGEN

Die Klassifikation von Phagen erfolgt ebenfalls über ihre Nukleinsäure bzw.

Form des Capsids.

Man unterscheidet:

Filamentöse und Polyhedrale Phagen.

Die meisten Phagen enthalten dsDNA.

BAKTERIOPHAGEN

(11)

PHAGEN

Kompliziert aufgebaute Phagen besitzen Ausstülpungen wie:

Kragen, Schwanz, Schwanzfasern und Endplatte.

(aus A. Levine, Viren, 1993)

BAKTERIOPHAGEN

Das Capsid hat zwei wichtige Funktionen:

1. Schutz der Nukleinsäure 2. ggf. Anheftung an die

Wirtszelle

(12)

PHAGEN

M. Müller, WS 2005_06 Müller, WS 2003/04

(13)

PHAGEN

LYTISCHER ZYKLUS

(aus Dalton and Haguenau, 1973)

Adsorption und Penetration

DNA dringt ins Cytoplasma ein

virulente Phagen (z.B. T4)

und wandert zur Mitte

erste Neusynthesen

neue Phagen

Zelle kurz vor Lyse

(14)

PHAGEN

Temperente Phagen (z.B. λ)

lysogener Weg lytischer Weg

Prophage;

Integration in Wirts-DNA oder Plasmid

Lyse der Bakterien

durch Phagen-Lysozym Induktion

LYSOGENER ZYKLUS

vegetativer Phage;

ringförmige λ-DNA

(15)

PFLANZENVIREN

TABAK MOSAIK VIRUS (TMV)

Das bekannteste Pflanzenvirus ist das TMV (D. Iwanowskij, 1892; M. Beijerinck, 1897)

(16)

PFLANZENVIREN

Viroide sind hüllenlose (!) RNA-Viren und Erreger von Pflanzenkrankheiten.

z. B. PSTVd (potato spindle tuber viroid).

(nach Alan J. Cann: Principles of Molecular Virology, 2001)

VIROIDE SIND NACKTE VIREN

(17)

SATELLITENVIREN

Auch die meisten Satellitenviren sind Pflanzen pathogen.

Sie besitzen ein einsträngiges RNA Genom mit 500-2000 Nukleotiden und brauchen ein Helfervirus.

Das bekannteste humane Satellitenvirus ist das Hepatitis-D-Virus

(Helfervirus: Hepatitis-B-Virus).

(18)

SATELLITENVIREN

Eigenschaften Satellitenviren Viroide

Helferviren erforderlich ja nein

Kodieren Proteine ja nein

Genomreplikation durch Enzyme der Wirtszellen spez.

Helferviren RNA Polymerasen Ort der Replikation wie das Helfervirus nur Zellkern

(Zellkern oder Cytoplasma)

SATELLITENVIREN UND VIROIDE

(19)

SLOW VIRUSES

SLOW VIRUS ERKRANKUNGEN

Der Begriff „slow virus“ bezeichnet das Tempo der Erkrankung, nicht das des Viruswachstums.

Diese Erkrankungen haben Inkubationszeiten von Monaten bis zu Jahren.

Sie können durch konventionelle Viren oder durch atypische (=unkonventionelle) Viren bzw. Agenzien verursacht werden.

Meist wird das zentrale Nervensystem befallen.

(20)

SLOW VIRUSES

SLOW VIRUS ERKRANKUNGEN DURCH KONVENTIONELLE VIREN

1. Maedi-Visna-Erkankungen der Schafe (Lentiviren) 2. Progressive Multifolkale Leukencephalopathie

(PML, Papovaviren?)

3. Subakut Sklerosierende Panencephalitis (SSPE, defekte Masernviren?)

4. Progressive Röteln Panencephalitis (PRP, Rubellaviren)

5. AIDS (HIV, Retroviren) 6. Tollwut (Rhabdoviren)

(21)

SLOW VIRUSES

SLOW VIRUS ERKRANKUNGEN DURCH

UNKONVENTIONELLE VIREN ODER AGENZIEN

Übertragbare spongioforme Encephalopatien (TSE)

werden nicht durch Viren der klassischen Art verursacht, sondern durch Prionen.

Prionen haben folgende Eigenschaften:

• Sie sind frei von codierender RNA und DNA

• Sie bestehen aus der pathogenen Isoform PrP^sc

• PrP^sc entsteht durch Umfaltung von PrP^c

• PrP^sc ist nicht Proteinase K empfindlich

(PrP = Prionprotein)

(22)

SLOW VIRUSES

TRANSMISSIVE SPONGIOFORME

ENCEPHALOPATHIEN DURCH PRIONEN

Tierpathogene Formen:

• Scrapie (Schafe und Ziegen)

• Mink Encephalopathy (Nerz)

• Chronic Wasting Desease (Rotwild, Elche)

• Bovine Spongioforme Encephalopathie (BSE)

• Feline Spongioforme Encephalopathie (FSE)

• Exotic Ungulate Encephalopathy (EUE, Huftiere)

(23)

SLOW VIRUSES

Humanpathogene Formen:

• Kuru

• Creutzfeld-Jakob-Desease (CJD)

• neue Variante von CJD (nvCJD, human BSE?)

• Fatale Familiäre Insomnie (FFI)

• Gerstmann-Sträussler-Scheinker Syndrom (GSS)

TRANSMISSIVE SPONGIOFORME

ENCEPHALOPATHIEN DURCH PRIONEN

(24)

URSPRUNG UND EVOLUTION

• Innerhalb von Wirtszellen sind Viren lebende Organismen, während sie außerhalb davon komplexe, metabolisch inerte Moleküle

darstellen.

(aus A. Levine, Viren, 1993)

RNA DNA

VIRUSGENOME: DNA

RNA

CAPSID: AUFBAU + FUNKTIONEN

VIRUSMEMBRAN (ENVELOPE)

+mRNA

- RNA

RNA

DNA

DNA

+ RNA - RNA

+ RNA DNA

TABAK MOSAIK VIRUS (TMV)

VIROIDE SIND NACKTE VIREN

SIND VIREN

LEBENDE ORGANISMEN?