VIRUS: Herpesviridae Andrea Fernández Almeida 1º ENFERMERÍA.
Die Familie der Herpesviridae - Helmholtz Zentrum München · Herpesviridae Molekulare Virologie...
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Die Familie der Herpesviridae
Humanes Herpesvirus 8(= Kaposi sarcoma herpes virus)
Rhadinovirus
Humanes Herpesvirus 4(Epstein Barr Virus)
Lymphocryptovirusγ-HerpesvirinaeHumanes Herpesvirus 6,7RoseolovirusKeinMuromegalovirusHumanes Herpesvirus 5Cytomegalovirusβ-Herpesvirinae
Humanes Herpesvirus 3 (Varicella Zoster Virus)
Varicellovirus
Humanes Herpesvirus 2 (Herpes-simplex-Virus-2)
Humanes Herpesvirus 1 (Herpes-simplex-Virus-1)
Simplexvirusα-Herpesvirinae
Vertreter (Mensch)GenusUnterfamile
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Herpesviridae: Gemeinsame, charakteristische Merkmale
.
• Partikel enthalten Faktoren, die u.a. die virale Transkription aktivieren und
die in die zelluläre Genexpression eingreifen;
• Zusammenbau der Viruskapside und Virus-Genomsynthese im Zellkern;
• Virusvermehrung = Zerstörung der Wirtszelle;
• Latenz;
• Kodieren mehrere Enzyme/Proteine für die Genomreplikation (z.B. DNA
Polymerase, Korrekturenzyme und Enzyme für die Bereitstellung von
Nukleotid-Bausteinen );
• Genome linear, dsDNA, bis zu 230 kB lang.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Herpesviridae: Merkmale der einzelnen Unterfamilien
http://www.vu-wien.ac.at/i123/SPEZVIR/HERPESGEN1.HTML
Zell-Spektrum
Zell-Spektrum
Zell-Spektrum
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Struktur von Herpesviren
Schematische Darstellung (Beispiel: HCMV);http://www.biografix.de/
Lipidhülle; TegumentGrösse: 180-200 nM Durchmesser;
Elektronen Mikroskopische Aufnahmehttp://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/emimages.html
Lipidmembran
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Herpesvirus Genome
http://www-micro.msb.le.ac.uk/3035/3035pics/Herpes1.gif
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Isomere des Cytomegalovirus Genoms
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.19.24B
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Herpesvirus Genome liegen als Episom in infizierter Zelle vor
Gene für:DNA SyntheseKapsidMembranproteineLAT
Replikationsursprung
http://darwin.bio.uci.edu/~faculty/wagner/hsvimg04.jpg
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Beispiele für Herpesvirus Promotoren
Fast jedes Gen hat seinen eigenen Promotor.Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter727, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 67-6
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Herpesviridae
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Beispiel eines viralen Transkriptionsregulators:HSV VP16
Viru
s par
ticle
:http
://w
ww
.stdg
en.la
nl.g
ov/s
tdge
n/ba
cter
ia/h
hv1/
herp
es.h
tml
α-genesImmediate early
β-genesearly
γ-geneslate
-
+
Latency
VP16
500 - 1000 molecules
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
„Immediate early“ (α) virale Proteine: Beispiel HSV
Verhindert Präsentation von viralen Antigenen für CD8 Zellen;
ICP47
Transkriptionsaktivator; wirkt synergistisch mit ICP4; 79ICP0
Post-transkriptioneller Regulator; Trägt zur Ausschaltung der Expression zellulärer Proteine bei indem es Splicing inhibiert*Fördert den Export ungespleißter viraler mRNAs;
Phosphoryliert/ 63ICP27
Aktivierung der Transkription von β und γ Genen; Repression der Transkription von α-Genen (ICP0, ICP4)
Phosphoryliert; UDP und ADP-Reste/140
ICP4
FunktionenModifikation/Grösse (kD)Proteine
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„Early“ Proteine/Enzyme für die virale DNA Replikation (I)
?38-40/BZLF1
70/UL84
94/UL9
Bindet an oriLyt
orf5950/BMRF1
52/UL44
62/UL42
Bindet ds DNA (processivity factor)
0rf40/41-/BBLF2/3
110/UL70
114/UL52
5’,-3’Helikase, DNA-Primasekomplex
Orf44
orf56
110/Orf6
Orf 9
HHV-8
-/BBL4
-/BSLF1
138/BALF2
110/BALF-5
EBVCMVHSV
140/UL57
124/UL29
Bindung von Einzelstrang DNA an Replikationsgabel
-/UL102?
115/UL105
150/UL50
99/UL5
5’,-3’Helikase, DNA-Primasekomplex
80/UL8Stimuliert Primersynthese
140/UL30
DNA Polymerase:Polymerase und Exonukleaseaktvität
Grösse (kD) /Genort )Funktion
Polymerase-komplex
Helikase-Primase-Komplex
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Replikation des Genoms zur Verpackung in Virione: „Rolling circle“ Mechanismus
Aus”An Introduction to Genetic Analysis” Griffiths, Miller, Suzuki, Lewontin, Gelbart, , 7th Ed, 2000, W.H. Freeman and Co, Fig. 8-19,
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Beteiligung von Herpesvirus Proteinen bei der lytischen Genomreplikation
Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.19.25
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„Early“ Proteine/Enzyme für die virale DNA Replikation (II)
Orf3770/BGLF5-/UL9868/UL12Alkalische Endo-/Exonuklease: Auflösung von Verzweigten Strukturen in der DNA.
orf4678-88/BKRF3
-/UL114
39/UL2
Uracilglycosylase: Katalysiert die Freisetzung von Uracil aus DNA: DNA Reparatur?
orf55
Orf60
Orf61
Orf 21
HHV-8
-/BLLF3
34/BaRF1
85/BORF2
70/BXLF-1
EBVCMVHSV
-/UL45
140/UL39
Ribonukleotidreduktase* Untereinheit (gross)
-/UL72
?
-/-
38/UL40
Ribonukleotidreduktase* Untereinheit (klein)
39/UL50
dUTPase: dUTP -> dUMP zur Verhinderung des Einbaus von dUTP in die DNA;
41/UL23
Thymidinkinase; Phosphoryliert Thymidine und andere Nukleoside;
Grösse (kD) /Genort )Aktivität
*Katalysiert die Umwandlung von Ribonukleotiden zu Desoxyribonukleotiden; Essentiell für die Replikation in nicht-teilenden Zellen.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Exemplarische „Späte“ Proteine
153/-/orf25
HHV-8
154/-/BCLF1
-/-/BPLF1?
EBVCMVHSV
153/-/UL86155/VP5/UL19
Hauptkapsidprotein
71/-/UL82
Diverse Membranproteine (Glykosyliert)
54/α-TIF, ICP25, VP16, UL48
Tegument Protein; aktiviert die Transkription der “immediate early” Gene
Grösse (kD)/Bezeichnung /Genort )Aktivität
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
VP16 funktioniert als Komplex mit zellularen Faktoren
POU domains
Oct-1: Octamer 1 transcription factor
HCF-1: human factor C1
Acidic activation domain
Wysocka J and Herr W. 2003.TIBS 28, 294-304.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Replikationszyklus: Eintritt in die Zelle (HSV)
HS: Heparan sulphate
HVEM: Herpes virus entry mediator: Mitglied der TNF-α Rezeptor Familie
3-O-S: 3-O-Sulfotransferase; spezifische durch 3-O-S modifizierte HS können als Fusionsrezeptoren dienen.
Nectin 1, 2: Mitglieder der Immunoglobulin superfamilie
Spear PG et al. 2004,
= Entry
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Heparin Sulphat
Disaccharid bestehend aus D-glucosamin und N-Acetyl-D-Glucosamin
GAG: glycosaminoglycan
http://www.med.unibs.it/~airc/hspgs.html
Negative Ladungen
Aus: Molecular Biology of the Cell. 4th ed. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. New York: Garland Publishing; 2002.Fig. 19-39
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Bindung von Herpesviren an Zelloberfläche führt zur Transduktion von Signale (Bsp. HCMV)
Compton T. 2004. TCB. 14, 5-9.
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Replikationszyklus: HSV I
“Immediate Early”Ereignisse 1-9: Anheftung des Virus an Zelloberfläche; Fusion der viralen und zellulären Membrane; Eintritt des Kapsids und Ausschüttung der Tegumentproteine in die Zelle; Transport des NC zur Kernpore und Freisetzung der HSV DNA in den Kern; Expression der α-Gene und Synthese der Proteine;
“Early” Ereignisse 10-11: α-Proteine aktivieren die Synthese der β-Proteine;
“Späte” Ereignisse 12-24-: DNA Replikation: Bildung von Konkatameren, die zur Transkription der γ -Gene verwendet werden; Synthese von Hüllproteinen am ER; Transport von viralen Glykoproteinen in den Golgi; Zusammenbau von Nukleo-Kapsiden (NC) im Kern; Ausknospung von NC in das ER und dann ins Zytoplasma; Fusion der zytoplasm. NC mit Golgi-Membran; Erneute Behüllung des Virus; Ausknospung des behüllten Virus in Vesikel und Freisetzung der Vesikel durch Exozytose
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 6.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Verbreitung von HSV im Wirt
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.853.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
HSV-Seroprevalenz
Anteil der Bevölkerung Alter
40% 12-19
> 80% über 60
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Weitere HSV-1 und HSV-2 assoziierte Krankheiten
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.853.
http://pathmicro.med.sc.edu/virol/herpes.htm
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
HSV Latenz und Aktivierung
http://pathmicro.med.sc.edu/virol/herpes.htm
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Reaktivierung von HSV
• Verletzungen;
• Schwere Erkrankungen mit Intubationen;
• Chirurgische Eingriffe in dem Trigeminus Nerv;
• Immunsuppression, z.B. nach Organtransplantationen;
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Latente Infektion (HSV)
Schritte 1-6: Wie bei produktiver Infektion;
Zirkularisierung des viralen Genoms; Snythese der LAT (Latency Associated Transcripts
Neuron in Ganglion
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 6.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
HSV LatenzLAT RNA
• Die LAT RNAs sind die einzigen RNAs deren Expression während der
Latenz nicht unterdrückt wird.
• Lat Promotoren (2) sind Neuronen-spezifisch;
• LAT-RNAs sind komplementär zu mRNAs die für ICP0 kodieren (Inhibition
durch Antisense-Effekt?)
• Werden gespleißt zu stabilen, ringförmigen RNAs;
• Vermutlich nicht kodierend;
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
LAT Transkripte sind komplementär zu ICPO Transkripte
Jones C., 2003. Clin.Microb. Reviews 16, 79-95.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Verbreitung von Varicella zoster Virus im Wirt
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.856.
T-cells
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Varizella Zoster assoziierte Krankheiten
http://pathmicro.med.sc.edu/virol/herpes.htm
Reaktivierung der Infektion (Erwachsener): Gürtelrose
Primäre Krankheit (Kind): Windpocken
http://www.lib.uiowa.edu/hardin/md/dermatlas/chickenpox.html
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Vakzine gegen Varizella
• Zwei Vakzine verfügbar:
• Varivax® (Zostoavax®)
• Varilrix®
• “Lebender” attenuierter Virusstamm (“Oka”)
• Kann zu Hautauschlag mit Virämie führen (Verbreitung des Virus durch die
geimpfte Person!)
• Schutz beruht in erster Linie auf zelluläre Immunantwort (Antigene:
Peptide aus Glycoprotein E und Tegumentprotein IE62)
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Cytomegalovirus: Verbreitung
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.854.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Zytomegalovirus-assoziierte Krankheiten
• Infektion ist meistens inapparent;
• Ernsthafte Erkrankungen
• Bei Neugeborenen, die im Zuge der primären Infektion der Mutter
infiziert wurden (Kongenitale Krankheit): Geistige Behinderung,
Taubheit.
• Bei Immunsupprimierten Personen (AIDS, Organtransplantation):
CMV Retinitis (u.a.);
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Epstein-Barr Virus: Krankheiten und Verbreitung
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.854.
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Epstein-Barr Virus-assoziierte Krankheiten
• Verschiedene B-Zell Lymphome;
• Burkitt’s Lymphom: Tumor im Gesicht-Kiefer Bereich; (Aktivierung der c-
myc Expression auf Grund von einer Translokation zwischen den
Chromosomen 8 und 14); Endemisch in Äquatorial Afrika;
• Nasopharynx Karzinom: Endemisch in Afrika;
• Infektiöse Mononukleose: Kommt vor bei Jugendlichen bei primärer
Infektion;
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Tumorerkrankungen assoziiert mit Infektionen von γ-Herpesvirinae
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Epstein-Barr Virus Latenz-Gene/Proteine
Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 16..
Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved intumorigenesis.Nat Rev Microbiol. 2004 Aug ;2(8):656-
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
Latenz-Gene/Proteine von γ-Herpesvirinae
Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved intumorigenesis.Nat Rev Microbiol. 2004 Aug ;2(8):656-
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Herpesviridae
Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie
EBV Latenz-Muster und ihre Assoziation mit verschiedenen Tumorerkrankungen
Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved intumorigenesis.Nat Rev Microbiol. 2004 Aug ;2(8):656-
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Replikationsgabel in Säugetierzellen
© 2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter