**8. VIRUS-REPLIKATION (VIRUS-VERMEHRUNG)**

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1 **8. VIRUS-REPLIKATION (VIRUS-VERMEHRUNG)** 8.1 Allgemeines zur Virus-Replikation Infektion Qualität der Zelle! empfänglich für Virus! wenn sie Erreger eindringen läßt! permissiv! wenn sie Erreger-Vemehrung zuläßt (d.h. nicht, daß Virus in Zelle normalerweise eindringen kann)! produktive Infektion = Produktion von Virus-Partikeln Produktive Virus-infektion Virusvermehrungskurve 1

2 Schema der Virusreplikation (Replikationszyklus) 2

3 Adsorption + Penetration Adsorption + Penetration Adsorption + Penetration = Eindringen der in Zelle! Prozeß ist energie-abhängig! somit nur möglich in lebenden Zellen! Mechanismen: Translokation des gesamten Viruspartikels durch Plasmamembran + Fusion der Virushülle mit Zellmembranen Eintritt von behüllten! Rezeptor vermittelte Endozytose: Verschmelzen von Endosomen + Lysosomen / phabhängiges Uncoating Eintritt von unbehüllten! Translokation: Adeno! Endozytose: Picorna 3

4 8.2 Teilschritte der Virusvermehrung Teilschritte der Virusvermehrung Anheftung (Attachment) Penetration (Eintritt in Zelle) Eklipse o Freisetzung des Genoms aus Capsid (Uncoating) o Frühe Genexpression o Genomreplikation o Späte Genexpression Zusammenbau / Assembly Anheftung + Eintritt 1. Anheftung (Attachment) 2. Eintritt in Zelle (Entry) a) Fusion von außen (umhüllte / z.b. HIV, Masern) b) Endozytose (Fusion von innen) (Flaviviren / Influenza) c) Translokation (Destabilisierung der Membran) Uncoating Uncoating = Abstreifen der Hülle + des Kapsids! Folge: Freisetzung des Genomes! erfolgt oft während Penetration (Orthomvxo-, Paramvxo-, Herpes-, Adenound Picornaviren)! manchmal auch erst während od. nach Expression bestimmter viraler Gene (Reo- + Pockenviren) weitere Schritte 3. Freisetzung des Genoms aus Capsid (Uncoating) a) ins Zytosol (bei meisten RNA-) b) ins Nukleoplasma nach Transport zur Kernpore (z.b. bei DNA- / HIV / Influenza) c) evtl. Genomkomplettierung (Parvoviren / HBV / Retroviren) d) evtl. Integration ins zelluläre Genom (Retroviren) 4. Frühe Genexpression a) Transkription (bei (-)RNA- + DNA- / Translation: Enzyme, regulatorische Proteine b) Translation bei (+)RNA-\/iren 5. Genomreplikation a) mit Wirtszellpolymerasen (bei kleinen DNA (DNA-Polymerase) + Retroviren (RNA-Pol.) b) mit viruskodierten Polymerasen (RNA-, große DNA-) 6. Späte Genexpression! Strukturproteine 7. Zusammenbau / Assembly 4

5 beachte (Genom-Replikation): Replikations-Strategie bestimmt Replikation-Ort 3 Formen der Reifung + Freisetzung 3 Formen der Reifung + Freisetzung 3 Formen der Reifung + Freisetzung Lyse Ausknospung Exozytose Lyse Ausknospung Exozytose! Intrazelluläres Assembly und Reifung + Freisetzung durch Lyse der Wirtszellen! Assembly/Reifung an Zellmembran + Freisetzung durch Ausknospung! Assembly/Reifung im Kern/EPR / Ausschleusung über Vesikell (Exozytose) 5

6 Freisetzung von behüllten Freisetzung von behüllten Budding (= Knospung // bei Herpes + Toga) Exozytose (bei Pox + Corona) Freisetzung von unbehüllten Freisetzung von unbehüllten Zytolyse (Picorna / Adeno) Ausschleusung Ausschleusung durch: Lyse / Exocytose / Budding a) durch Lyse der Zelle (unbehüllte ) b) durch Sprossung ins ER (Exocytose) c) durch Sprossung an Plasmamembran (Budding) 6

7 8.3 Replikation von DNA Phasen der Virusreplikation Replikationszyklus von DNA- Adhäsion Penetration Eklipse! Anheftung des Virus an Zellmembran! Interaktion von Ligand (Virus) + Rezeptor (Zelle) " Überwinden der Plasmamembran durchs Virus (! Endozytose / Fusion / Translokation (bei unbehüllten reagiert Kapsid mit Membranrezeptoren)) Eklipse = Stadien der Virusvermehrung! keine infektiösen Viruspartikel i. Zelle nachweisbar (! daher Begriff Sonnenfinsternis ) Uncoating allg. Replikation (= Transkription + Translation) Transkription Translation! enzym. Lösung der DNA aus Kapsid (! bei unbehüllten oft in Lysosomen) " Replikation je nach Virusgenomtyp unterschiedlich! semikonservative Replikation (wie in Eukaryonten): nur bei Polyomaviren (! benutzt alle zellulären Proteine)! Replikation der Parvoviren (Einzelstrang-DNA!): von S-Phase der Zelle abhängig! im Kern replizierende DNA-: können zelluläre Enzyme benutzen! cytoplasmat. replizierende : brauchen eigene Enzyme für mrna-synthese! Bildung der Cap-Struktur / Polyadenylierung + Methylierung der viralen mrna! Translation an cytoplasmatischen Ribosomen Einteilung: frühe + späte Proteine (vor + nach DNA-Replikation) Frühe Proteine: regulatorische Funktion Späte Proteine: Strukturproteine Maturation + Freisetzung! Kapsid-Entstehung durch (Self-)Assembly (i.d.r. am Ort der Replikation)! Ort der Umhüllung: an Kernmembran / an cytoplasmat. Membransystemen / an Zellmembran! Freisetzung von unbehüllten : durch Zytolyse (nach Akkumulation im Cytoplasma od. Kern) 7