Inhalt. 1. Einleitung 2. Struktur 3. Infektion 4. Virusfamilien

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1 Viren

2 Inhalt 1. Einleitung 2. Struktur 3. Infektion 4. Virusfamilien

3 Einleitung 1 VERÄNDERLICHKEIT Infektion Genom Struktur - Viren infizieren alle Lebensformen: Archea, Eubakterien, Eukaryoten (Einzeller, Pflanzen, Pilzen, Tiere) - Menschenpathogene: milde Krankheiten: Schnupfen (Rhinoviren); letal (Tollwutvirus); Onkogen (Humanes Papillomvirus) - Sich ins Genom integrierende Viren (Retroviren) nicht-integrierende: Replikation im Zellkern (Herpesviren), Replikation im Zytoplasma (Poxviren) - Infektion: schnell (Influensavirus) langsam (HIV) - Produktiv latent abortiv (unerfolgreich) - RNA Dependoviren: DNA Vermehrung abhängig von anderen Viren (zb. Adeno-assoziierte Viren; AAV) - Linear zirkulär - Doppelsträngig einzelsträngig (minus, oder plus Strang) - Eine einzige Nukleinsäure zwei Nukleinsäuremoleküle (HIV) segmentiertes Genom (Influensavirus) - Komplex (Poxviren, Herpesviren) einfach (Tollwutvirus; Parvoviren) Nackt gehüllt ÄHNLICHKEIT Kleine Grö e (maximum 200 nm; Ausnahme: Mimiviren) Obligate Parasiten, sie brauchen: Bausteine (Aminosäuren), Proteinsyntheseapparat, Energie (ATP)

4 Entdeckung der Viren 2 Tabakmosaikvirus Dimitrij Ivansovsky Martinus Beijerinck Maul- und Klauenseuche-Virus Friedrich Löffler Paul Frosch

5 Leben die Viren? 3 Spore

6 Herkunft der Viren 4 1. Die regressive Hypothese (Vereinfachung von Zell-basierenden Lebewesen) 2. Progressive Hypothese (desertierte Nukleinsäuren) Mimivirus 3. Symbiont-Hypothese (aus intrazellulärer Symbiose) 4. Die Virus zuerst Hypothese (unabhängig von der Zelle, aus der RNA-Welt) BV: Bakteriumviren B: Bakterien MODERNE VIROSPHÄRE Urvirosphäre AV: Archeaviren A: Archaea LUCA: last universal common ancestor (letzter gemeinsamer Vorfahre) EV: Eukaryotenviren E: Eukaryoten MODERNE VIROSPHÄRE

7 5 DIEBVIREN Herpes simplex Virus Aus der Wirtszelle: Gen der DNA-Polymerase Gen der Ribonucleotid-Reduktase Gen der Thymidin-Kinase

8 Systematik der Viren 6a KAPSID-KODIERENDE ORGANISMEN Archaeaviren Bakteriumviren Eukaryotenviren Bakterien Archaea Eukaryoten RIBOSOMKODIERENDE ORGANISMEN

9 Systematik der Viren 6b International Committee on Taxonomy of Viruses; ICTV): 1966 Einführung von systematischen Einheiten für die zellulären Lebewesen (Art, Gattung, Familie) Aber: höhere systematische Kategorien existieren nicht, weil wir die entfernten Abstammungen nicht kennen (der evolutionäre Stammbaum ist wurzellos) Systematik: Früher: Morphologie, Infektionsweg Heute: Genomvergleich

10 David Baltimore Das Baltimore-System der Viren 7 (+)ssrna Retroviren dsdna Hepadnaviren DNA/RNA Hybrid ssrna dsdna dsdna Herpesviren Adenoviren Poxviren Papillomviren dsdna ssdna Parvoviren (-)ssrna Orthomyxoviren (Influensaviren) Rhabdoviren mrna (-)ssrna dsrna Reoviren ss: single-stranded (einzelsträngig) ds: double-stranded (doppelsträngig) (+)ssrna Picornaviren

11 Virusgenome Virion: ausserhalb der Zelle Vegetativer Virus: innerhalb der Zelle Provirus: im Wirtsgenom 8 DNA-Genome ss, linear ds, linear ss, zirkulär Parvoviren Poxviren, Adenoviren, Herpesviren X174 Phage RNA-Viren - OHNE DNA-Phase - Influensavirus, Poliovirus: RNA-abhängige RNA-Polymerase RNA Viren MIT DNA-Phase - Retroviren: reverse Transkriptase ds, zirkulär Baculoviren (Insektviren) Ins Genom integrierende Viren - HIV, Phage Lambda RNA-Genome ss, linear ds, linear Retroviren, Polioviren: plus Strang Influensavirus, Tollwutvirus: minus Strang Reoviren Viren mit segmentiertem Genom - Influensavirus ss, zirkulär Hepatitis delta Virus Segmentiertes RNA-Genom

12 Kapsid 9 I. Influensavirus Nukleinsäure Kapsid HELIX (SPIRAL) II. Adenoviren, Herpesviren IKOSAEDER III. HIV STOCK Baculoviren KEGEL

13 Gehüllte Viren 10 Kreis Influensavirus Herpesvirus Kugel Tollwutvirus Hülle Tegument Stock Strang Baculovirus Ebolavirus Kapsid DNA

14 Virusinfektion 11 Phasen der Vireninfektion: 1. Adsorption 2. Penetration 3. Transkription 4. Translation 5. Genomreplikation 6. Zusammenbau 7. Freisetzung Fusion Zytoplasma Endozytose Gehüllter Virus Rezeptor-vermittelte Endozytose 1 2 Endosom ,4 Nukleinsäuren Zellkern

15 Adsorption 12 ICAM-1 Rezeptor (Rhinoviren) CD4 Rezeptor (HIV) CD155 Rezeptor (Poliovirus) Extrazellulärer Raum Plasmamembran Zytoplasma

16 Penetration 13 Ungehüllte Viren Endozytose Gehüllte Viren Rezeptor reversible Bindung Zellmembran Rezeptor Zellmembran Reversibile Bindung irreversible Bindung Membranfusion Endozytose Irreversibile Bindung Endozytose Endosom Endosom

17 Intrazellulärer Transport 14 Sich im Zellkern replizierende Viren: - Mehrheit der DNA-Viren - Influensaviren - Lentiviren (zb. HIV) Sich im Zytoplasma replizierende Viren : - Mehrheit der RNA-Viren - Poxviren (zb. Pockenvirus) Kernpore Zentrosom ZELLKERN Dinaktin Dinein Kinesin-2 Kinesin-1

18 Modifiziertes zenrales Dogma 15 Zentrales Dogma DNA Transkription RNA Translation Protein Francis Crick Genom- Replikation DNA MODIFIZIERTES ZENTRALES DOGMA Transkription Translation DNA RNA Protein Genom- Replikation reverse Transkription Genom- Replikation DNA RNA

19 Transkription, Translation, Modifikation 16 Eukaryotenviren DNA-VIREN RNA-VIREN Transkription mrna Translation Protein mrna Transport Transkription DNA-VIREN Transport Kernpore Golgi Translation Raues Endoplasmatisches Retikulum glükoprotein POST-TRANSLATIONELLE MODIFIKATIONEN Myristylgruppe zucker GLYKOSYLATION MYRISTOYLATION PHOSPHORYLATION

20 Transkription der zellulären Genen 16 Regulierende Elemente DNA Terminator Transkriptionsfaktoren RNA RNA pol-ii Primer Transkript Splice Donor Akzeptor Donor Akzeptor Alternatives Splicing

21 Transkription der viralen Genen 16 Zellmembran dsdna dsrna (+)RNA (-)RNA DdRp dsrdrp ssrdrp ssrdrp Zytoplasma mrna Zellkern dsdna ssdna (-)RNA DdRp (zellulär) mrna ds: doppelsträngig (double-stranded) ss: einzelsträngig (single-stranded) DsRp: DNA-abhängige RNA-Polymerase (DNA-dependent RNA polymerase) RdRp: RNA-abhängige RNA-Polymerase (RNA-dependent RNA polymerase)

22 Transkription der viralen Genen 16 DNA-Viren Klasse RNA-Viren Revers transkribierende Viren

23 Translation der zellulären mrna-s UTR 3 -UTR mrna Protein

24 Translation der zellulären mrna-s 1. IRES 43S Initiationskomplex 1. HIV-1 (Vpu und Env) 2. Bi-cystronische mrnas 2. i. leaky Scanning 17 Rotavirus (NSP5 und NSP6) 3. i. leaky Scanning 5. HIV-1 (Gag und Gag-Pol) 4. ii. Gerutschte Termination iii. IRES

25 18 Transport der neu synthetisierten Proteine Zellkern mrna Kernpore Protein Raues ER Ribosom HIV Rev Protein Golgi NLS NES Transportvesikel Zytoplasma Zellrezeptor virales Glükoprotein Zellmembran

26 Genomreplikation 19 DNA-Viren RNA-Viren Revers transkribierende Viren

27 Replikation ringförmiger Genome 20 Theta-Typ Replikation Sigma-Typ Replikation Replikationsgabel Replikationsgabel Replikationsgabel Replikationsursprung parentale DNA neue DNA (Der Pfeil zegit die 5 3 Richtung der Replikation)

28 Zusammenbau 21 Viren mit helikaler Symmetrie Viren mit ikosahedraler Symmetrie RNA Protein Pro-Kapsid Kapsid Genom

29 Freisetzung 22 Zellmembran zelluläres Protein virales Protein Hülle Kapsid Genom Nukleokapsid Gehüllter Virus

30 Freisetzung 22 Lyse Freisetzung Protein Pro-Kapsid Kapsid DNA oder RNA Protein Zellmembran Freisetzung RNA

31 Ablauf der Vireninfektionen 23 Zellinfektion abortive latente produktive Apoptose Infektion Infektion Infektion Persistente Infektion (latent) persistente Infektion (produktiv) Zelltod

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