M. Müller, SoSe 2005 AUFBAU UND STRUKTUR

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1 AUFBAU UND STRUKTUR

2 AUFBAU UND STRUKTUR VIREN SIND EINFACH AUFGEBAUT RNA DNA Capsid = Coat (Protein) Membran = Envelope (Glykoproteine, Lipide, Reste von Wirtszell- Membran)

3 AUFBAU UND STRUKTUR VIRUSGENOME: DNA ODER RNA SS = Einzelsträngig + oder - Strang * *+RNA = wird direkt translatiert *-RNA = kann nicht direkt translatiert werden DS = Doppelsträngig Segmentiert Doppelsträngig segmentiert Circular

4 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) Capsid enthält basische Proteine (Polykation) Capsid hat kein Cystein (damit auch keine S-S Brücken) Capsid dient der Verpackung und dem Schutz der Nukleinsäure Capsid ermöglicht dentransport der Nucleinsäure von Zelle zu Zelle Capsid enthält spezifische Moleküle für die Anheftung (Attachment) Capsid kann helical oder kubisch aufgebaut sein ICOSAEDER (KUBISCH) HELICAL

5 AUFBAU UND STRUKTUR VIRUSMEMBRAN (ENVELOPE) Zusätzlich zum Capsid besitzen einige Viren noch umschließende Membranen (Hüllen, Envelopes). Hülle Die exponierten Proteine auf der Virusoberfläche sind hauptverantwortlich für die spezifische Bindung der Viren an die Wirtszellen. Sie können unterschiedliche Strukturen haben und somit viele verschiedene Rezeptoren erkennen. Aber: Die exponierten Proteine auf der Virusoberfläche unterliegen einem starken Selektionsdruck durch das Immunsystem. Änderungen dieser Proteine können zur Bildung neuer Subtypen führen (antigenic shift; antigenic drift).

6 VIROIDE SIND NACKTE VIREN Viroide sind hüllenlose (!) RNA-Viren und Erreger von Pflanzenkrankheiten. Das bekannteste ist das PSTVd (potato spindle tuber viroid). Es sind kleine ( Nukleotide), stäbchenförmige RNA-Moleküle mit einer bestimmten Sekundärstruktur. (nach Alan J. Cann: Principles of Molecular Virology, 2001) M. Müller, SoSe 2005 AUFBAU UND STRUKTUR

7 BAKTERIOPHAGEN: MEIST KUBISCH Phagen können neben dem Kopf (Capsid) zusätzliche Ausstülpungen wie: Kragen, Schwanz, Schwanzfasern und Endplatte besitzen (aus A. Levine, Viren, 1993) M. Müller, SoSe 2005 AUFBAU UND STRUKTUR

8 AUFBAU UND STRUKTUR NACHWEIS VON BAKTERIOPHAGEN

9 URSPRUNG UND EVOLUTION URSPRUNG DER VIREN Wie sind Viren entstanden? Wie sehen die Kräfte aus, die neue Viren entstehen lassen? Wie verlaufen Wandlung und Evolution der Viren? Welcher Selektionsdruck führt zu neuen Krankheiten?

10 URSPRUNG UND EVOLUTION URSPRUNG DER VIREN Zur Zeit gibt es über den Ursprung der Viren 3 Theorien: 1. Virusentstehung durch Degeneration (Parasit) 2. Virusentstehung aus wirtszelleigenen RNA- oder DNA- Molekülen 3. Abstammung von selbstreplizierenden Molekülen (Coevolution)

11 VIREN: LEBENDE ORGANISMEN? Viren werden als submikroskopisch kleine, obligat intrazelluläre Parasiten auf molekularer Ebene definiert. Viruspartikel setzen sich aus vorgefertigten Komponenten zusammen. Viruspartikel wachsen nicht Kein bekanntes Virus hat das biochemische oder genetische Potential, um Energie oder Proteine zu synthetisieren. M. Müller, SoSe 2005 URSPRUNG UND EVOLUTION

12 URSPRUNG UND EVOLUTION VIREN: DOCH LEBENDE ORGANISMEN? Viren bedienen sich des gemeinsamen genetischen Codes (ATCGU) Viren können in der Zelle ihre eigene Vermehrung in Gang setzen Viren reagieren auf Veränderungen ihrer Umwelt (Evolution)

13 KOMPROMISS: Innerhalb von Wirtszellen sind Viren lebende Organismen, während sie außerhalb davon komplexe, metabolisch inerte Moleküle darstellen. M. Müller, SoSe 2005 URSPRUNG UND EVOLUTION

14 URSPRUNG UND EVOLUTION VIREN ALS EVOLUTIONSMOTOR Viren haben eindeutig zwei Funktionen in unserer Evolution: 1. Krankheiten, die sie hervorrufen, führen zur Selektion resistenter oder weniger anfälliger Wirtsorganismen 2. Genetische Information von Viren wird in unser eigenes Erbgut eingebaut (Onkogene)

15 VIRALE ÜBERLEBENSSTRATEGIEN Die natürliche Umwelt stellt für die meisten Viren eine Barriere dar. Sehr empfindliche Viren können entweder nur durch direkte Übertragung (kurzer Infektionsweg) oder hohe Wirtsdichte überleben ( Virusreservoir ). Viele Viren haben sich daher auf den zwischenzeitlichen Befall von Vektoren spezialisiert. M. Müller, SoSe 2005 URSPRUNG UND EVOLUTION

16 URSPRUNG UND EVOLUTION VIRALE ÜBERLEBENSSTRATEGIEN Viren können daher z.b.: In gesunden Trägern weiterleben (inapparente Infektion) In der Umwelt ohne Weiteres überleben (Pox-, Parvo-, Picornaviren) In Tieren als Zwischenwirt überleben (Influenzaviren, Togaviren) Als persistierende Infektionsformen lange im Individuum verbleiben (Onkogene) Als lebenslange Latenz im Wirt vorhanden sein (Herpes Viren, HIV) Lange Inkubationszeiten ausbilden (Rabies, Slow virus Infektionen)

17 EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION VIREN: EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION Die Klassifikation von Viren erfolgt durch ihre Wirte, ihre Nucleinsäure, die Symmetrieform der Capside und das Vorhandensein einer Membranhülle. Als Wirte kommen Pro- und Eukaryoten in Frage, z.b.: Bakterien, Pflanzen, Tiere bzw. Menschen.

18 BAKTERIOPHAGEN: EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION ICOSAHEDRAL FILAMENTÖS DS-DNA DS-RNA SS-RNA SS-DNA MYOVIRIDAE SIPHOVIRIDAE PODOVIRIDAE ENVELOPE φ6 M12 R17, f2, Qß, MS2, GA, SP, F1 M13 fd, Ff lke M. Müller, SoSe 2005 DS = doppelsträngig; SS = einzelsträngig EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION

19 EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION DNA-PFLANZENVIREN ICOSAHEDRAL NON-ENV. HELICAL NON-ENV. SS DS (RT) DS (RT) GEMINIVIRIDAE CAULIMOVIRIDAE CAULIMOVIRIDAE DS = doppelsträngig; SS = einzelsträngig; RT = Reverse Transcriptase

20 RNA-PFLANZENVIREN ICOSAHEDRAL NON-ENV. HELICAL NON-ENV. DS SS (+)(RT) SS (-) SS (+) REOVIRIDAE PARTITIVIRIDAE M. Müller, SoSe 2005 SESQUIVIRIDAE BROMOVIRIDAE COMOVIRIDAE PSEUDOVIRIDAE RHABDOVIRIDAE BUNYAVIRIDAE POTYVIRIDAE CLOSTEROVIRIDAE FLOATING GENERA: TMV EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION

21 EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION DNA-VIREN (TIER- UND MENSCH) ICOSAHEDRAL COMPLEX ENV. NON-ENV. ENV. DS SS DS DS HERPESVIRIDAE HEPADNAVIRIDAE PARVOVIRIDAE PAPOVAVIRIDAE ADENOVIRIDAE POXVIRIDAE

22 EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION RNA-VIREN (TIER- UND MENSCH) ICOSAHEDRAL HELICAL ENV. NON-ENV. ENV. SS SS DS SS TOGAVIRIDAE FLAVIVIRIDAE (RETROVIRIDAE) PICORNAVIRIDAE CALICIVIRIDAE REOVIRIDAE RHABDOVIRIDAE PARAMYXOVIRIDAE BUNYAVIRIDAE ARENAVIRIDAE ORTHOMYXOVIRIDAE CORONAVIRIDAE (RETROVIRIDAE)

23 +RNA +RNA THE BALTIMORE CLASSIFICATION* M. Müller, SoSe 2005 RETROVIRIDAE PICORNAVIRIDAE TOGAVIRIDAE FLAVIVIRIDAE CALICIVIRIDAE CORONAVIRIDAE VI DNA IV -RNA + or - DNA II DNA + - I +mrna V -RNA *ordnet Viren nach ihrem genetischen System und beschreibt das Verhältnis der viralen DNA zu ihrer mrna. PARVOVIRIDAE HEPADNAVIRIDAE PAPOVAVIRIDAE ADENOVIRIDAE HERPESVIRIDAE POXVIRIDAE III + - RNA REOVIRIDAE BUNYAVIRIDAE ARENAVIRIDAE RHABDOVIRIDAE PARAMYXOVIRIDAE ORTHOMYXOVIRIDAE EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION

RNA DNA VIREN SIND EINFACH AUFGEBAUT. Membran = Envelope (Glykoproteine, Lipide, Reste von Wirtszell- Membran) Capsid = Coat (Protein)

RNA DNA VIREN SIND EINFACH AUFGEBAUT. Membran = Envelope (Glykoproteine, Lipide, Reste von Wirtszell- Membran) Capsid = Coat (Protein) VIREN SIND EINFACH AUFGEBAUT RNA DNA Capsid = Coat (Protein) Membran = Envelope (Glykoproteine, Lipide, Reste von Wirtszell- Membran) AUFBAU UND STRUKTUR VIRUSGENOME: DNA ODER RNA SS = Einzelsträngig +

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