Die Familie der Herpesviridae

Transkript

1 Die Familie der Unterfamile Genus Vertreter (Mensch) α-herpesvirinae Simplexvirus Humanes Herpesvirus 1 (Herpessimplex-Virus-1) Humanes Herpesvirus 2 (Herpessimplex-Virus-2) Varicellovirus Humanes Herpesvirus 3 (Varicella Zoster Virus) β-herpesvirinae Cytomegalovirus Humanes Herpesvirus 5 Muromegalovirus Kein Roseolovirus Humanes Herpesvirus 6,7 γ-herpesvirinae Lymphocryptovirus Humanes Herpesvirus 4 (Epstein Barr Virus) Rhadinovirus Humanes Herpesvirus 8 (= Kaposi sarcoma herpes virus)

2 : 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..

3 : Merkmale der einzelnen Unterfamilien Zell-Spektrum Zell-Spektrum Zell-Spektrum

4 Struktur von Herpesviren Lipidhülle; Tegument Grösse: nm Durchmesser; Lipidmembran Schematische Darstellung (Beispiel: HCMV); Elektronen Mikroskopische Aufnahme

5 Herpesvirus Genome

6 Isomere des Cytomegalovirus Genoms Aus, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.19.24B

7 Herpesvirus Genome liegen als Episom in infizierter Zelle vor Gene für: DNA Synthese Kapsid Membranproteine LAT Replikationsursprung

8 Beispiele für Herpesvirus Promotoren Fast jedes Gen hat seinen eigenen Promotor. Aus Fields Virology 4 th edition, 2002, Chapter727, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 67-6

9 Beispiel eines viralen Transkriptionsregulators: HSV VP16 VP molecules α-genes Immediate early Latency β-genes early + - γ-genes late Virus particle:

10 Immediate early (α) virale Proteine: Beispiel HSV Proteine Modifikation/Grösse (kd) Funktionen ICP4 Phosphoryliert; UDP und ADP-Reste/ 140 Aktivierung der Transkription von β und γ Genen; Repression der Transkription von α-genen (ICP0, ICP4) ICP0 79 Transkriptionsaktivator; wirkt synergistisch mit ICP4; ICP27 Phosphoryliert/ 63 Post-transkriptioneller Regulator; Trägt zur Ausschaltung der Expression zellulärer Proteine bei indem es Splicing inhibiert* Fördert den Export ungespleißter viraler mrnas; ICP47 Verhindert Präsentation von viralen Antigenen für CD8 Zellen;

11 Early Proteine/Enzyme für die virale DNA Replikation (I) Funktion Grösse (kd) /Genort ) HSV CMV EBV HHV-8 Bindet an ori Lyt 94/ /? UL9 /UL84 BZLF1 Polymerasekomplex DNA Polymerase:Polymerase und Exonukleaseaktvität 140/ UL30 Bindet ds DNA (processivity factor) 62/ 150/ UL50 52/ 110/ BALF-5 Orf 9 50 orf59 UL42 UL44 /BMRF1 Bindung von Einzelstrang DNA an Replikationsgabel 124/ UL29 140/ UL57 138/ BALF2 110/ Orf6 5,-3 Helikase, DNA-Primasekomplex 99/ 115/ -/BSLF1 orf56 UL5 UL105 Helikase- Primase- Komplex 5,-3 Helikase, DNA-Primasekomplex 114/ UL52 110/ UL70 - /BBLF2/3 0rf40/41 Stimuliert Primersynthese 80/UL8 -/UL102? -/BBL4 Orf44

12 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,

13 Beteiligung von Herpesvirus Proteinen bei der lytischen Genomreplikation Aus, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Fig.19.25

14 Early Proteine/Enzyme für die virale DNA Replikation (II) Aktivität Grösse (kd) /Genort ) HSV CMV EBV HHV-8 Thymidinkinase; Phosphoryliert Thymidine und andere Nukleoside; 41/ UL23 -/- 70/ BXLF-1 Orf 21 Ribonukleotidreduktase* Untereinheit (gross) 140/ -/ 85/ Orf61 UL39 UL45 BORF2 Ribonukleotidreduktase* Untereinheit (klein) 38/ UL40? 34/ BaRF1 Orf60 Uracilglycosylase: Katalysiert die Freisetzung von Uracil aus DNA: DNA Reparatur? 39/ UL2 -/ UL /BKRF3 orf46 Alkalische Endo-/Exonuklease: Auflösung von Verzweigten Strukturen in der DNA. 68/UL12 -/UL98 70/BGLF5 Orf37 dutpase: dutp -> dump zur Verhinderung des Einbaus von dutp in die DNA; 39/ UL50 -/ UL72 -/BLLF3 orf55 *Katalysiert die Umwandlung von Ribonukleotiden zu Desoxyribonukleotiden; Essentiell für die Replikation in nicht-teilenden Zellen.

15 Exemplarische Späte Proteine Aktivität Grösse (kd)/bezeichnung /Genort ) HSV CMV EBV HHV-8 Tegument Protein; aktiviert die Transkription der immediate early Gene 54/α-TIF, ICP25, VP16, UL48 71/-/UL82 -/-/BPLF1? Hauptkapsidprotein 155/VP5/ UL19 153/-/UL86 154/- /BCLF1 153/- /orf25 Diverse Membranproteine (Glykosyliert)

16 VP16 funktioniert als Komplex mit zellularen Faktoren Acidic activation domain HCF-1: human factor C1 Oct-1: Octamer 1 transcription factor Wysocka J and Herr W TIBS 28, POU domains

17 Replikationszyklus: Eintritt in die Zelle (HSV) HS: Heparan sulphate 3-O-S: 3-O-Sulfotransferase; spezifische durch 3-O-S modifizierte HS können als Fusionsrezeptoren dienen. HVEM: Herpes virus entry mediator: Mitglied der TNF-α Rezeptor Familie Nectin 1, 2: Mitglieder der Immunoglobulin superfamilie Spear PG et al. 2004,

18 Heparin Sulphat GAG: glycosaminoglycan Disaccharid bestehend aus D-glucosamin und N- Acetyl-D-Glucosamin 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 Bindung von Herpesviren an Zelloberfläche führt zur Transduktion von Signale (Bsp. HCMV) Compton T TCB. 14, 5-9.

20 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 : 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, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 6.

21 Verbreitung von HSV im Wirt Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.853.

22 HSV-Seroprevalenz Anteil der Bevölkerung Alter 40% > 80% über 60

23 Weitere HSV-1 und HSV-2 assoziierte Krankheiten Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.853.

24 HSV Latenz und Aktivierung

25 Reaktivierung von HSV Verletzungen; Schwere Erkrankungen mit Intubationen; Chirurgische Eingriffe in dem Trigeminus Nerv; Immunsuppression, z.b. nach Organtransplantationen;

26 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, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 6.

27 HSV Latenz LAT 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;

28 LAT Transkripte sind komplementär zu ICPO Transkripte Jones C., Clin.Microb. Reviews 16,

29 Verbreitung von Varicella zoster Virus im Wirt T-cells Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.856.

30 Varizella Zoster assoziierte Krankheiten Primäre Krankheit (Kind): Windpocken Reaktivierung der Infektion (Erwachsener): Gürtelrose

31 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)

32 Cytomegalovirus: Verbreitung Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.854.

33 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.);

34 Epstein-Barr Virus: Krankheiten und Verbreitung Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, p.854.

35 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;

36 Tumorerkrankungen assoziiert mit Infektionen von γ-herpesvirinae

37 Epstein-Barr Virus Latenz-Gene/Proteine Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved in tumorigenesis.nat Rev Microbiol Aug ;2(8):656- Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 16..

38 Latenz-Gene/Proteine von γ-herpesvirinae Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved in tumorigenesis.nat Rev Microbiol Aug ;2(8):656-

39 EBV Latenz-Muster und ihre Assoziation mit verschiedenen Tumorerkrankungen Damania, B. Oncogen ic gamma-herpesviruses: comparison of viral proteins involved in tumorigenesis.nat Rev Microbiol Aug ;2(8):656-

40 Replikationsgabel in Säugetierzellen 2002 by Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter