Infos zur Virologie und Zellbiologie: Internet

Transkript

1 Infos zur Virologie und Zellbiologie: Internet

2 Infos zur Virologie und Zellbiologie: Weitere Bücher

3 VORLESUNGSPLAN Thema Datum Stunden/Lektor Ort Transformation ; DNA Viren 1 ; ,5; RBW Gosser HS Genetik ; MW Infektionsphänotypen; DNA ,5; RBW Viren Molekulare Diagnostik ,5 HN DNA Viren ,5 RBW VORLESUNGSFREI (offiziell) RNA Virus Vektoren ,5; BS Str. DNA Virus Vektoren ,5 BS Vakzine ,5 BS Antivirale Strategien ,5 RBW Virusevolution ,5 RBW Neurovirologie ,5 RBW Joker oder Vorlesungsfrei 1.7. Klausur ,5 RBW, HN Grosser HS Genetik 1 RBW: Ruth Brack-Werner: brack@gsf.de BS: Brian Salmon: salmons@austrianova.com HN: Hans Nitschko: nitschko@mvp.uni-muenchen.de 2 Parvoviren, Polyomaviren, Pockenviren, Papillomaviren, Herpesviren

4 Beteiligung von Viren an Krebserkrankungen Direkt: Infektion führt zur onkogenen Transformation der Zelle. Beispiel: Rous Sarcoma Virus Indirekt: Infektion von Zelle A führt zu Veränderungen, die die onkogene Transformation der Zelle B begünstigen. Beispiel Humanes Immundefizienzvirus

5 Beispiel für die virus-assoziierte Onkogenese durch indirekte Mechanismen AIDS (HIV) assoziierte Tumorerkrankungen Kaposi Sarkom: maligne Erkrankung des Gefäss-Systems; Mischung von Endothelzellen und inflammator. Zellen; AIDS-related lymphomas (ARL); Non-Hodgkin s Lymphome; in erster Linie B-Zell-Ursprung; oft EBV oder HHV-8 positiv Burkitt s Lymphom; diffuses gross-zelliges B-Zelllymphom (DLBCL); Primäres ZNS-Lymphom (PCNS) Cervixkarzinom; Gebärmutterhalskrebs; Epithelzellen

6 Beispiele für Tumor-auslösende RNA Viren Retroviridae Flaviviridae RSV, MSV, MuLV; SSV/SSAV; HTLV Hepatitis C Virus Verschiedene Tumore und Leukämien Leberkarzinome

7 Beispiele für Onkogene DNA-Viren Adenoviridae Hepadnaviridae Herpesviridae Papillomaviridae Adenovirus Hepatitis B Virus Epstein Barr Virus HPV 16, -18 Verschiedene solide Tumore Leber-Karzinome B-Zell Lymphome Cervix Karzinom Polyomaviridae SV40 Verschiedene solide Tumore

8 Krebserkrankungen beim Menschen mit virale Beteiligung

9 Einige gemeinsame Eigenschaften der onkogenen Zell-Transformation durch Viren 1. Infektion führt nicht zum Zelltod; 2. Einmalige Infektion der Zelle ausreichend für ihre Transformation ( single-hit Mechanismus); 3. Persistente Infektion;

10 Zelltransformation durch Retroviren Transduzierende Viren; Übertragen ein Onkogen; Nicht-transduzierende Viren; Enthalten selber kein Onkogen; Transformation ist auf die Beeinflussung der Expression von zellulären Tumor-assoziierten Genen zurückzuführen.

11 Transformierte Zellen Mögliche Eigenschaften 1. Immortalisation; 2. Morphologische Veränderungen; 3. Verminderte Abhängigkeit von Wachstumsfaktoren; 4. Können bei Nährstoffmangel nicht in die Ruhephase eingehen; 5. Können Foci (= Zellhaufen) bilden; 6. Wachstum ohne Anheftung möglich; 7. Tumorinduktion in Versuchtstieren;

12 Virus-transformierte Zellen Beispiel: Rous sarcoma virus infizierte und transformierte Hühnerzellen Focus A Übereinander wachsende Zellen in Focus A Focus C Normale und transformierte Zellen in Focus C Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig

13 Mechanismen der onkogenen Zelltransformation 1. Dauerhafte Aktivierung von zellulären Signal- Transduktionswegen; 2. Eingriff in die Zellzyklus-Kontrolle; 3. Verhinderung der Apoptose.

14 Transformierende Gene/Proteine von DNA Viren Häufige Eigenschaften: 1. Sind häufig regulatorische Proteine, die in der frühen Phase des viralen Replikationszyklus exprimiert werden; 2. Multifunktionell; 3. Interaktion mit zellulären Faktoren ist wesentlich für die Transformation; 4. Die Transformation ist oft das Ergebnis der Zusammenwirkung von mehreren viralen Protein;

15 Tumor-Induktion durch DNA Viren Persistente Virus-Infektion; Persistenz des viralen Genoms durch Integration in das Wirtszellgenom (z.b. Polyomavirus) oder extrachromosomal als Episom (z.b. EBV) Dauerhafte Expression von wenigen oder einem viralen Genprodukt; Transformation ist ein seltenes Ereignis.

16 Mechanismen der onkogenen Zelltransformation I. Dauerhafte Aktivierung von zellulären Signal- Transduktionswegen; II. Eingriff in die Zellzyklus-Kontrolle; III. Verhinderung der Apoptose.

17 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Aktivierung von Tyrosin-Kinasen: Beispiel c-src Myristyl-Kette P Membranverankerung Protein-Protein Interaktionen: SH3: Prolin-reiche Sequenz SH2: Phosphotyrosine-haltige Sequenz Kinase Aktivität X v-src Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig. 18.9A.

18 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen De-Aktiverung durch Phosphorylierung von Y527 Inaktive Konformation: Zusammengehalten durch Interaktion von dem phospyhorylierten Tyrosine 527 mit der SH2 Domäne von c-src. Aktivierung: Autophosphorlyierung von Y416 durch Bindung von Liganden an SH2 bzw. SH3 Domänen bzw. Dephosphorylierung von Y527D Martin GS. The hunting of the src Nature Reviews Molecular Biology 2,

19 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Mechanismen zur dauerhafte Aktivierung c-src: Beispiel RSV: Transduktion eines Genes das für ein dauerhaft aktiviertes Src-Analog kodiert (v-src). Martin GS. The hunting of the src Nature Reviews Molecular Biology 2,

20 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Mechanismen zur dauerhafte Aktivierung c-src: Beispiel Polyomavirus Mittel-T- Protein Phosphatase 2a Antigen: Rekrutierung von verschiedenen zellulären Proteinen zur Aktivierung von Src einerseits (hier PP2A) und von Signal- Transduktionskaskaden andererseits Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig B.

21 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Simulation von aktivierten Rezeptoren für extrazelluläre Signale Beispiel: LMP-1 (Latent Membrane Protein 1) von EBV

22 LMP1 simuliert den TNF-Receptor 1 LMP1 TNF-receptor 1 TNFα TRAFs RIP RIP TRADD TRAF2 TRADD Anti-apoptotic pathways Survival Transformation Apoptosis, necrosis Survival Arnd Kieser, AG Signal Transduction, Dept. Gene Vectors, GSF

23 LMP-1 induziert verschiedene Signal-Transduktion Wege LMP-1 (Oligomerisiert) Traf: Tumor necrosis factor receptor associated protein Tradd: Traf adaptor CTAR:- C-terminal activating region of LMP-1 JAK: Janus kinase JNK: Jun N-terminal kinase IkB: Inhibitor of kappa B NFkB: Nuclear factor kappa B STAT: signal transducer and activation of transcription AP-1: Activator protein Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig

24 I. Transformation durch Aktivierung von zellulären Signal-Transduktions Wegen Chung JY et al., J Cell Sci 115,

25 (II) Eingriff in die Zellzykluskontrolle Der Zellzyklus Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig

26 Zellzykluskontrolle: Zyklin/Kinase Komplexe Cyclin B + cdk2 Zyklin = regulatorische Untereinheit Cyclin A + cdk2 Zyklinabhängigen kinase = katalytische Untereinheit Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig Mitogene: Wirksam in der G1 Phase bzw. in Go, wo sie den Eintritt in den Zellzyklus bewirken;

27 (II) Inaktivierung von Tumor-Suppressor- Proteinen; Rb Protein Eigenschaften des RbProteins 1. Tumor-Suppressor-Protein 2. Im hypo-phosphorylierten Zustand bindet Rb den Transkriptionsfaktor E2F und hemmt die Transkription von E2F-abhängigen Genen; 3. Die Phosphorylierung von Rb durch Zyklin D/Kinasen führt zur Freisetzung von E2F; 4. E2F aktiviert die Expression von verschiedenen Genen: 1. Zykline/Kinasen zur weiteren Phosphorylierung von Rb; 2. Gene für die DNA Synthese und Mitose; 3. E2F Gen

28 (II) Regulation von E2F durch Rb Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig A.

29 (II) Freisetzung von an Rb Protein gebundenes E2F durch virale Proteine Abbau von Rb-E2F Komplexen durch SV40 T-antigen Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig

30 (II) Funktionelle Domänen des Rb Proteins Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig B.

31 (II) Weitere virale Mechanismen zur Inaktivierung von Rb Förderung der Phosphorylierung von Rb durch Erhöhung des Pools an Zyklin/Kinasen 1. HHV-8 v-cyclin: Virus-kodiertes Zyklin; Homolog von Zyklin D2; Bindet nur sehr schwach an Zyklin-Inhibitoren. 2. HPV E7: Bindet und inaktiviert den G1 Zyklin-Inhibitor p21 Cip1

32 (III) Hemmung der Apoptose: Inaktivierung von p53 1. Entdeckung auf Grund seiner Bindung an SV40 LT-Antigen; 2. Sensor für Genom-Schäden/Veränderungen; 3. Am häufigsten mutiertes Gen in menschlichen Tumoren; 4. Protein ist in normalen Zellen sehr instabil (Bindung von Mdm-2 katalysiert die Ubiquitinylierung und fördert damit den Abbau von p53 durch Proteasomen); 5. Wird stabilisiert durch Bindung von anderen Proteinen (z.b. Atm) bei Doppelstrang-Brüchen bzw. bei der DNA-Reparatur 6. Transkriptionsfaktor; wirkt als Tetramer; Aktiviert die Expression von Genen die den Zellzyklus anhalten (z.b. den Zyklin-Inhibitor p21cip1) oder die Apoptose induzieren;

33 (III) p53 Struktur DNA Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig

34 (III) Mechanismen zur Inaktivierung von p53 durchs virale Proteine Principles of Virology, Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Fig

35 (III) Mechanismen zur Inaktivierung von p53 durch virale Proteine 1. Beschleunigung des Abbaus von p53 (HPV E6, Adenovirus E1B + E4); 2. Sequestrierung in inaktive Komplexe (SV40 LT); 3. Veränderung der Funktion von p53 durch Interaktion mit viralem Protein (z.b. Bindung führt dazu, dass p53 die Transkription unterdrück, anstatt sie zu aktivieren).