M. Müller, SoSe 2005 AUFBAU UND STRUKTUR · Vermehrung in Gang setzen • Viren reagieren auf...

AUFBAU UND STRUKTURM. Müller, SoSe 2005


DNARNA

Capsid= Coat(Protein)

Membran= Envelope(Glykoproteine,Lipide, Restevon Wirtszell-Membran)

VIREN SIND EINFACH AUFGEBAUT


SS = Einzelsträngig

DS = Doppelsträngig

Circular

+ oder - Strang *

Segmentiert

Doppelsträngig segmentiert

*+RNA = wird direkt translatiert*-RNA = kann nicht direkt translatiert werden

VIRUSGENOME: DNA ODER RNA


CAPSID: AUFBAU + FUNKTIONEN

• Capsid (Proteinhülle um DNA/RNA)

• Capsomer (kleinste Einheit für den Aufbau eines Capsids)

• Protomer (kleinste Einheit für den Aufbau einesCapsomers)

• Capsid enthält basische Proteine (Polykation)

• Capsid hat kein Cystein (damit auch keine S-S Brücken)

• Capsid dient der Verpackung und dem Schutz derNukleinsäure

• 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


VIRUSMEMBRAN (ENVELOPE)Zusätzlich zum Capsid besitzen einige Viren noch umschließende Membranen (Hüllen, Envelopes).

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).

Hülle


Viroide sind hüllenlose (!) RNA-Viren und Erreger von Pflanzenkrankheiten.

Das bekannteste ist das PSTVd (potato spindle tuber viroid).

Es sind kleine (200-400 Nukleotide), stäbchenförmige RNA-Moleküle mit einer bestimmten Sekundärstruktur.

(nach Alan J. Cann: Principles of Molecular Virology, 2001)

VIROIDE SIND NACKTE VIREN


Phagen können neben dem Kopf (Capsid) zusätzliche Ausstülpungen wie:

Kragen, Schwanz, Schwanzfasern und Endplatte besitzen

(aus A. Levine, Viren, 1993)

BAKTERIOPHAGEN: MEIST KUBISCH


NACHWEIS VON BAKTERIOPHAGEN

URSPRUNG UND EVOLUTIONM. Müller, SoSe 2005

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?


Zur Zeit gibt es über den Ursprung der Viren 3 Theorien:

1. Virusentstehung durch Degeneration (Parasit)

2. Virusentstehung aus wirtszelleigenen RNA- oder DNA- Molekülen3. Abstammung von selbstreplizierenden

Molekülen (Coevolution)

URSPRUNG DER VIREN


• 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.

VIREN: LEBENDE ORGANISMEN ?


• Viren bedienen sich des gemeinsamengenetischen Codes (ATCGU)

• Viren können in der Zelle ihre eigeneVermehrung in Gang setzen

• Viren reagieren auf Veränderungen ihrerUmwelt (Evolution)

VIREN: DOCH LEBENDE ORGANISMEN ?


• Innerhalb von Wirtszellen sind Viren lebende Organismen, während sie außerhalb davon komplexe, metabolisch inerte Moleküle darstellen.

KOMPROMISS:


Viren haben eindeutig zwei Funktionen in unsererEvolution:

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)

VIREN ALS EVOLUTIONSMOTOR


• 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 zwischenzeit-lichen Befall von Vektoren „spezialisiert“.

VIRALE ÜBERLEBENSSTRATEGIEN


Viren können daher z.B.:

• In gesunden Trägern weiterleben (inapparenteInfektion)

• 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, Slowvirus Infektionen)

VIRALE ÜBERLEBENSSTRATEGIEN

EINTEILUNG UND KLASSIFIKATIONM. Müller, SoSe 2005

Die Klassifikation von Viren erfolgt durch

• ihre Wirte, • ihre Nucleinsäure, • die Symmetrieform der Capside und• das Vorhandensein einer Membranhülle.

VIREN:EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION

Als Wirte kommen Pro- und Eukaryoten in Frage, z.B.:

• Bakterien, • Pflanzen, • Tiere bzw.• Menschen.


ICOSAHEDRAL FILAMENTÖS

SS-DNASS-RNADS-RNADS-DNA

MYOVIRIDAESIPHOVIRIDAEPODOVIRIDAE

M13fd, FflKeφ6

M12R17, f2,Qß, MS2,GA, SP, F1

ENVELOPE

BAKTERIOPHAGEN:EINTEILUNG UND KLASSIFIKATION

DS = doppelsträngig; SS = einzelsträngig


ICOSAHEDRAL HELICAL

NON-ENV.

DS (RT)DS (RT)

CAULIMOVIRIDAE CAULIMOVIRIDAE

DNA-PFLANZENVIREN

SS

GEMINIVIRIDAE

NON-ENV.

DS = doppelsträngig; SS = einzelsträngig; RT = Reverse Transcriptase


ICOSAHEDRAL HELICAL

NON-ENV.

SS (-)SS (+)(RT)DS

REOVIRIDAEPARTITIVIRIDAE

SESQUIVIRIDAEBROMOVIRIDAECOMOVIRIDAE

PSEUDOVIRIDAERHABDOVIRIDAEBUNYAVIRIDAE

RNA-PFLANZENVIREN

NON-ENV.

SS (+)

POTYVIRIDAECLOSTEROVIRIDAE

FLOATING GENERA: TMV


ICOSAHEDRAL COMPLEX

ENV. NON-ENV. ENV.

DSSS DSDS

HERPESVIRIDAEHEPADNAVIRIDAE

PARVOVIRIDAE PAPOVAVIRIDAEADENOVIRIDAE

POXVIRIDAE

DNA-VIREN (TIER- UND MENSCH)


ICOSAHEDRAL HELICAL

ENV. NON-ENV. ENV.

SSSS DSSS

TOGAVIRIDAEFLAVIVIRIDAE

(RETROVIRIDAE)

PICORNAVIRIDAECALICIVIRIDAE

REOVIRIDAE RHABDOVIRIDAEPARAMYXOVIRIDAE

BUNYAVIRIDAEARENAVIRIDAE

ORTHOMYXOVIRIDAECORONAVIRIDAE(RETROVIRIDAE)

RNA-VIREN (TIER- UND MENSCH)


+ mRNA

RETROVIRIDAEPARVOVIRIDAE

REOVIRIDAEPICORNAVIRIDAETOGAVIRIDAEFLAVIVIRIDAECALICIVIRIDAECORONAVIRIDAE

BUNYAVIRIDAEARENAVIRIDAERHABDOVIRIDAEPARAMYXOVIRIDAEORTHOMYXOVIRIDAE

HEPADNAVIRIDAEPAPOVAVIRIDAEADENOVIRIDAEHERPESVIRIDAEPOXVIRIDAE

- RNA

V

RNA+-III

+ or - DNAII

DNA+-I

+ RNA - RNAIV

+ RNA DNAVI

THE BALTIMORE CLASSIFICATION*

*ordnet Viren nach ihrem genetischen System und beschreibt das Verhältnisder viralen DNA zu ihrer mRNA.

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