Wiederholung:Wiederholung:Generelle Mechanismen des Viruseintritts in Wirtszellen

Animalviren Bakteriophagen Pflanzenviren

Rezeptor Rezeptor Vektorvermittelt (Insekt)Mechanisch (Verletzung)Mechanisch (Verletzung)

Nukleinsäure mit Meist nackte Nukleinsäure nackte NukleinsäureProteinhülle (Hershey/Chase Experiment)

Die Architektur der Viren aus den verschiedenen Reichen belebterM t i i lt d ä ß A fb f d t l ll lä St ktMaterie spiegelt den äußeren Aufbau fundamentaler zellulärer Strukturen

Ihrer Wirtszellen wider

Die Anheftung (attachment) von Viren an Zielzellen bedingt oftdie Wirtsspezifität und den Gewebstropismus

Sie erfolgt unabhängig von Stoffwechselleistungen des Wirtes

Bindung des Liganden an den Rezeptor geht häufig mit Konformations-Bindung des Liganden an den Rezeptor geht häufig mit KonformationsÄnderungen einher

Der Bindung folgt die Penetration (=Zugang zum Cytoplasma)

Dieser Schritt ist energieaufwändig, d.h. die Zelle muß Stoffwechsel-Leistungen erbringenLeistungen erbringen

Der Zugang des Nukleokapsids ins Zytoplasma erfolgt in den meistenFällen durch rezeptorvermittelte Endozytose gefolgt von der FusionFällen durch rezeptorvermittelte Endozytose gefolgt von der FusionDer Virusmembrane mit der Wirtsmembrane

Endozytose erfordert (außer des viralen RBP) nur zelluläre ProteineZur Fusion sind in der Regel virale Fusionsproteine erforderlich

pH-induzierte Konformationsänderung von HA

Modell der pH-induzierten KonformationsänderungModell der pH induzierten Konformationsänderungim Zuge des Fusionsprozesses

Mechanismus der retroviralen Fusion mit der Plasmamembran

Primär-, Sekundär-, Tertiär- und QuartärstrukturP t ivon Proteinen

Virusstruktur: Definitionen IVirusstruktur: Definitionen I

- Untereinheit (subunit, protein subunit):

einzelne, kontinuierliche Polypeptidkette (einzelne Bande im denaturierenden SDS-Gel)

- Protomere, strukturelle Untereinheiten:

Bausteine aus einzelnen oder mehreren verschiedenen Untereinheiten, die zusammen größere Assemblies bilden (z.B. VP0, VP1, VP3 Untereinheiten in Poliovirus)

- Capsomer/Morphologische Einheit:- Capsomer/Morphologische Einheit:

Im EM erkennbare Oberflächenstrukturen, die nicht notwendigerweise strukturelle Untereinheiten darstellen (z.B. „Spikes“ bei Adenoviren, Plateaus beiPicornavirenPicornaviren ….

- Assembly-Einheit (assembly unit):

Satz von Untereinheiten oder Protomeren, die als Assembly-Intermediate fungieren (z.B. VPl-Pentamere bei SV40; 14S Pentamere aus VP0, VP1 und VP3 bei Picornaviren)

Vi t kt D fi iti IIVirusstruktur: Definitionen II

- Kapsid (capsid, coat):p ( p , )Proteinhülle, die die genomische Nukleinsäure umgibt.

- Nukleokapsid (core):Nukleinsäure-Proteinkomplex als distinkte Substruktur innerhalb eines Virions (z.B. Nukleokapsid des Hepatitis B Virus)

- Hülle, Virusmembran (envelope):Virusumgebende Lipiddoppelschicht inclusive viraler Glykoproteine.!!! Unterscheide coat und envelope!!!

- Virion:Komplettes infektiöses Viruspartikel

Virusstruktur: Analysenmethoden, Beispieley , p

1. Elektronenmikroskopie (EM)2. Kryoelektronenmikroskopie + rechnergestützte Bildverarbeitung

1 El k ik k i (EM)

y g g3. Röntgenstrukturanalyse (X-ray analysis)4. Mehrdimensionale Kernresonanzspektroskopie (2D-NMR)

1. Elektronenmikroskopie (EM):Seit Anfang der 30er Jahre verfügbare Technik. 1939: erste Virusstruktur (Tabak Mosaik Virus, TMV)

f Å ( Å Å)Auflösung 50 - 75 Å (ein Atom ca. 2-3Å; α-Helix ca. 10Å) => keine Sekundärstruktur-Elemente/Einzelatome sichtbar aber: Architektur der Partikel und Anordnung der Capsomere erkennbar.Ei R ih hi d l kt ik k i h T h ik dEine Reihe verschiedener elektronenmikroskopischer Techniken und Färbemethoden sind entwickelt worden, z.B.:Transmissions EM (hohe Auflösung) Scanning EM (3D-Bilder)Klassische EM liefert 2 Arten von Informationen:Klassische EM liefert 2 Arten von Informationen:a. Absolute Anzahl von Viruspartikel in einer Präparationb. Grundeinsichten in PartikelarchitekturDurch Kombination mit immunologischen Techniken sind spezifischeDurch Kombination mit immunologischen Techniken sind spezifische Aussagen möglich: (Immuno-EM)

Elektronenmikroskopische Aufnahmen pviraler Partikel „Negative stain“ Technik

Komplexer nicht-umhüllter T4 Bakteriophage Helikales, nicht umhülltes TMV Partikel

Umhülltes Rhabdovirus VSV Nicht-umhülltes ikosaedrisches humanes Rotavirus

Elektronenmikroskopische Aufnahme von pHepatitis B Virus Partikeln

sphärischessubvirales Partikel

Fil tö lFilamentöses, leeressubvirales Partikel

Virion (42 nm)

Immuno EM mit goldmarkierten Antikörpern gegen ein virales Oberflächenprotein

2. Kryoelektronenmikroskopie (Kryo-EM):

- Entscheidende Weiterentwicklung der „klassischen“ EM.Entscheidende Weiterentwicklung der „klassischen EM. - Verfahren beruht auf schnellem Einfrieren der Probe in wässriger

Lösung unter Verhinderung von Kristallbildung (Vitrifizierung).- Durch Mittelung über hunderte bis tausende gleichartiger Bilder g g g

mittels ausgeklügelter Bildverarbeitungsverfahren lassen sich Virusstrukturen direkt (ohne Färbung) sichtbar machen (s. Bild)

- Voraussetzung für erfolgreiche Kryo-EM ist die Gleichartigkeit der g g y gPartikel. Auflösung in der Regel 20 - 40 Å („state of the art“: 9 Å) => Es lassen sich im besten Fall Sekundärstruktur-Elemente (z. B. alpha-Helices direkt sichtbar machen.

- Entscheidender Durchbruch 1997 durch die Aufklärung des HBV Kapsides mittels Kryo-EM (Boettcher et al) und zwei Jahre später durch Röntgenstrukturanalyse (Wynne et al.). (Bild)

Prinzip der KryoelektronenmikroskopiePrinzip der Kryoelektronenmikroskopie

Kryo-Elektronenmikroskopische Aufnahme Poliovirus, komplexiert mit einer löslichen Variante seines Rezeptors CD 155

Hepatitis B Virus

100 x conc.

Aufnahmen freundlicherweise zur Verfügung gestellt von S. Seitz und B. Boettcher EMBL

Erste Rekonstruktion der Struktur von HBV aus Kryoelektronenmikroskopiey p

3. Röntgenstrukturanalyse (X-ray)g y ( y)

3. Röntgenstrukturanalyse von Viruskristallen

Voraussetzung ist die kristalline oder parakristalline Form der ProbeErste Proteinstrukturen wurden auf diese Weise ca. 1960 von Myoglobin und Hämoglobin erhalten (John Kendrew, Max Perutz)und Hämoglobin erhalten (John Kendrew, Max Perutz)Erste Parakristalle bzw. Kristalle von Viren waren 1935 mit Tabak Mosaik Virus (TMV) und 1955 Polivirus:

„C332662H492388N98245O131196P7500S2340“

erhältlicherhältlich.Eine Kristallisation ist nicht möglich bei irregulär geformten Partikeln bzw. bei den Partikeln mit einer Membranhülle (HIV, Poxviren …).

Prinzip der Röntgenstrukturanalyse

Die Röntgenstruktur von Simian Virus 40 (SV40)Die Röntgenstruktur von Simian Virus 40 (SV40)

a. Organisation der VP1 Pentamere

b. ß-barrel Topologie eines VP1 Molekülsp g

c. Intepentamerkontakte von VP1

Kryoelektronenmikroskopie im Vergleich zu X-rayy p g y

Bildrekonstruktion des HBV Kapsides aus Kryo-EMCore-Dimer aus X-ray Analyse

Anwendung der Röntgenstrukturanalyse auf einzelneg g yvirale Strukturen komplexer Viren (z.B. HIV)

4. 2D NMR-Spektroskopiep p

4. Kernresonanzspektroskopie von löslichen Untereinheiten

Prinzipiell ist eine Größenlimitierung bis zu max. 30-50 kDa gegeben.Vorteil ist die Strukturbestimmung in Lösung.

Voraussetzung: hochkonzentrierte Proteinlösung (10-20 mg/ml)

Funktionen des ViruskapsidsFunktionen des Viruskapsids1. Schutz des Genoms vor:

- UV-Licht (Bruch einer ssDNA wäre fatal)- UV-Licht (Bruch einer ssDNA wäre fatal)- Nukleasen (durch lysierte Zellen)- mechanischen Einflüssen (Scherkräfte)

2. Spezifische Genomverpackungp p g

Die spezifische Interaktion von Kapsidproteinen mit RNA (z.B. TMV) ermöglicht einespezifische Verpackung des viralen Erbgutes in das Virion

3. Spezifische Interaktion des Virus mit seiner Wirtszelle

z.B. Rezeptorinteraktion von Poliovirus mit CD 155.Teildeterminante der Wirtsspezifität und des GewebstropismusTeildeterminante der Wirtsspezifität und des Gewebstropismus

4. Interaktion mit dem Immunsystem des Wirtes

Strategien des „immunescape“Strategien des „immunescape

5. Regulation der Stabilität des Virus

Kapsiddestabilisierung beim Eintritt des Virus zur GenomfreisetzungKapsiddestabilisierung beim Eintritt des Virus zur Genomfreisetzung⇒ Viren sind metastabile dynamisch veränderbare Strukturen die sich noch nicht im

thermodynamischen Gleichgewicht befinden (molekulare Maschinen im Gegensatz zu starren Gebilden)

Symmetrische Bauprinzipien von ViruskapsidenSymmetrische Bauprinzipien von Viruskapsiden

Grundproblem:

Kein einzelnes Protein kann die es kodierende Nukleinsäure verpacken. Molekulargewicht eines Triplets (3x350 Da) einer Aminosäure durchschnittlich 115 Da

Lösung:g

Viele Kopien eines (bzw. weniger verschiedener) Kapsidproteine lagen sich zusammen„Genetische Ökonomie“ (Crick und Watson)

Gleiche Bausteine => gleiche Interaktionen => regelmäßige Struktur => Symmetrie

Es gibt zwei grundsätzliche Möglichkeiten gleichartige Bausteine mit quasi-identischen Kontakten in größere Struktureinheiten zusammenzufügen:

I. helikale AnordnungII. Sphärische (de facto ikosaedrische) Anordnung

Bei der dritten in der Natur realisierten Form, der Ausbildung komplexer Strukturen (z.B. T4-Bakteriophagen) sind viele verschiedene Proteinuntereinheiten beteiligt.

III. Komplexe Anordnung

Beispiele helikaler, sphärischer und komplexer VirusstrukturenBeispiele helikaler, sphärischer und komplexer Virusstrukturen

SV40 T4

TMV EM SV40 EM T4 EMTMV-EM SV40-EM T4-EM

„Offene“ Struktur „Geschlossene“ Strukturen

Grundüberlegungen zur Symmetrieg g yProteine sind chiral (händig), d.h. sie lassen sich nicht mit Ihrem Spiegelbild zur Deckung bringen. Mathematisch bedeutet dies: Sie enthalten keine Symmetrieelemente wie z.B. Rotationsachsen, Spiegelebenen oder Drehspiegelachsen.

Als dreidimensionale Strukturen verhalten sie sich unter symmetrischen Gesichtspunkten wie ein „F“ oder eine „9“ in einer Ebene.

S äß ü ü fUm chirale Strukturen in einem regelmäßigen, nicht über kovalente Bindungen verknüpftem Gitter symmetrisch anzuordnen müssen sich die Kontakte zwischen den Untereinheiten bzw. Protomeren gleichartig wiederholen

Di i f h t A d f l t d b i t A t d R t ti t i tDie einfachste Anordnung erfolgt dabei unter Ausnutzung der Rotationssymmetrie unter Ausbildung eines Zylinders. Eine leichte Verschiebung der Kontakte ermöglicht eine Helix.

Beschreibung helikaler Symmetrie:

P = p x µ

Beschreibung helikaler Symmetrie:

P: Steighöheµ: Anzahl der UE pro Windungp: Anstieg pro UEp g p

Helikale Virusstruktur am Beispiel von Tabakmosaikvirus (TMV)p ( )

49 UE

Länge: 300 nm (3000 Å)Durchmesser 18 nm (180 Å)Mr: 40 MDa

180 Å

Mr: 40 MDa2130 UE eines 158 AS KapsidproteinsRNA: 6400 Nukeotide (3 NT/UE)16 ⅓ UE pro Windung (Identische Position nach 49 UE)S i höh P 23 Å/Wi dSteighöhe P: 23 Å/Windungp: 1,4 Å/UE

Interaktion viraler RNA mit dem TMV Hüllproteinp

4 antiparallele alpha Helices

2 übereinanderliegende UERot: Asp, GluBlau: Arg, Lys

Konservierte Arg 41, 90, 92 bindenPhosphatbackbone der RNA

Basen umklammern die LR-Helix der darüber liegenden UE

Ring aus 17 UE

Wie erfolgt die spezifische Verpackung von TVM-RNA?g p p g

Interaktion eines Guaninrestes an Position 1mit Arg 122 und Asp 115 der LR Helix

Übersicht der Interaktion dreier NTmit der benachbarten LR-Helixmit der benachbarten LR Helix

1

2

3

H-Brücke zu Arg 122

2

H B ü k A 115H-Brücke zu Asp 115

=> Ein Guanin an Position 1 zeigt die größtmögliche Anzahl stabilisierenderWechselwirkungen

Der „origin of assembly“ (OAS) bei TMV bildet eine „stem-loop“ „ g y ( ) „ pStruktur mit Guaninresten an jeder 3. Position

5000 nt 1000 nt

OAS

5´ 3´

OAS

OAS dient als spezifisches Verpackungssignal für TMV RNAVerpackungssignal für TMV RNA

Assembly von TMV erfolgt durch Nukleation durch OAS undy ganschließender Elongation durch vorgeformte „disks“

a. Insertion des hairpinloop in die Protohelixp pb. Intercalation der RNA zwischen zwei Protohelicesc. Elongation durch sukzessiven Einbau von Protohelices

CP ohne RNA bildet verschiedene disk und helikale

Formen (self assembly)Formen (self-assembly)

Ikosaedrische Symmetriey

Die zweite grundsätzliche Möglichkeit gleichartige Bausteine mit quasiidentischen Kontakten in größere Struktureinheiten einzufügen ist die sphärische Anordnung

Aus theoretischen Überlegungen heraus kommen dabei nur kubische Raumgruppen in Betracht, d.h. Tetraeder (4 dreieckige Flächen), Würfel (6 viereckige Flächen), Oktaeder (8 dreieckige Flächen) , Dodecaeder (12 pentagonale Flächen), Ikosaeder (20 dreickige Flächen)

Von diesen theoretischen Möglichkeiten ist bei Viren nur die ikosaedrische Symmetrie realisiert. Dabei ist es ökonomischer eine größere Anzahl identischer kleiner Untereinheiten anzuordnen als eine kleinere Anzahl größerer Untereinheiten

Vorteile ikosaedrischer SymmetrieFünfzählige Symmetrieachse

Nahe an Kugelform, großes Volumen pro OberflächeRelativ kleine Verformung von penta- auf hexagonalGrößtmögliche Anzahl von Flächen in definierter geometrischer Relation

Zweizählige Symmetrieachse

geometrischer RelationDreizählige Symmetrieachse

Ikosaedrische Anordnung viraler Strukturproteineg p

Da Proteine chiral, also nicht symmetrisch (und schon gar nicht dreieckig) sind, muss jedes trigonale Flächenelement aus mindestens drei Untereinheiten aufgebaut sein.trigonale Flächenelement aus mindestens drei Untereinheiten aufgebaut sein.

Die Mindestanzahl an Untereinheiten beträgt demgemäß 3 x 20 = 60

Die Dies wird in seltenen Fällen beobachtet (z B STNV oder φX174)Die Dies wird in seltenen Fällen beobachtet (z.B. STNV oder φX174)

Problem der Verpackungsökonomie: 60 UE von je ca. 20 kDa ergäben ein Partikel mit einem Durchmesser von 15-20 nm. Dies erlaubt es nur extrem kleine Genome zu verpacken.

Im EM findet man Kapside mit Durchmessern von 28-30 nm die aus 150-250 UE bestehen. Wie ist das möglich?

Unter Beibehaltung des Prinzips absolut gleichwertiger Wechselwirkungen der Untereinheiten untereinander gar nicht !!! Der Trick besteht in der Einführung lokaler hexagonaler Elemente

t A t d Fl ibilität d U t i h itunter Ausnutzung der Flexibilität der Untereinheiten

Die Wechselwirkungen an den lokalen 6 zähligen Symmetrieachsen unterscheiden sich von denen an der 5 zähligen Symmetrieachse Wir finden quasi eine verzerrte Version derdenen an der 5 zähligen Symmetrieachse. Wir finden quasi eine verzerrte Version der Wechselwirkung vor.

Ikosaedrische und ikosadeltaedrische Symmetrie bei viralen Struktureny

Ikosaeder IkosadeltaederIkosaeder Ikosadeltaeder

Lokale 3/6 zählige Symmetrieachse

Eine „eight-stranded anti-parallel-ß-barrell“ (ESAB) Struktur kennzeichnetdie Grundbausteine von Kapsidproteinen des Polivirus

Übersicht über die Schritte des Virusassembly in derWirtszelle und des Virusaustritts

1. Bildung individueller struktureller Einheiten (Protomere) aus einemoder mehreren viralen Strukturproteinen

2. Zusammenbau des Proteincoats durch sehr unterschiedliche Interaktionenzwischen Struktureinheiten

3. Selektive Verpackung der genomischen Nukleinsäuren sowie anderer essentiellerViruskomponenten

4. Gegebenenfalls Membranumhüllung des Nukleokapsids4. Gegebenenfalls Membranumhüllung des Nukleokapsids

5. Freisetzung der Virionen aus der Wirtszelle

6. Gegebenenfalls Maturation des Virus nach Freisetzung

Drei unterschiedliche Wege des Zusammenbaus viralerProtomere (struktureller UE) aus subunits

1 A bl i di id ll P l idk1. Assembly aus individuellen Polypeptidketten

-Getrennte Translation viraler Proteine die für die Protomerenbildung erforderlich sind

-Spontane Protomerenbildung bei genügend hoherSpontane Protomerenbildung bei genügend hoherKonzentration der Edukte.

-Der Prozess kann einstufig (SV 40) oder zweistufig(Adenovirus) ablaufen

2 Assembly aus einem Polyproteinvorläufer

-Dieser Weg des Zusammenbaus von Untereinheiten setztvoraus, dass die Untereinheiten getrennt translatiert werdenkönnen (DNA-Viren).

2. Assembly aus einem Polyproteinvorläufer-Translation eines Polyproteins von einer mRNA mitanschließender Ausbildung einer gefalteten Vorstrukturdes Protomers (z.B. Vp0, VP3, VP1 bei Poliovirus).

Proteolytische Prozessierung des gefalteten Polyproteins

3. Assembly unter Chaperonebeteiligung

-Proteolytische Prozessierung des gefalteten Polyproteinsin die eigentliche 5s Struktureinheit

Die Ausbildung höher organisierter Struktureinheiten- Die Ausbildung höher organisierter Struktureinheitenerfolgt nur unter Mitwirkung zellulärer chaperone.

Beispiele für unterschiedliche Assemblymechanismen

Mechanismus Virus ProtomerMechanismus Virus Protomer

Assoziation individueller Proteinmoleküle

Hepadnaviren C(capsid)-Dimer

Papovaviren (SV40) VP1 Pentamer mit einem Molekül VP2 oder VP3 im Zentrum

Adenovirus (Ad2) Protein IV Trimer (fiber), Protein III Pentamer (penton base) bilden Penton(penton base) bilden Penton

Bildung aus Polyproteinvorläufer

Picornavirus (Poliovirus) Unprozess. 5s Struktureinheit VP0-VP3-VP1

Retroviren (avian sarcoma NC CA und MA Proteincoat bildet sich ausRetroviren (avian sarcoma virus)

NC, CA, und MA Proteincoat bildet sich aus dem Gag Polyprotein

Chaperone unterstütztes Assembly

Adenovirus (Ad2) Hexontrimere bilden sich mit Hilfe von L4 100 kDa Protein

Herpesviren (HSV-1) VP5 Pentamere und Hexamere bilden sich VP22a abhängig

Das zytoplasmatische Assembly von Poliovirus

Bindung an PVR(Kapsidöffnung, RNA-Freisetzung)

Polyproteinsynthese(VP E tf Rib bi d(VPg-Entfernung, Ribosomenbindung

an IRES Element)

Polyproteinprozessierung(P1:Struktur; P2, P3: Proteasen und

RdRP)

Bildung der 5s Struktureinheiten(selfassembly mit nachfolgender Proteolyse)

Bildung von 14s PentamerenBildung von 14s Pentameren

Reversible Bildung von 75s Prokapsiden

RNA-Enkapsidierung und Virionbildung

Freisetzung viraler PartikelFreisetzung viraler Partikel

Freisetzung nicht-umhüllter Viren (z.B. Poliovirus) erfolgt häufig unter Zerstörung und Todder Wirtszelle (cytopathischer Effekt der Virusinfektion ohne Beteiligung des Immunsystems)Oft sind im Vorfeld spezifische Effekte (e.g. Zerstörung der Integrität der Intermediärfilamentedurch virale Proteine) synergistisch beteiligtdurch virale Proteine) synergistisch beteiligt.

Assemblierung und Freisetzung an der Plasmamembrane: komplexer Prozess, der die Induktion von Membrankurvaturen, Fusion etc. durch virale Strukturproteine beinhaltet. Diedu t o o e b a u atu e , us o etc du c a e St u tu p ote e be a tet eDetails dieser Prozesse (z.B. treibende Energie für das „membrane bending, oder das Ablösen des viralen Partikels) sind bislang nur teilweise entschlüsselt.

Assemblierung und Freisetzung an intrazellulären Membranen: Retention viraler Glyoproteinean der ER Membrane bedingt das „budding“ in interne Kompartimente des sekretorischenpathways Beispiel: Hepadnaviruses

Retrovirusassembly an der inneren Zytoplasmamembrane

1. Synthese des Gag-Polyproteins2. Assoziation von Gag-Polyprotein mit Plasmamembrane3. Assoziation von viraler Protease, RT und Integrase mit Gag4. Bindung von 2 genomen viraler RNA via Verpackungsignal5. Fusion der Membrane um den „budding“ Partikel6. Maturation durch proteolytische Prozessierung von Gag

Schematischer Aufbau von HIV

Maturation von HIV erfolgt durch proteolytische Prozessierung nach der Virussekretion

Mechanismen der Ausbreitung von PflanzenvirenSpezifisches Problem bei Pflanzenviren: Undurchdringliche Zellwand.

Eintritt von Viren in die Pflanzenzelle erfolgt durch Verletzung, d.h.- Es findet keine spezifische Erkennung des Wirts statt (Planzenviren nutzen keine Virusrezeptoren)- Pflanzenviren codieren keine Hüllproteine, die am Import und Export beteiligt sind.

1. Ausbreitung über SamenÄußerliche Kontamination von Samen mit Virionen.Äußerliche Kontamination von Samen mit Virionen.Infektion des Embryos, bzw. einzelner Setzlinge.

2. Vegetative Verbreitung durch PfropfungPfropfung stellt eine billige und effiziente Methode der Vermehrung von Pflanzen dar und bildet gleichzeitig ideale Voraussetzungen für die vom Menschen bedingte Verbreitung von Viren. Überschreitung von Speziesgrenzen.

3. Natürliche Verbreitung durch VektorenBakterien: z.B. Agrobakterium tumefaciens (auch als Vektor für die Erzeugung transgener Pflanzen geeignet). Pilze, g ( g g g g g ) ,Nematoden, Arthropoden (Insekten, Blattläuse, Heuhüpfer, Käfer ..), Arachniden (Milben...)

4. Mechanische Wege der Verbreitung von Virenhauptsächliche Methode für experimentelle Infektionen (Einreiben von Viruspartikel in Blätter)p p ( p )natürlicherweise durch starke Winde, Regen.

Zwei Formen der vektorvermittelten Verbreitung können unterschieden werden:a Nicht propagative Übertragung von Viren durch Insekten: Das Insekt ist ausschließlich Träger des Virusa. Nicht propagative Übertragung von Viren durch Insekten: Das Insekt ist ausschließlich Träger des Virus.b. Propagative Übertragung: Vektor vermehrt sich im Insekt, was zu einer Virusamplifikation führt (z.B. Rhabdoviren).

Symptome pflanzlicher Virusinfektionen

-Zunächst lokale Nekrosen, danach erfolgt vektorunabhängige AusbreitungZunächst lokale Nekrosen, danach erfolgt vektorunabhängige Ausbreitung a.) von Zelle zu Zelleb.) „long distance“ über das Gefäßsystem der Pflanze (systemisch).

- Ausbreitungsprozeß ist effektiv und führt über Plasmodemata:über Plasmodemata:Plasmodemata (Cytoplasmabrücken) sind natürliche Verbindungen zwischen Pflanzenzellen. „Symplasma“. Struktur: pro Plasmodesmum 10-20 aus Zellproteinen gebildete Einzelkanäle von ca. 1,5 nm Durchmesser. Ausschlußgrenze: etwa 1000 Da.Funktion: Versorgung mit Aminosäuren, Kohlehydraten, Salzen. Signaltransduktion.