1

HerpesHerpes

Artenübersicht>80 bekannte Herpes Virenarten, weltweit verbreitet und häufig8 für Menschen infektiös: Virus Unterfamilie Krankheitssymptome Ort der Keimruhe

Herpes Simplex Virus I α Orofacial lesions Sensorische Nervenknoten

Herpes Simplex Virus II α Genital lesions Sensorische Nervenknoten

Varicella Zoster Virus α Hühnerpokken Sensorische Nervenknoten

Cytomegalovirus β Microcephaly/Mono Lymphozyteny g β p y y p y

Human Herpesvirus 6 β Roseola Infantum CD4 T-Zellen

Human Herpesvirus 7 β Roseola Infantum CD4 T-Zellen

Epstein-Barr Virus γ Infectious Mono B lymphocytes, salivary

Human Herpesvirus 8 γ Kaposi’s Sarcoma Kaposi’s Sarcoma Gewebe

2

Symptome

Prävalenz und Struktur

• Serumprävalenz von HSV-1 und 2 im Jahr 2‘ooo (Alterstandardisiert):

Finnland 52%, Niederlande 57%, Belgien 67%, Tschechien 81% und 84% der BulgarierInnen

Tendenz: je älter desto häufiger

• Strukturdaten des Herpes Virus:

-Ikosaedrisches Kapsid aus 162 Kapsomeren 120-200nm, gross

-Virushülle aus der Kernmembran und mehr als 12 viralen Glykoproteinen -> bestimmen Zielzellen durch Interaktion mit den

t h d R tentsprechenden Rezeptoren

3

Struktur• Lineare dsDNA(~120-230kbp,

fibrillenfixiert, kodiert für über 80 virale Proteine): genetisch stabil, Mutationen selten, geringe natür-, g gliche Variation

• Tegumentproteine zwischen Kap-sid und Lipidhülle: viruskodierte Enzyme und Proteine unter an-derem zuständig für die Regu-lation der Genexpression in der Wirtszelle (Degradierung der

Üzellulären mRNA), den Übergang des Virus in ein ruhendes Latenz-stadium und seine Replikation

Replikation•Herpes Viren sind empfindlich gegenüber Detergenzien, milden Desinfektionsmitteln, Säuren, organischen Lösungsmitteln und Austrocknung

•Transmission erfolgt nur über direkten Haut-Haut Kontakt (WC g (Deckel ungefährlich, da gesunde Haut nicht penetriert werden kann)

Replikation:•Primärinfektion über Schleimhautzellen durch Membranfusion

Übergang von Schleimhaut zu normaler Haut bevorzugt infiziert

•Anschliessend folgt der Eintritt des mit Tegument Proteinen•Anschliessend folgt der Eintritt des mit Tegument Proteinen umhüllten Nukleokapsids ins Cytoplasma

•Transport zum Zellkern, Bindung und Eintritt der viralen dsDNA

4

Replikation

• Transkription komplex: 3 Proteinklassen benötigt zur Synthese von reifen Virionen

• Alpha-Proteine: Transkriptionsregulationsproteine, welche auch die ß-Proteinsynthese steuern

• ß-Proteine: virale DNA-Polymerase und weitere Transkriptionsfaktoren

• Gamma-Proteine: vorwiegend strukturelle Komponenten des Virus; Synthese Initialisierung nach der DNA-Amplifikation

• Die Herpes-DNA wird nach Eintritt in den Zellkern durch die DNA-pabhängige RNA-Polymerase I der Wirtszelle transkribiert oder im Zellkern gelagert, wobei nukleäre Transkriptionsfaktoren der Wirtszelle darüber entscheiden

• Lytisch oder lysogen, eine Besonderheit von Herpes Viren

• Lytisch: direkte Amplifi-kation der Virionen und Ausbruch der Symp-tome (Epithelium, Fibroblasten), Dauer 10h

• Lysogen: DNA Lagerung im Nervengenom, Ausbruch iregulär, abhängig von Fitness des Immun-systems

• Thymidinkinase bei einigen Sorten viral kodiert: ermöglicht Replikation in Nicht-teilenden Nervenzellen

5

Knospung

• Capsid wird im Kern zusammengebaut und anschliessend die virale DNA verpacktp

• Einbau der Tegument-proteine

• Knospung an viral glykosylierter Kernmembran

• Anreicherung der Viruspartikel im ERViruspartikel im ER

• Freisetztung durch Lysis der Zelle

Infektionsmechanismus

• Verbreitung durch Zellzerstörung mit einer Entzündung als Folge (Bläschenbildung und Fieber), häufige Superinfektion durch Staphylococcus aureus oder durch Zellfusion

Die Bläschen enthalten Herpes Viren mit einer Konzentration von• Die Bläschen enthalten Herpes Viren mit einer Konzentration von

> 100‘000 PFU/µl (hoch)

Lysogene Infektion

• Transfer der Viren zu Nervenenden sensibler Neuronen erfolgt über direkten Zell-Zell Kontakt oder über Virionen in der Zwischenzellflüssigkeit

• Nach der Infektion der Neuronen erfolgt der retrograde axonale Transport• Nach der Infektion der Neuronen erfolgt der retrograde axonale Transport entlang von Mikrotubulifilamenten zum Nervenzellkern durch Bindung des Virus (nacktes Viruskapsid mit einigen Tegumentproteinen) an Kinesin-ähnliche Proteine und Dynein (0.7µm/s)

6

Dynein und Kinesin

Immunreaktion• Zelluläre und humorale Immunantwort involviert• Interferon NK-Zellen limitieren die Primärinfektion• Cytotoxische T-Zellen und Makrophagen zerstören infizierte Zellen

B Pl ll d i Ab Gl k t i d Vi hüll• B-Plasmazellen produzieren Ab gegen Glykoproteine der Virenhülle• Das Virus entkommt dem Immunsystem im extrazellulären Raum

durch Bindung von IgG an die Hülle via Fc- und Komplement Rezeptor

• Verbreitung direkt von Zelle zu Zelle ebenfalls möglich, daher ist die zelluläre Immunantwort zur Herpesbekämpfung lebenswichtig

7

Referenzen

• http://www.vu-wien.ac.at/i123/SPEZVIR/HERPESGEN1.HTML• http://bernstein.harvard.edu/research/gene_exp/livecell_clip_image0

02.gif• http://sti bmj com/cgi/content/abstract/80/3/185• http://sti.bmj.com/cgi/content/abstract/80/3/185• http://www.wikipedia.org• http://www.memory.uci.edu/~faculty/wagner/cycle03.jpg• Human herpes simplex labialis M.Fatahzadeh and

R.A.Schwartz• Genital Herpes Infection: A Review R. Brugha, K.Keersmaekers,

A.Renton and A.Meheus• Review HSV shedding S.L.Sacks, P.D. Griffiths and more..• http://www.visualdxhealth.com/images/dx/webTeen/orofacialHerpes

SimplexVirusHSV_2150_lg.jpg• www.biografix.de

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Sputnik ‐ VirusSputnik – „Weggefährte“ / „Begleiter“ (1957), Sowjetunion.

Sputnik im MamavirusKapsid (2008), Wasserprobe aus einem Kühlturm in Paris.

‐18 kb zirkuläre dsDNS‐Ca. 50 nm gross ‐ Ikosaedrisches Kapsid‐ Keine Hülle‐Marine Virusart einer bisher unbekannten Familie‐ In Analogie zu Bakteriophagen → Virophage

Sputnik ‐ Virus

Sputnik ‐ Virus

Mamavirus, neuer Stamm von Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV).

Amöbe, A. polyphaga.

Koinfektion

Sputnik ‐ Virus‐ 4h nach Koinfektion erste Proteinsyntheseapparate (MVF) von Mamavirus. ‐ Nach 6h, erste Sputnik Viren werden produziert (in MVF).‐Nach 8h, erste Mamavirenwerden produziert. Aber …..

….. bis zu 70 % weniger infektiöse Mamavirus Partikel. Die meisten der gebildeten Partikel haben eine anormaleMorphologie (z.B. Membran‐Akkumulation, siehe →).  

Sputnik ‐ Virus

[Blau = ORFs mit Homologen zu Mamavirus / Mimivirus. Grün = ORFs mit Homologie zu anderen NCLDVs („nucleocytoplasmic large DNA viruses“) und Bakteriophagen. Rot = ORF Homologie zu „archaeal virus gene“. Pink = Virion Proteine. Grau = ORFans (Gene ohne bekannte Homologie zu Sequenzen in Datenbanken).]

Sputnik ‐ Virus

[GOS = Global OceanSurvey data set]

Sputnik ‐ Virus

→ Sputnik enthält Gene welche evolutionär mit mindestens 3 Quellen verwandt sind: Erstens, einer neuen Familie von Viren (Virophagen). Zweitens, einem archäischen Virus (oder Plasmiden). Und drittens, Mimivirus / Mamavirus. 

→ Sputnik stellt eine Möglichkeit dar, für den horizontalen Gentransfer (z.B. innerhalb von sogenannten „giant viruses“ wie den Mimiviren). 

Sputnik ‐ Virus

„nucleic acid polymerases“

“DNA polymerases of superfamily A, B and Y. Reverse transcriptases.Viral RNA‐dependent RNA polymerases. Archaeo‐eukaryotic type primases.”

“Bacterial DNAG‐type primases containing the TOPRIM catalytic domain with a Rossmannoid fold.”

“The primary enzymes of cellular 

transcription and polymerases involved in 

eukaryotic gene silencing (and their phage relatives). “

“Superfamily X and bacterial PolIII‐type DNA polymerases and 

template‐independent RNA‐ and DNA‐

terminal transferases.”

Sputnik ‐ Virus

→ ORF 13: Repräsentiert wahrscheinlich eine bisher unbekannte Familie von Polymerasen, welche auch in anderen DNS Viren oder „mobilen Elementen“ (Transposons) gefunden wurden. Daher der Name: TV‐Pol Familie (Transposon‐Virus Polymerase). 

→ Diese Familie ist verwandt mit “ superfamily A DNA polymerases“und „mitochondrial/phage T7‐like RNA polymerases“. 

→ Stellen möglicherweise die minimale katalytische Einheit dieser Klassen dar und haben sowohl Primase wie auch Polymerase Aktivität.

→ Sputnik entstand eventuell aus einem Element welches TV‐Pol wie auch Transposase beinhaltete und anschliessend von einem Virus HerA‐FtsK ATPase und Virion Proteine aufnahm. 

Sputnik ‐ Virus‐ ORF 13 besteht aus 779 Aminosäuren. ‐ TV‐Pol ist am C‐Terminus mit einer Helikase („D5‐like helicase module“) verbunden.‐ TV‐Pol Domäne besteht aus einem N‐terminalen „thumb module“ (gelb dargestellt), einem „β‐hairpin“ und dem RRM („RNA‐recognition motif‐like fold”) einschliesslich der HTH (“helix‐turn‐helix”) Domäne (im Bild blau dargestellt).    

(Taq DNS Polymerase als Beispiel zur Verdeutlichung der strukturell wichtigen Einheiten der TV‐Pol Familie.) 

‐ Verkehrshaus der Schweiz, Luzern. Bild Sputnik Modell.‐ La Scola B, Desnues C, Pagnier I, Robert C, Barrassi L, Fournous G,Merchat M, Suzan‐Monti M, Forterre P, Koonin E, Raoult D. (2008). The virophage as a unique parasite of the giant mimivirus. Nature Vol 455: 100‐105.‐ Expasy, ViralZone. http://www.expasy.ch/viralzone/all_by_protein/670.html. (13.05.2009).‐Wikipedia. Bild Acanthamoeba polyphaga. (14.05.2009). ‐ Google. Bild Mamavirus. (19.05.2009).‐ Ogata H, Claverie JM. (2008). How to Infect a Mimivirus. SCIENCE VOL 321: 1305‐06.‐ Lakshminarayan M Iyer, Saraswathi Abhiman, Aravind. (2008). A new family of polymerases related to superfamily A DNA polymerases and T7‐like DNA‐dependent RNA polymerases. Biology Direct 3:39.

Sputnik ‐ Virus

2009/05/26

Viroide

Avocado sunblotch viroid (ASBVd)

26.05.09 Walter Aeschimann

2009/05/26

Viroide

1923 entdeckt und zunächst zu den Planzenviren zugeordnet

1971 Charakterisierung des Potato‐Spindle‐Tuber‐Virus, später 

Potato‐Spindle‐Tuber‐Viroid

Infektiöse RNA‐Moleküle

Kein Kapsid, keine Lipidhülle

RNA kodiert für keine Proteine

Die Replikation und Verbreitung der Viroide ist vollständig vom 

Wirt abhängig

zwischen 247 und 400 Nukleotide lang

2009/05/26

Viroide

Familie Avsunviroidae

Name Abkürzung Genus

Avocado sunblotch viroidChrysanthemun chlorotic mottle viroidPeach latent mosaic viroidEggplant latent viroid

ASBVdCChMVdPLMVdELVd

AvsunviroidPelamoviroid

Elaviroid

Familie Pospiviroidae

Name Abkürzung Genus

Potato spindle tuber viroidCitrus exocortis viroidCoconut cadang‐cadang viroidColeus blumei viroidApple/citrus junos fruit viroidAustralian grapevine viroidCitrus bent leaf viroid

PSTVdCEVdCCCVdCbVACJVdAGVdCBLVdd

Pospiviroid

CocadviroidColeviroidApscaviroid

2009/05/26

Folgen von ASBVd 

(a) gesundes Blatt, (B) infiziertes Blatt mit bleichungs, (c) gefleckten und (d) ohne Symptome 

2009/05/26

Replikation von Viroide

Avsunviroidae Viroide replizieren in Chloroplasten mit NEP (nuclear‐encoded DNA‐dependent RNA polymerase) oder PEP (plastid‐encoded DNA‐dependent RNA polymerase)

Pospiviroidae Viroide repliziren im Zellkern mit der RNA‐Polymerase II

2009/05/26

Replikation von ASBVd

Sekundärstruktur Avocado sunblotch viroid (247 nt) 

2009/05/26

Replikation von ASBVd

Avocado sunblotch viroid (ASBVd) repliziert symmetrisch  

A, Proben von (+)‐RNA B, Proben von (‐)‐RNA

2009/05/26

Replikation von ASBVd

Nachweiss der Ribozyme Aktivität zusammen mit PARB33

2009/05/26

Quellen

Tsagris, E. M.; Martinez de Alba, A. E.; Gozmanova, M.; Kalantidis, K. Microreview Viroids. 2008. Cellular Microbiology , 10, 2168‐2179 

Góra‐Sochacka, A. Viroids. Unusual small pathogenic RNAs. 2004. Acta Biochimica Polonica, 51, 587‐607

Daròs, J. A.; Flores, R. A. Chloroplast protein binds a viroid RNA in vivo and facilitates ist hammerhead‐mediated self‐cleavage. 2002. EMBO Journal, 21, 749‐759

Szychowski, J. A.; Semancik, J. S. Avocado sunblotch disease: a persistent viroid infection in which variants are associated with differential symptoms. 1994. Journal of General Virology, 75, 1543‐1549

Daròs, J. A.; Flores, R. A.; Marcos, J. F.; Hernández, C. Replication of avocado sunblotch viroid: Evidence for a symmetric pathway with two rolling circles and hammerhead ribozyme processing. 1994. Proc. Natl. Acad. Sci., 91, 12813‐12819

� �

��������� ������

����������

� �

������ ����������� �������� ��������������

������� !��"#���$!���%�&'�����$��%������$����������#������$%��������(��� )��������������� !��#�!���������#�$��������*&'���*&'&*&'(+,-*&'����.��*&'/!0�$

� �

����������� �����������(+,-1�$����.��$������������2�������3�����45������������3�������6

� 7�����8�����.��9,*� :����$��$��������$����������� ;��������<������������ =8#���$������ ���� ��%����������$�����$�"���������>##�������#�����<�������4�%.�������������2�����6

� �

�������

� �#������ �������4.���##���#��7���$����61��� �����#��?��#�@�����

� 7�����3���������2��1�3����1���%����������1�A������ ;������$#��������4"6��"A;�"����#1�(+������$� ;������������&'�#�����#����1������#����������������4B'�#�����#����6

� �

�������� A���������#�C�������#�

� ���������������������������������A;���������;�������������������;?1��?DB1�E������?D'

����������!����%��!����%�����������!$%

� �

�������� ����������!�('''�#����$1�����#������9'�#� �����������������7�#���1����#�;����������1����#�?���#������#���@�4E6���������7��@�4�?DB6

� 7�#�����<��.���#�#����#����$���$���������������������4�?6

� ;������������A;�1�;?1��?D'1����������������?&/������?/'

�

� �

��������������� ��.$���F��%�8���������1�����������A����������������$�������#������1������������2�����1�2�����@.�8�1�=������$�����$�����<��.���"F��%�8�����������1����"2���##�����1��������$

� ���������������>#�%��$� �?"����������%����"�?�������"��?� ?�"�?� �����?(������?&�$��������� ��?���������%��##�������� ������� �?(����������<��.����.������� �?&���#������7�#���%����

� �

��������������

� �

�$��G

� �

H������� ;�����3)1���� ��I1��� �����J�4&'''6��#�$�$������������1�������������� ���� ���������1�(&/((K(&/(&!

� 7 �����#� ��71�J�#����;1����31�3�#.�"3�$���#��71�3���������1��������4&''(6���������#���$��%����4�= 6��#������#��%�����#��������������$�����1�������������� ��1����1�D,'"B!

� �����.�?1��������1�=�����������I1�C���������7A1���C����1�7�����$�����1�����$����71�>���������4&''96��������������7���$�������$������� �������%�#��1��������������1������1�(B("9B

Mimivirus

Molekulare Virologie

26.05.09

Linda Gallé

Discovery of Acanthamoeba polyphaga mimivirus

1992: „Bradford coccus“

2003: Mimivirus(„mimicking microbe“)

Composition of Acanthamoeba polyphaga mimivirus

~700

nm

•1.2 Mbp dsDNA genome

•Inner membranes

•Icosahedral capsid

•External fibrils

Genome1.2 Mbp linear dsDNA largest viral genome

90% coding capacity

1262 ORF

~911 coded proteins

gene homologs :

DNA viruses 10-300RNA viruses 1-25 Bacteria 500-6000fungi ~6000

Remarkable features

• Genes of translation functional categorye.g. amino acyl-tRNA synthetases, Chaperones

• DNA repair genese.g. Mismatch repair ATPase MutS

• enzymes involved in metabolsimpathways

e.g. glycosyltransferases (fibrils?)

Origin and evolution

Clade: Mimiviridae

Family: Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses (NCLDV)

26 out of 31 common core genes

Ongoing debate:

Mimivirus : „gene pickpocket“ orgene source?

Frontiers between viruses and cellular organisms?

Differences to obligate intracellularbacteria:

• Lack of ribosomal proteins• Lack of energy metabolism• Replication trough assembly of preformed

units

Life cyclePhagocytosis

eclipse phase

Lysis (24 h)

4h 8h 16h

Nucleus: DNA replication + encapsidation

Cytoplasm: coating + fibrils

How is the huge viral genomedelivered into the host cell?

Stargate

Opening of 5 icosahedral faces of the capsid

tunnel

Uncoating and membrane fusion

Uncoating stages

• Early stage

• Advanced stage

• Final stage

Hypothesis

Mimivirus genome is translocatedto the nucleus by vesiculartransport.

common feature of viruses containing inner membranes?

Quellen

Virus Research 117 (2006) Genomic and evolutionary aspects of Mimivirus M. Suzan-Monti, B. La Scola, D. Raoult

PLoS Biol 6(5): e114(2008) Distinct DNA exit and packaging portals in thevirus Acanthamoeba polyphaga mimivirus. Zauberman N, Mutsafi Y, Ben Halevy D, Shimoni E, Klein E, et al.

PLoS Pathog 4(6) (2008) Ameobal Pathogen Mimivirus InfectsMacrophages through Phagocytosis. Ghigo E, Kartenbeck J, Lien P, Pelkmans L, Capo C, et al

http://en.wikipedia.org/wiki/Mimivirus