Papillomaviridae - helmholtz-muenchen.de · 2. Proteine: Bis zu 8 regulator Proteine, 2 Strukturproteine 3. Virale Expression. 1. Mehrere Promoteren 2. Mehrere mRNAs; Bildung durch

Papillomaviridae

Ruth Brack-Werner; SS 2011Molekulare Virologie

Papillomaviridae

“Spezies”

Typ

16 Genera118 Typen

Papillomaviridae


Papillomaviridae

De Villiers et al.,2004, Virology 324,17- 27.

45-60 %

60-70 %

75 - 90 %

> 90 %

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Papillomavirus

Besonderes Merkmal:

Sehr ausgeprägte Wirts- und Gewebe-Spezifität:

Replikation nur in ausdifferenzierten Keratinozyten in

Epithelien;

Schwierigkeit: Infektion und Vermehrung des Virus in

Zellkultur.

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Struktur von Papillomaviren

L1: 5 Moleküle L1 bilden 1 Pentamer; 72 Pentamere pro Viruspartikel; L1 Proteine können sog. VLPs bilden. 80% der Proteine eines Viruspartikels bestehen aus L1.

L2: Nicht essentiell für Virus-Zusammenbau; Unterstützt die spezifische Verpackung der Papillomvirus-DNA;Graphische Nachbildung eines

Viruspartikels: Durchmesser ca. 55 nmhttp://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/papillo.html

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Gemeinsamkeiten mit Polymomaviren

Genom: episomal, mit Histonen assoziiert,

supercoiled.

Partikel: unbehüllt; ikosaeder;

Transformierende Proteine: ja

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Unterschiede zwischen Polyoma- und Papillomaviren

Polyoma PapillomaGenomgrösse(BP)

5000 8000

Kodierende Stränge beide einer

Promoterverteilung konzentriert verteilt

Partikelgrösse (nm) 45 55

Strukturproteine 3 2

Frühe Proteine Maximal 3 8

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Das Papillomavirus Genom:Beispiel BPV

Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 65, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 65-3

EarlyLate

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Papillomavirus Transkripte (HPV-16):Viele Transkripte durch alternatives Spleißen

Zhen Z-M and Baker CC. 2006. FrontBiosc 11: 2286-2302

Papillomavirus frühe Proteine

Protein Molekular-Gewicht (kD)

Funktion

E1 68-85 HPV Genom-Replikation

E2E2

E8/E2

483128

Genom-Replikation (Rekrutierung von E1 an den ori)Trans-AktivatorTrans-RepressorTrans-Repressor

E3 ? ? (nicht in allen Papillomviren)

E5 (human)

? Transformierende Aktivität in HPV-16; Interaktion mit EGF-Rezeptor

E1^E4 fusion protein

? Zytokeratin Kollaps (HPV16)

E6 ~ 16 Interaktion mit p53 über Ubiquitin-Ligase und und Induktion des Abbaus von p53; aktiviert Telomerase

E7 Bindet RB-Protein: Dadurch Aktivierung von E2F Genen;

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E2-Proteine


Trans-dominant negativ wirkende Proteine

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Transkriptionsregulation durch E2 (Gesamtprotein)

Reprimierende oder aktivierende Wirkung von E2 haengt von der Position der Bindungsstellen ab.


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Papillomvirus-Replikation in differenzierten Keratinozyten

Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 65, Lippincott, Williams and Wilkins, Fig. 65-4

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Papillomvirus Genomzahlen in verschieden differenzierten Keratinozyten

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Papillomvirus-Replikation


Zelluläre Rezeptoren:α6-Integrine; Heparine

1 Anheftung2 Aufnahme in die Zelle3 Endozytose4 Freisetzung des Genoms im Zellkern

5 Transkription der frühen Gene6 Translation7 Genomreplikation (mittlere

Kopienzahl)

8 Genomreplikation (hohe Kopienzahl)9 Transkription der späten Gene10 Synthese von L1, L211 Zusammenbau der Viruspartikel12 Zellkern Abbau;13 Freisetzung des Virus.

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Humane Papillomviren

Aus”Molekulare Virologie”, Modrow, Falk, Truyen, 2.Auflage, 2003, Spektrum Akademischer Verlag, Kap. 19l, Tab. 19.8.

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Übertragung von HPV und Desinfektion

Übertragung durch Kontakt mit:

infizierten Hautbereichen, insbesondere beim

Geschlechtsverkehr;

kontaminierten Gegenständen.

Desinfektion:

2% Glutaraldehyd;

1% Natrium hypochlorit;

Relativ Hitze-resistent (übersteht 65°C/30 Minuten);

Erhält Infektiösität ausserhalb seines Wirtes (z.B. auf Fussböden)

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Beispiele für gutartige Warzen verursacht von humanen Papillomviren

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Sanclemente G and Gill DK. 2002. JEADV 16, 231-240

Humane Papillomviren und anogenitale Tumore

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Humane Papillomviren verursachen Tumore in der „Transformation Zone“

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Terminologie für Plattenepithel-Veränderungen


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Assoziation von HPV Infektion und anogenitale Tumore

ASC-US: atypical squamous cell of undetermined significanceLSIL: Low-grade squamous intraepithelial lesionHSIL: High-grade squamous intraepithelial lesion

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Assoziation von HPV Infektion und anogenitale Tumore

ASC-US: atypical squamous cell of undetermined significanceLSIL: Low-grade squamous intraepithelial lesionHSIL: High-grade squamous intraepithelial lesion

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Globale Häufigkeit von Cervix-Karzinom

Schiffman M and Castle PH and Gill DK. 2005. NEJM 353;20; 2101-2104

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HPV Infektion und Cervix-Karzinom

Schiffman M and Castle PH and Gill DK. 2005. NEJM 353;20; 2101-2104

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Prophylaxe und Therapie von HPV-assoziierten Cervix-Karzinomen

Prophylaxe:

Regelmäßige Untersuchungen auf Anwesenheit von HPV DNA

und zytologische Veränderungen (Pap Test);

Vaccine vorhanden

Therapie:

Operative Entfernung der erkrankten Regionen;

Vaccine in der Entwicklung (z.B. gegen E6 und E7)

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HPV-Genom

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Integriertes HPV-Genom in einer Cervix-Karzinom Zellinie

E2 inhibiert P97.

Bei der Integration von HPV wird häufig E2 zerstört. Das führt zur Dysregulation der Expression der anderen E-Proteine.

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Impfstoffe gegen HPV zur Prävention von HPV-assoziierte Cervixkarzinome

Zwei Vakzine:

VLPs (virus like particles), bestehend aus L1 Proteine;

Gardasil (Merck & Co, Inc)

gegen HPV Typ 6,11,16 und 18 (quadrivalent)

Cervarix (Glaxo Smith Kline)

gegen HPV Typ 16 und 18 (bivalent)

Impfung von heranwachsenden Mädchen (11-25);

3-malige Impfung (Gardasil)

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Ergebnisse von Studien zur Wirksamkeit von Gardasil:

100% wirksam zur Prävention der persistenten Infektion mit HPV-16,

-18, 6 und 11 und des Auftretens von CIN 2/3 bei Frauen im Alter

von 16-25 (Beobachtungszeitraum maximal 5 Jahren).

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HeLa Zellen

• Zellinie aus einem hochgradig malignen humane

Cervix-Adenokarzinom;

• Transformiert mit HPV-18; Exprimieren E6 und E7

Henrietta Lacke; 1920-19515 Kinder;

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HeLa Zellinie:(Zellkern rot, Zytoskelett grün)

Etabliert von George Otto Gey)

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Papillomaviren: Zusammenfassung

1. Viruspartikel: unbehüllt; enthalten ringförmige ds DNA Molek. (8000 bp)

2. Proteine: Bis zu 8 regulator Proteine, 2 Strukturproteine

3. Virale Expression1. Mehrere Promoteren

2. Mehrere mRNAs; Bildung durch alternatives Splicing

4. Replikation (= Virusvermehrung) abhängig von der Zelldifferenzierung in

Epithelien

5. Human-Pathogene Vertreter verursachen anogenitale Tumore und

Cervixkarzinome1. Präventiver Impfstoff vorhanden;

2. Kein antiviraler Wirkstoff bisher bekannt.

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