Polyomaviridae Taxonomie Ehemals Unterfamilie der … · 2009. 4. 29. · K-Papovavirus (KPV) Maus...

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Transformation/Polyomavirus

Ruth Brack-Werner; SS 2009Molekulare Virologie

Polyomaviridae

Taxonomie

Ehemals Unterfamilie der Papovaviridae;

Jetzt unabhängige Virusfamilie mit 13 Mitgliedern

Mitglieder der Polyomaviridae

MausK-Papovavirus (KPV)

HamsterHamster Papovavirus

KaninchenRabbit kidney vacuolating virus (RKV)

VogelBudgerigar fledgling disease virus

Mensch

Makake

Pavian

Afrikanische Grüne Meerkatze

Rhesus Affe

Stump-tailed macaque virus (STMV)

JC Virus

BK Virus

Simian agent 12 (SA12)

Lymphotropic Papovavirus (LPV)

Simian Virus 40 (SV40)

Polyomavirus (PyV)

Entdeckung der Polyomaviren

Maus Polyomavirus: entdeckt 1953 von Ludwig Gross

bei Untersuchungen zur Übertragung von murinen Leukämien

SV4O: entdeckt 1960 von Sweet and Hillemann

in Nierenzellen aus der Grünen Afrikanischen Meerkatze.

Gemeinsame Merkmale der Polyomaviren

1. Genom: Ringförmiges ds-DNA Molekül (Minichromosom!); ca. 5000

Bp; Ähnliche Genom-Organisation

2. Vermehrung: sehr enges Wirtsspektrum:Vermehrung

hauptsächlich in Epithelzellen und Fibroblasten;

3. Unbehüllt: Resistent gegen Lösungsmittel;

4. Maligne Transformation von Zellen in Kultur;

5. Verursachen nicht Tumore in ihren natürlichen Wirten (z.B. SV40 in

Rhesus Affen).

Einige wichtige Entdeckungen der Zellbiologie, die an Polyomaviren gemacht wurden.

1. Supercoiled DNA

2. Chromatin/Nucleosomen

3. Ursprung der DNA Replikation bei Eukaryonten

4. Enhancer

5. Promoter-Organisation (TATA Box)

6. Polyadenylierungssignal

7. Kernlokalisationssignal (NLS)

8. p53

Struktur von Maus Polyomavirus-Partikel

VP1: bildet 72 Pentamere, bestehend aus je 5 Moleküle VP1;

VP1 ist das einzige nach aussen gerichtete virale Strukturprotein;VP1 bindet an Oligosaccharide mit Sialyl-Säureresten auf der Zelloberfläche

Jedes VP1 Pentamer ist mit einem Molekül VP2 oder VP3 verbunden.

Graphische Nachbildung eines Viruspartikels: Durchmesser ca. 45 nmAus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 41, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-1c

Struktur des Polyomavirus-Genoms

SV 40 “Minichromosom”

Elektronen Mikroskopische Aufnahme von SV40 DNA Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 41, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-1a, b

Ringförmige Supercoiled DNA (= Eipsom)

Nukleosomen-freie Region

Nukleosomen:Enthalten Histone

Verlauf der SV40 Replikation

Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-5

Idealisierte zeitliche Abfolge

Virale GenomeT-Antigen freigesetzte Viruspartikel

Zelluläre DNA Synthese

Zelluläre Rezeptoren für Polyomaviren

Oligodendrozyten, Astrozyten, B-Lymphozyten

Weit verbreitet

B-Lymphozyten

Weit verbreitet

Weit verbreit

Zell-Tropismus

50.000

unbekannt

90.000

25.000

Moleküle/Zelle

N-verknüpfte Glykoproteine mit Sialyl-Säure-Resten

Glykolipid mit Sialylsäure-Resten

O-verknüpfte Glykoproteine mit Sialylsäure-Resten

MHC Klasse I Proteine

N-verknüpfte Glykoproteine mit Sialyl-Säure-Resten

Rezeptor

JC Virus

BK Virus

Lymphotropic Papovavirus (LPV)

Simian Virus 40 (SV40)

Polyomavirus (PyV)

Sialylsäurenht

Haüfigste Form der Sialylsäure beim Menschen

Sialylsäuren sind weitverbreitet auf Zelloberflächen

Replikationszyklus

Principles of Virology, 2004. Flint SJ, Enquist LW, Racaniello VR,

Skalka AM, 2nd edition. ASM Press. Appendix, Fig. 16.

ReplikationszyklusPolyomaviren

Expression von SV40 Proteinen: Strategien zur maximalen Nutzung des Genoms

1. Eine Region zur Regulation von verschiedenen Prozessen;

2. Multi-funktionelle virale Regulationsfaktoren;

3. Alternatives Splicing;

4. Multi-cistronische mRNAs;

5. Nutzung von mehreren Leserastern;

6. Zeitliche Koordinierung von Expressionsphasen.

Synthese viraler Genome

LateEarly

Das SV40 Genom

Die Regulatorische Region des SV40-Genoms

Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-3a

Eigenschaften des SV40 T-Antigens

1. Sequenzähnlichkeiten zu T-Antigenen aus anderen

Polyomaviren verschiedener Viren;

2. Post-translationelle Modifikationen:

1. Phosphorylierung;

2. 0-Glykosylierung ;

3. Poly-ADP-Ribosylierung;

4. Acetylierung am Amino-terminus;

3. Signal für Lokalisation im Kern;(NLS = nuclear localisation

signal)

4. 5 x 105 bis 5x106 Moleküle pro lytisch infizierte Zellen

Funktionen des SV40 T-Antigens

1. Optimierung der Zelle für die Virusvermehrung:1. Vorantreiben des Zellzyklus bis zur S-Phase:Befreiung von E2F

2. Verhinderung der Apoptose: Sequestrierung von p53

2. Transkriptionsregulation:1. Autoregulation (Effekt Konzentrationsabhängig);

2. Aktivierung der späten Transkription

3. DNA-Replikation:

1. Fördert die Entwindung der DNA Stränge;

2. Rekrutierung von DNA Polymeraseα-Primase für die Synthese der Okazaki-

Fragmente und die DNA Polymerase δ für die Verlängerung der

neusynthetisierten DNA Stränge;

Domänenstruktur des T-Antigens

Aus Fields Virology 4th edition, 2002, Chapter 63, Lippincott, Williams and Wilkins, 2002 Fig. 63-6a

Polyomaviren bei Menschen

BK-Virus im Urin JC-Virus im infizierten Oligodendrozyten im Gehirn

JC-Virus und BK-Virus Genome

Merkmale der JC- und BK-Virus Infektion

1. Infektion: in der frühen Kindheit

2. Persistenz: Nierenepithel; Lymphozyten; Knochenmark (JC-Virus)

3. Pathogenes Potential: Hauptsächlich bei Immun-Supprimierten

Personen

1. BK-Virus?

2. JC-Virus: PML Progressive multifokale Leukoenzephalopathie

4. Onkogenes Potential:

1. Maligne Tumore in Nagetieren (JC und BK Virus);

2. Maligne Gehirntumore in Neuweltaffen nach Inoculation direkt in

den Schädel (lange Inkubationszeit);

Progressive multifokale Leukoenzephalopathie (PML)

1. Demyelinisierungs-Herde im Gehirn durch den Tod von

infizierten Oligodendrozyten;

2. Neuropathologie: Multifokale Plaques: enthalten u.a. Makrophagen,

Astrozyten mit anomalen Morphologien, veränderte

Oligodendrozyten

3. Klinisches Erscheinungsbild: Muskelschwäche, Geh-,

Sehschwierigkeiten, Lähmungen, kognitive Störungen (“Demenz”).

4. Überlebenszeit: Wenige Monate bis zu einem Jahr nach Auftreten

von Symptome;

5. Diagnose: endgültige Diagnose nur durch Nachweis von DNA in

Gehirnmaterial;

6. Behandlung: deutliche Besserung durch HAART

Weiterführende Literatur

Polyomaviridae Taxonomie Ehemals Unterfamilie der … · 2009. 4. 29. · K-Papovavirus (KPV) Maus...

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