Geschichte der Pockenkrankheit (Smallpox) Poxviruses · 2009-06-26 · Poxviruses Molekulare...

Poxviruses

© 2009 by Ruth Brack-WernerMolekulare Virologie

Geschichte der Pockenkrankheit (Smallpox)

Mahalingam, S. et al., 2004, TRENDS Im., 637-639

Poxviruses


Poxviridae

Harrison, SC. et al., 2004, PNAS 101, 11178-11192

Variolavirus

Poxviruses


Poxviridae

Harrison, S

C. et al., 2004, P

NA

S 101, 11178-11192

Nur beim MenschenÜbertragbar von Tier auf Mensch

Poxviruses


Variolavirus Varianten

Poxvirus variola maior30 - 40% Mortalitätsrate

Poxvirus variola minorca. 1% Mortalitätrate

Nur ca. 2% Unterschied zwischen beidenGenomsequenzen (ca. 185 000 Bp).

Poxviruses


Pockenviren Struktur: Modell Vaccinia Virus

DNA-abhängige RNA Polymerase; RNA-Prozessierungsenzyme

350 nm

IMV

250 nmHarrison, SC. et al., 2004, PNAS 101, 11178-11192

Poxviruses


Verschiedene Formen von Vaccinia-Viren

IEV: Intracellular enveloped virionEEV: Extracellular eveloped virion CEV: Cell-associated enveloped

virion

Enthalten eine Lipid-Dopplemembranmehr als die IMV Form.Weniger empfindlich ggü neutralisierende AK, Complement-faktoren als die IMV;

IMV: Intracellular mature virion

IMV CEV

EEVEEV

Poxviruses


Vaccinia-Virus Morphogenese

Smith, GL et al.,2002, JGenVirol. 83, 2915-2931.

Poxviruses


Vaccinia-Virus DNA

Strukturproteine, Essentielle Enzyme

Virulence Proteine, Host-range Proteine,Immune Modulatoren

Komplette Sequenz der Kopenhagen und WR-Stämme bekannt.

191 kbp


ITR ITR

Poxviruses


Replikation der Pockenviren.

Die Replikation der Pockenviren läuft vollständig im Zytoplasma ab;

Pockenvirus-Proteine werden an zelluläre Ribosomen synthetisiert;

Poxviruses


Proteine für die Transkription von VacciniaVirus Genen

Broyles S.S. 2003, JGenVirol 84, 2293-2303.

HostHost

Host

Poxviruses


Auswahl von Pockenvirus-Enzymen für die DNA Synthese

Teil des Reparatursystems; Entfernt Uracilreste aus der DNA;

Uracil-DNA-Glycosylase

TMP -> TTPThymidilatkinase

Phosphorylierung von Thymidin-Nukleosiden zu TMP

Thymidinkinase

Replikation der viralen DNA; Bildungder kovalent geschlossenen Endendes DNA Genoms;

DNA Ligase

Synthese des viralen dopplesträngigen DNA Genoms

Processivity factor

Synthese des viralen dopplesträngigen DNA Genoms

DNA-Polymerase

FunktionEnzym

Poxviruses


Vergleich der Thymidin-Kinasen von HSV-1 und Vaccinia Virus

Hoch: Nur Thymidine, bzw. Bromdeoxyuridine;

Ja

Tetramer

20

II

Vaccinia Virus TK

Gering: Phosphorylierungvon Guanosine-Analoga (z.B. Acyclovir, Gancyclovir)

Substratspezifität

NeinFeedback Regulation (Hemmung durch dTDP bzw. dTTP)

DimerQuartär-Struktur

40Größe (kDa)

ITyp

HSV-1 TK

Poxviruses


Vaccinia-Virus Replikationszyklus:Frühe Phase

1. ViruseintrittFusion von vir. und zellul. MembraneEnthüllung des Virus; Freisetzung des viralen Kerns.

2. Synthese von frühen mRNA im Virus-Kern

3. Produkt. der frühen Proteine

4. Sekretion von Proteinen:Immunmodulatoren und Proteine die dasWachstum von umliegenden Zellenbeeinflussen.

5. Freisetzung der viralen DNA aus dem Virus-Kern; Endeder Expression von frühenviralen Genen;


Poxviruses


Vaccinia-Virus Replikationszyklus:Mittlere („intermediate“) Phase

6./7. Replikation des viralen Doppelstrang DNA-Genoms

8. Transkription von “intermediate Phase”mRNAs;

Relokation des Wirtsproteins Vitf2 in dasZytoplasma

9, 10. Synthese von Proteinen fürdie Spät- Phase:

RNA polymerase;Transkriptionsfaktoren; Virus-Bestandteile;


Poxviruses


Vaccinia-Virus Replikationszyklus:Frühe Phase

11. Synthese von Virionproteine12-14 Synthese des IMV15. Freisetzung des IMV nur

durch Zellyse.16. Erwerbung einer zweiten

Doppelmembran und Bildungdes IEVs;

17. Transport zur Zelloberfläche; und Aktinpolymerisation: CEV;

18. Transfer des CEV zu Nachbarzelle oder Freisetzung als EEV


Poxviruses


Virale Proteine zur Tarnung der infizierten Zellen

Virokine: Imitate vonZytokinen,

Complementfaktorenund anderenImmunmolekülen

des Wirtes

Virorezeptoren: Imitate von

Rezeptoren fürZytokine, und andere proinflam-Matorische und antiviraleMoleküle

Stützproteine für das Überleben der Zelle als Virusproduzent

Virale Proteine für das ÜberlebenInfizierter Zellen

Johnston JB, and McFadden G, 2003, JVi. 6093-6100

Poxviruses


Pocken als Krankheit

Die letzten bekannten Fälle: 1949 USA1972 Yugoslavian1977 Somalia

Ab 1979 galt die Pockenkrankheit offiziell als ausgelöscht (WHO)

Verbreitung des Virus: über Tröpfchen und Kontakt;

Poxviruses


Progression of Smallpox

Source: Foege, Lane, and Millar, Am J. Epi, 1969

http://www.bt.cdc.gov/agent/smallpox/training/overview

Poxviruses


Typical Progression of Smallpox

• Incubation Period• Pre-eruptive Stage• Macules• Papules• Vesicles• Pustules• Scabs• Scars


Poxviruses


Smallpox Eruption Over Time

• A major diagnostic characteristic of smallpox is that lesions in a given area are similar in appearance and feel.

• Progression occurs, however, from area to area:– Pharynx, Palate.– Face.– Proximal Extremities.– Hands and Feet.


Poxviruses


Variolation

VORTEIL10-fache Abnahme der Mortalität bei Pockenerkrankung

ABER2.5% der Menschen starben bei der Variolation(Cotton Mather und Zabdiel Boyleston(e) ca. 1720 in Boston:Variolation von 244 Menschen: 6 Todesfälle)

Variolierte Menschen sind infektiös.

TROTZDEMBefahl George Washington 1776, dass die gesamte Continental Army sich der Variolation unterzog.

Gesunde werden dem Schorf aus Pusteln erkrankter Personen ausgesetzt

http

://w

ww

.bt.c

dc.g

ov/a

gent

/sm

allp

ox/tr

aini

ng/o

verv

iew

Poxviruses


Vaccinia Virus

• Origin of vaccinia virus unknown.

• Genetically distinct from cowpox and variola.

• May be a virus now extinct in nature.


Poxviruses


Smallpox Vaccine

Vaccine removed from civilian market1983

Attenuated strains - Japan1975

Routine vaccination stopped in US1971

Licensure of bifurcated needle1965

Freeze-drying technology1940’s

Use of cows to produce vaccine1805

Edward Jenner develops vaccine1796


Poxviruses


Vaccine Production

• Grown on skin of calves, sheep, water buffalo.

• Lesions harvested before crusting:– Maximizes viral titer.

• Pulp ground.• Mixed with 40%-60% glycerol.• Distributed in glass capillary tubes.



Poxviruses


Dryvax Smallpox (Vaccinia) VaccineAdministration Schedule

Schedule:• 1 Successful Dose >18 years of age.

Revaccination:• 10 Years - nonhighly-attenuated vaccinia

and recombinants.• 3 Years – highly attenuated

orthopoxviruses.http://www.bt.cdc.gov/agent/smallpox/training/overview/

Poxviruses


New Smallpox Vaccines, 2003

• Live vaccinia virus produced using cell culture technology.

• Distributed as a freeze-dried powder.• Do not contain antibiotics.• Diluent contains glycerin and phenol.


Poxviruses


Smallpox Vaccine Administration

• Vaccinia virus may be cultured from the site of a primary vaccination from 2-3 days after vaccination until the scab separates.

• Care must be taken to prevent spread of the virus to other parts of the body or other persons.

• Hands must be washed after every contact with the vaccination site or any materials (clothing, dressing, etc.) that has come into contact with the vaccination site.


Poxviruses


Smallpox Vaccine Adverse Reaction Rates*

3-12Post-vaccinial encephalitis

1Death

0.9-1.5Progressive vaccinia

10-39Eczema vaccinatum

23-242Generalized vaccinia

25-529Inadvertent inoculation

Primary VaccinationReaction

*Rates per million primary vaccinations*Rates per million primary vaccinations

http

://w

ww

.bt.c

dc.g

ov/a

gent

/sm

allp

ox/tr

aini

ng/o

verv

iew

Poxviruses


Gründe für die erfolgreiche Ausrottung der Pockenkrankheit

Mahalingam, S. et al., 2004, TRENDS Im., 637-639

Poxviruses


Vaccinia Virus: Viele offene Fragen

Was ist (sind) der Zelloberflächen- Rezeptor (e)?

Wie wird die Transkription reguliert?

Wir werden die mRNAs prozessiert?

Wie bewegt sich das Virus?

Warum kann sich das Virus in einigen Zelltypen vermehren, in anderen aber nicht?

Kann man antivirale Therapien gegen Pockenviren entwickeln?

Date post:	14-Aug-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	1 times
Download:	0 times

Geschichte der Pockenkrankheit (Smallpox) Poxviruses · 2009-06-26 · Poxviruses Molekulare...

Documents