retroviridae historisches retroviren...retroviridae historisches 1908: ellerman and bang:...
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Retroviren
2009/10 Ruth Brack-WernerMolekulare Virologie
RetroviridaeHistorisches
1908: Ellerman and Bang: Übertragung von Leukämie zwischen Hühnern durch Zell-freie Lysate
1910/1: Peyton Rous isoliert das infektiöse Agens für Sarkoma in Hühnern (RSV).
1960's: Howard Temin beobachtet, dass die Replikation von Retroviren durch Actinomycin D , ein bekannter Inhibitor der DNA Synthese, gehemmt wird. Daraus leitet der das Konzept der Reversen Transkription ab (Nobel prize vergeben an Baltimore and Temin, 1975).
1969: Huebner and Todaro entwicklen die virale Onkogen-Hypothese : die Übertragung von viraler und onkogener Information als genetische Elemente.
1981: Entdeckung des humanen T-Zell Leukaemia virus: das erste pathogene humane Retrovirus.1983: Human immunodeficiency virus discovered
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Familie RetroviridaeUnterfamilie Alpharetrovirinae
Unterfamilie Genus Morpho-logie
Beispiel
Alpharetrovirinae Alpharetrovirus C-Typ Avian Sarcoma virus Rous Sarcoma virus
Betaretrovirus B-Typ
D-Typ
Mouse mammary tumor virusMason-Pfizer monkey virus
Gammaretrovirus C-Typ Murine Leukemia VirusGibbon ape leukemia virus
Deltaretrovirus C-Typ Bovine leukemia virusHuman T-cell leukemia virus
Epsilonretrovirus Walleye dermal sarcoma virus
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Familie Retroviridae
Unterfamilie Genus Beispiel
Orthoretrovirinae Lentivirus Human immunodeficiency virus; type 1, type 2 (HIV-1, HIV-2)Simian immunodeficiency virus (SIV)Feline immunodeficiency virus (FIV)Bovine immunodeficiency virus (BIV)
Spumavirinae Spumavirus Human foamy virus;Chimpanzee foamy virus
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Retroviridae
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Retroviridae:Proteine, die in allen Retroviren vorkommen
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Retroviridae: Morphologien
A-Typ:Nicht-umhüllt; intrazelluläre Partikel: IAP
B-typ:Umhüllt; azentrisches Core:MMTV
C-Typ:Zentrales Core: MLV, ALV, HTLV, HIV
D-typ:Etwas grösser (120 nm); Spikes weiniger ausgeprägt; MPMV
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Retroviridae
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Retroviridae: Genome
Retroviren sind
die einzigen RNA Viren, die ein DIPLOIDES Genom haben;
die einzigen RNA Viren, deren Genome von der zellulären Transkriptionsmaschinerie produziert wird;
die einzigen RNA Viren die zelluläre tRNAs als Primer für die Replikation verwenden;
die einzigen (+)-Strang RNA Viren, deren Genome nicht als mRNA unmittelbar nach der Infektion dienen;
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Retroviridae: RNA Genome
R Region: sich wiederholende Seqeunzen an beiden Enden des Genoms;
PBS: primer binding site; 18 nt lang; Sequenz ist Komplementär zum 3’Ende der spezifischen Primer -tRNA;
Leader: 90 bis 500 nt nicht-translatierete Region. Enthält z.B. Verpackungssequenzen;
PPT: polypurine tract; ca. 10 A/G Nukleotide, die verantwortlich für die Initiierung der +-Strang Synthese bei der reversen Transkription sind.
U3: “Unique” Region am 3’ Ende.
U5: “Unique” Region am 5’ Ende.
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Retroviridae: Unterschiede zwischen RNA Genom und Provirus
U3 U5
RNA
DNA
RNA Genom
Provirus = integrierte DNA Kopie
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Retroviridae: Offene Leseraster (Provirus)
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Replikation der Retroviren:Eintritt in die Zelle
Anheftungsmoleküle: Moleküle, für das Anheften des Virus an die Zelloberfläche
Rezeptoren: Zelloberflächenmoleküle, die den Eintritt des Virus in die Zelle vermitteln
Das Virus kann an die Zelloberfläche binden ohne aufgenommen zu werden.
Besipiel: DC-SIGN auf der Oberfläche von dendritischen Zellen.
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Replikation der Retroviren:Anheftungsmoleküle
Anheftungsmoleküle: Heparan Sulfat, Proteoglykane, Nukleolin, Integrin αL, β2 (=LFA-1);
DC-SIGN (Dendritic Cell-Specific Intercellular adhesion molecule-3-Grabbing Non-integrin)
Beispiel HIV
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Replikation der Retroviren:3 Typen von Rezeptoren
TM: trans-Membran Domäne
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Replikation der Retroviren:Rezeptormoleküle
Virus Molekül Funktion
MLV, ecotropMurine Leukemia Virus(infiziert nur Mauszellen)
CAT-1Cationic amino acid transporter
Aminosäure-Transport
MLV, amphotropInfizierte Mauszellen und Zellen aus anderen Spezies
PIT-1Solute carrier family 20 member
Phosphat-Transporter
GaLV Gibbon ape leukemia virus
PIT-2Solute carrier family 20 member
Phosphat Transporter
HTLVHuman T-cell leukemia virus
GLUT-1Solute carrier family 20 member
Glucose-Transport
HIV CD4/CCR5 or CXCR4
Aktivierung von T-Helferzellen/
Chemokin Rezeptore
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Replikation der Retroviren:CAT-1, Rezeptor für ekotrope MLVs
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Replikation der Retroviren:HIV Rezeptore
www.thelancet.com Vol 370 July 7, 2007. Este´et al.
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Replikation der Retroviren:Eintrittswege
MLV: Endozytose
HIV: Fusion der viralen Membran mit der Wirtszellmembran;
HIV Zelleintritt (Fusion)
ww
w.th
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cet.c
om
Vol 3
70
July
7, 2
007.
Est
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al.
HIV Zelleintritt (Fusion)
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Inhibitoren des HIV Eintritts
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al.
Bukrinksy M., 2004,Molecular Medicine 10, 1-5
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Replikation der Retroviren:Reverse Transkription
Benötigte Komponenten:
Reverse Transkriptase
RNAse H
tRNA
Divalente Kationen: Mg2+ oder Mn2+
RNA-Matritze
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Replikation der Retroviren:tRNA Primer
Marquet et al., 1995; Biochemie 77, 113-124
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Replikation der Retroviren:Reverse Transkription
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Replikation der Retroviren:Vorgang der Reversen Transkription
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Replikation der Retroviren:Produkte der reversen Transkription
Linear DNA
One-LTR circle
2-LTR circles
Autointegrates
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2009/10 Ruth Brack-WernerMolekulare Virologie
Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579
Retroviridae: Verschiedene Abhängigkeiten der Infektion
vom Zellzyklus
Retroviren
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Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579
Retroviridae: Transport HIV-DNA Kopie in den
Zellkern
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Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579
Retroviridae: Transport der DNA Kopie in den Zellkern
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Suzuki and Craigie Nature Reviews Microbiology 5, 187–196 (March 2007) | doi:10.1038/nrmicro1579
Retroviridae: Integration der HIV-DNA in das Wirtszellgenom
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Replikation der Retroviren:Integration am Bsp. von HIV
Engelman and Cherepanov, 2008, PLOS Pathogens 4
Raltegravir
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Replikation der Retroviren:Sequenzmerkmale der Integration
DuplicationDuplication
TG CA
Invariant dinucleotides at LTR ends
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Retroviren: Expression;Promoterbeispiel eines „einfachen“ Retrovirus (MLV)
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Retroviren: Expression;Promoterbeispiel eines „komplexen“ Retrovirus (HIV)
Courtesy of Manja Meggendorfer
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Retroviren: ExpressionRetrovirale Trans-Aktivator Proteine der Transkription
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Retroviren: Mechanismen der Aktivierung der
Transkription durch Tat
Aus “Principles of Virology”, Vol 1, 3rd Ed, 2009; Flint SJ, Enquist LW, Racianello VR, Skalka AM; Fig. 8.13, p. 264
Umbau von Nukleosomen Modifikation der RNA Polymerase II für die verbesserte Elongation von Transkripten
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Retroviren: ExpressionDas HIV-1 Tat Protein
Aus “Principles of Virology”, Vol 1, 3rd Ed, 2009; Flint SJ, Enquist LW, Racianello VR, Skalka AM; Fig. 8.12, p. 264
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Retroviren: ExpressionDie RNA Binde-Region für Tat
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Retroviren: ExpressionSplicing von „einfachen“ Retroviren
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Retroviren: ExpressionSplicing von „komplexen“ Retroviren
Courtesy of Michelle Vincendeau
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Retroviren: Expression;Rev ist ein Aktivatorprotein das auf post-
transkriptioneller Ebene wirkt
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Retroviren: Expression;Aktivitäten von Rev
• Bindet an unvollständig oder ungespleißten Transkripten;
• Beeinflusst das Spleißen der RNA;
• Rekrutiert CRM1/Exportin1 für den Export seiner RNA-”Fracht” aus dem Zellkern in das Zytoplasma;
• Fördert die Translation der RNA;
• Fördert die Verpackung der genomischen viralen RNA.
Rev ist ein multi-funktionelles Protein