0000000000008036
AUTHOR
Hermann M. Schätzl
Labormethoden zum Nachweis von Virusinfektionen
Bereits um 1880 standen Methoden zum Nachweis von bakteriellen Infektionen zur Verfugung: Nach Anfarbung waren die Erreger aufgrund ihrer Grose im Lichtmikroskop zu erkennen und konnten in Nahrmedien gezuchtet werden. Viren entzogen sich dieser Vorgehensweise, da sie deutlich kleiner sind und sich als obligate Zellparasiten in Nahrmedien nicht vermehren konnen. Zwar konnte man zur Jahrhundertwende bereits einige Virusinfektionen mit bestimmten Zellveranderungen und Ablagerungen im infizierten Gewebe in Verbindung bringen. Ein Beispiel sind die negrischen Einschlusskorperchen in Nervenzellen bei der Tollwuterkrankung. Eine spezifische Diagnostik war jedoch erst durch die Entwicklung der Meth…
Viren mit einzelsträngigem RNA-Genom und doppelsträngiger DNA als Zwischenprodukt
Retroviren wurden vor etwa 100 Jahren zum ersten Mal beschrieben: Nachdem Vilhelm Ellermann und Oluf Bang bereits 1908 die Mauseleukamie durch Ultrafiltrate ubertragen hatten, entdeckte Peyton Rous 1911, dass er mit ultrafiltrierten Extrakten aus Geflugelsarkomen diese Tumorerkrankung auf gesunde Huhner ubertragen konnte. Er erhielt hierfur 1966 den Nobelpreis, und das in den Extrakten enthaltene Retrovirus wurde nach ihm Rous-Sarkomvirus genannt. Einen weiteren Hinweis auf die Verursachung von Tumorerkrankungen durch Retroviren erhielt John J. Bittner 1936 bei seinen Untersuchungen zur Entstehung von malignen Milchdrusenerkrankungen der Maus: Er beschrieb das MMTV (Maus-Mammatumor-Virus) a…
Transformation und Tumorbildung
Schon fruh erkannte man, dass Viren bei Tieren Tumorerkrankungen hervorrufen konnen. Bereits 1911 beschrieb Peyton Rous, dass Viren bei Geflugel Sarkome verursachen. Das verantwortliche tumorauslosende Virus wurde spater nach ihm Rous-Sarkomvirus benannt. In den folgenden Jahrzehnten entdeckte man eine Vielzahl von Viren, die bei Geflugel und Nagetieren unterschiedliche Krebserkrankungen wie Lymphome, Sarkome und Karzinome auslosen konnen. Viele von ihnen gehoren zur Familie der Retroviridae und wurden den Gattungen der α-, β- und γ-Retroviren zugeordnet. Die Mehrzahl dieser Erreger wurde aus Inzuchtstammen der jeweiligen Tierarten oder aus Zellkulturen isoliert; unter naturlichen Bedingung…
Viren mit einzelsträngigem RNA-Genom in Plusstrangorientierung
Heute sind acht Virusfamilien bekannt, deren Vertreter eine einzelstrangige RNA in Plusstrangorientierung besitzen: Die Picornaviridae, Caliciviridae, Astroviridae und Hepeviren verfugen uber Capside, die keine Hullmembran aufweisen, wohingegen die Flaviviridae, Togaviridae, Arteriviridae und Coronaviridae durch membranumhullte Partikel gekennzeichnet sind. Allen gemeinsam ist, dass sie ihre Genome als mRNA verwenden und davon ein oder mehrere Polyproteine synthetisieren, die im weiteren Verlauf durch virale oder auch zellulare Proteasen in Einzelkomponenten gespalten werden. Die Viren verfugen uber eine RNA-abhangige RNA-Polymerase, welche die Plusstrang-RNA sowie die als Zwischenprodukte …
Glycosylation deficiency at either one of the two glycan attachment sites of cellular prion protein preserves susceptibility to bovine spongiform encephalopathy and scrapie infections.
The conversion into abnormally folded prion protein (PrP) plays a key role in prion diseases. PrP(C) carries two N-linked glycan chains at amino acid residues 180 and 196 (mouse). Previous in vitro data indicated that the conversion process may not require glycosylation of PrP. However, it is conceivable that these glycans function as intermolecular binding sites during the de novo infection of cells on susceptible organisms and/or play a role for the interaction of both PrP isoforms. Such receptor-like properties could contribute to the formation of specific prion strains. However, in earlier studies, mutations at the glycosylation sites of PrP led to intracellular trafficking abnormalitie…
Viren mit doppelsträngigem, segmentierten RNA-Genom
Reoviridae und Birnaviridae verfugen uber ein segmentiertes, doppelstrangiges RNA-Genom. Ahnliche molekulare Eigenschaften findet man bei Pflanzenviren, wie beispielsweise den Partitiviren. Das Genom der Birnaviren, von denen es keine humanpathogenen Vertreter gibt, verfugt uber zwei Genomsegmente. Bei den Reo-viren findet man dagegen ein aus neun bis zwolf RNA-Segmenten bestehendes Genom. Sie sind weltweit verbreitet und verursachen in Menschen und Tieren zum Teil schwere Erkrankungen
Die Evolution der Viren
Viren sind aufgrund ihrer kurzen Generationszeit, der grosen Zahl von Nachkommen, die sie im Infektionsverlauf produzieren, und nicht zuletzt aufgrund ihrer einfachen Struktur ideale Objekte zum Studium von Evolutionsprozessen. Viren mussen sich standig den Bedingungen ihres Wirtes oder ihrer Wirtspopulationen anpassen, sodass Mechanismen der Selektion experimentellen Ansatzen zuganglich sind. Dabei spielen unterschiedliche Kriterien, wie die antigene Diversitat, das Ausmas der Virusausscheidung, der Grad der Virulenz und viele andere Faktoren eine wichtige Rolle. Die vollstandige Adaptation eines Virus an seinen Wirt, welche in eine moglichst geringe Virulenz des Infektionserregers mundet,…
Autophagy
Klionsky, Daniel J. et al.
Virusvermehrung und Replikation
Als obligate Zellschmarotzer haben Viren keinen eigenen Stoffwechsel. Sie mussen daher fur ihre Vermehrung Zellen infizieren. Die Viruspartikel mussen in der Lage sein, bestimmte Rezeptormolekule auf der Cytoplasmamembran der Wirtszelle zu erkennen und sich an diese anzuheften. Diesen Prozess bezeichnet man als Adsorption. Bei den umhullten Viren wird diese Wechselwirkung durch Proteine vermittelt, welche in die Membranhulle der Virionen eingelagert sind. Das ist unter anderem bei Retro-, Influenza- und Herpesviren der Fall. Die Bindung der viralen Membranproteine an zellulare Oberflachenstrukturen ist zum Teil sehr spezifisch; dies gilt beispielsweise fur die Interaktion zwischen dem Oberf…
Viren mit einzelsträngigem, kontinuierlichem RNA-Genom in Negativstrangorientierung
Die Viren, die ein einzelstrangiges, durchgangiges RNA-Genom in Negativstrangorientierung haben, fasst man in der Ordnung der Mononegavirales zusammen. Zu ihnen zahlen die Familien Rhabdoviridae, Bornaviridae, Paramyxoviridae und Filoviridae.
Cytokine, Chemokine und Interferone
M. Hoskins sowie George M. Findlay und F. O. MacCallum entdeckten 1935 das Phanomen der Interferenz: Versuchstiere, die mit avirulenten Gelbfieberviren inokuliert wurden, erwiesen sich in den folgenden 24 Stunden vor Infektionen mit dem Wildtypvirus geschutzt. Die Ursache der Interferenz blieb lange Zeit unklar, bis 1957 Alick Isaacs und Jean Lindenmann in infizierten, bebruteten Huhnereiern die Substanz Interferon nachweisen konnten. Anfangs nahm man an, dass der durch Interferon vermittelte Abwehrmechanismus gegen „Fremdnucleinsauren“ gerichtet sei, da sich Interferon durch die doppelstrangige RNA der Reoviren effektiv induzieren lies. Seine Wirkungsweise war jedoch nicht sehr selektiv. E…
Viren mit doppelsträngigem DNA-Genom
Es sind viele Viren mit einem doppelstrangigen DNAGenom bekannt, die Saugetiere infizieren. Sie werden in sieben Virusfamilien eingeteilt: Hepadnaviridae, Polyomaviridae, Papillomaviridae, Adenoviridae, Herpesviridae, Poxviridae und Asfarviridae. Mit Ausnahme der Pox- und Asfarviridae hat man in allen Familien Vertreter gefunden, die in Menschen oder Tieren persistierende Infektionen herbeifuhren konnen. Hepadna-, Polyoma-,Papilloma- und Herpesviren stehen in enger kausaler Beziehung zu Tumorerkrankungen des Menschen. Dies legt nahe, dass Doppelstrang-DNA-Viren uber vielerlei Moglichkeiten verfugen, die Ablaufe der Zellteilung zu regulieren und zu beeinflussen. Die Hepadnaviren, die zu Begi…
Viren: Definition, Aufbau, Einteilung
Viren sind infektiose Einheiten mit Durchmessern von etwa 16 nm (Circoviren) bis uber 300 nm (Pockenviren; ▸Tabelle 2.1). Ihre geringe Grose macht sie ultrafiltrierbar, das heist, sie werden durch bakteriendichte Filter nicht zuruckgehalten. Viren haben sich wahrend der Evolution in Millionen von Jahren entwickelt und an bestimmte Organismen beziehungsweise deren Zellen angepasst. Die infektiosen Viruspartikel oder Virionen bestehen aus Proteinen und sind bei einigen Virustypen von einer Lipidmembran umgeben, die man oft als Hulle oder Envelope bezeichnet; die Partikel enthalten jeweils nur eine Art von Nucleinsaure, namlich entweder DNA oder RNA. Viren vermehren sich nicht durch Teilung wi…
Erratum
Author(s): Klionsky, DJ; Abdelmohsen, K; Abe, A; Abedin, MJ; Abeliovich, H; Arozena, AA; Adachi, H; Adams, CM; Adams, PD; Adeli, K; Adhihetty, PJ; Adler, SG; Agam, G; Agarwal, R; Aghi, MK; Agnello, M; Agostinis, P; Aguilar, PV; Aguirre-Ghiso, J; Airoldi, EM; Ait-Si-Ali, S; Akematsu, T; Akporiaye, ET; Al-Rubeai, M; Albaiceta, GM; Albanese, C; Albani, D; Albert, ML; Aldudo, J; Algul, H; Alirezaei, M; Alloza, I; Almasan, A; Almonte-Beceril, M; Alnemri, ES; Alonso, C; Altan-Bonnet, N; Altieri, DC; Alvarez, S; Alvarez-Erviti, L; Alves, S; Amadoro, G; Amano, A; Amantini, C; Ambrosio, S; Amelio, I; Amer, AO; Amessou, M; Amon, A; An, Z; Anania, FA; Andersen, SU; Andley, UP; Andreadi, CK; Andrieu-Ab…
Viren mit einzelsträngigem DNA-Genom
Bisher sind unter den human- und tierpathogenen Viren nur wenige bekannt, deren Genom als einzelstrangige DNA vorliegt: die Parvoviridae verfugen uber eine lineare, die Circoviridae und die erst kurzlich geschaffene Familie der Anelloviridae uber eine zirkular vorliegende Einzelstrang-DNA. Eine zirkulare, einzelstrangige DNA zeichnet auch die Geminiviridae aus, sie infizieren jedoch ausschlieslich Pflanzen. Circoviren sind virale Pathogene in Pflanzen und verschiedenen Tieren (Affen, Schweinen und Geflugel). 1997 konnte man erstmals ein zirkulares, einzelstrangiges DNA-Virus, das TT-Virus, aus dem Menschen isolieren. Es wird heute zu den Anelloviren gruppiert und persistiert ahnlich wie das…
Viren mit einzelsträngigem, segmentierten RNA-Genom in Negativstrangorientierung
Bis heute sind drei Virusfamilien bekannt, deren Vertreter ein RNA-Genom mit negativer Orientierung besitzen, das in den infektiosen Viruspartikeln nicht als ein kontinuierliches Molekul, sondern in mehreren Segmenten vorliegt. Es handelt sich um die Arenaviridae, die Bunyaviridae und die Orthomyxoviridae. Ahnlich wie die Mononegavirales (▸ Kapitel 15) benotigen auch sie fur die Synthese der mRNA und fur die Replikation ein spezielles Enzym, das zusammen mit weiteren Virus-komponenten bei der Infektion in die Zelle gelangt: die RNA-abhangige RNA-Polymerase. Ein in Segmenten vorliegendes Genom ermoglicht den Viren die Bildung von Reassortanten. Hier werden die RNA-Molekule bei Doppelinfektio…