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Morphologie/Taxonomie

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Virusfamilien:Einteilung nachGenom undMorphologie

gsbs.utmb.edu/microbook/images/fig41_6.JPG


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LMUGenereller Aufbau von Viren:

außen: Protein (Schutz)innen: RNA oder DNA

behüllte Viren besitzen eineweitere (zweite) Schicht,bestehend aus einem“lipid bilayer” (envelope = env).Diese “Schicht” wird bei der Freisetzung von Viren aus der Zelle (“budding”) erworben undenthält viral-kodierte env-Proteine, die oft glykosiliert sind.

Bsp.:

modifiziert


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LMUBsp.:

Core oderKapsid

modifiziert

Der innere Proteinkern bildet zusammen mit der Nuklein-säure das (Nukleo-)Kapsid, das auch als „core“ bezeichnet wird.

“Nackte” Viren besitzen keinenvelope.


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Ein einzelnes Proteinmolekül in einem Nukleokapsid bezeichnet man als Protomer:Protomer:

Das Nukleokapsid baut sich ausvielen gleichwertigen Unterein-heiten (subunits) auf, die aus Protomeren bestehen.

www.apsnet.org/.../TMV/images/fig07.jpgmodifiziert


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LMUBsp.:

modifiziert

Kapsomere:

Das Kapsid kann auch ausunterschiedlichen subunitsaufgebaut sein (hier 3verschiedene Polypeptide).Diese Struktur bezeichnet man als Kapsomer.


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LMUVirushüllproteine (Kapsid-Proteine) sind multifunktional:

Schutz der Nukleinsäure

Kompensation der negativen Ladung der DNA/RNA (Transport der Nukleinsäure durch Zytoplasmamembran)

Vermittlung der Adsorption an Zielzellen (nackte Viren), Zelltropismus

„Aggregationspotential“, Zusammenlagerung von subunits

Spezifische, selektive Bindung an die entsprechende virale DNA/RNAzum assembly

Steuerung der Desintegration des Kapsids in der Zelle (Disassembly)

Wechselwirkung mit den äußeren Hüllproteinen (env-Proteine)


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www.biotech-weblog.com/50226711/EnvelopedViru...

Das virale envelope besteht aus einem „lipid bilayer“ (ein Stück der zellulären Membran), in die viral kodierte Proteine eingelagert sind (env-Proteine).

Diese Proteine sind häufig als Di-/Trimere organisiert, sie bestimmen Zelltropismus,gegen sie ist im Regelfall auch die Immunantwort des Wirtes gerichtet.


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LMUA:nackt, ikosaedrisch

B:nackt,helikal

C:behüllt,ikosaedrisch

D:behüllt,helikal

B

D

A C

4 Grundformen


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Virusfreisetzung

durch „budding“

an der Zellmembran

Virusenvelope ist

ein „lipid bilayer“

(Zellmembran), in

die viruskodierte

env-Proteine

eingelagert sind.


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Aufbau helikaler Kapside:

a: planares Netz identischerProtein-Untereinheiten

b: Null-Start Helix

c: Ein-Start Helix

d: Zwei-Start Helix


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TMV, an RNA virus, is a particularly well understood example of virus structure. Protein subunits can be placed around the circumference of a circle to form a disc. If the discs are stacked, then a tube is created with room for the nucleic acid down the middle. A closer examination of these virus structures shows that the coat proteins are not arranged cylindrically but helically. This is because of the propensity for nucleic acids to adopt helical structures. By arranging the protein subunits helically then equivalent bondings between the proteins and nucleic acid can be made- except for the two end subunits. All known filamentous viruses are helical. Typically they are 15-19 nm wide. The length depends on the size of the genome but 300-500 nm is within the normal range. The structure of TMV can be described in terms of the number of subunits per turn of the helix i.e. 16.3. The pitch or rise per turn of the helix i.e. 2.28 nm and the axial rise per subunit i.e. 0.14 nm.

www.tulane.edu

P = µ x p

P = pitch (Ganghöhe, Steigung)µ = Untereinheiten per helix turnp = axialer Anstieg per subunit

TMV: 16.3 x 0.14 = 2.28


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LMU Struktur des Tabakmosaikvirus (TMV); ss-RNA: rot, coat-Protein: gelb

www.apsnet.org/.../TMV/images/fig07.jpg

Die Länge des Viruspartikels (300 nm) wird von der RNA-Länge bestimmt (6390 Nukleotide).


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Self-assembly des Tabakmosaikvirus

www.theses.ulaval.ca/2005/22368/22368006.jpg


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Ikosaeder:

20 äquilaterale Dreiecke12 Ecken

Aufbau ikosaedrischer Kapside:


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Icosaeder: 2-3-5 symmetry

an axis of 2-fold rotational symmetry through the center of each edge

an axis of 3-fold rotational symmetry through the center of each face

an axis of 5-fold rotational symmetry through the center of each corner

Triangulation number (T):

T = f2 x P (P often 1 or 3)Penton


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http://www.bioc.unizh.ch/plueckthun/


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The minimum free energy solution is to divide each triangle into 4 further triangles and place a subunit at each corner. There will be 12 x 20 subunits, i.e. 240 with 12 pentamers and 30 hexamers. They are obviously not equivalent, but 180 are and the remaining 60 are making similar contacts. They are

said to be quasi equivalent.

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60 identische Protein-Untereinheiten, aber je nach Position im Kapsid in 3 unterschiedlichen“Packungsarten“


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There are several reasons why viruses adopt icosahedral symmetry.

One is that triangulating a dome into 20 is the best way of producing a shell of equivalently bonded identical structures. It is the minimum free energy structure.


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Protein subunits are not spaced independently but cluster because this maximizes the intermolecular interactions which stabilize the particle. To illustrate this consider a particle with 180 subunits, 3 kinds of clustering are possible:

· In turnip crinkle virus they cluster at the centre of edges giving 90 capsomers composed of dimers

· In poliovirus they cluster at the centre of the triangle giving rise to 60 morphological structures or capsomers composed of trimers

· In turnip yellow mosaic virus they cluster at the point of the triangles giving 20 hexamers and 12 pentamers, in all 32 capsomers.


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LMUKapside kleiner RNA-Viren sind alle sehr ähnlich aufgebaut:Die Poly-peptidkettedes coat-Proteinsfaltet sich zu 2 “beta-strand“-Domänen:B,I,D,G undC,H,E,F.


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RVC (RNA virus capsids):

„wedgelike“

2 „sheets“ Domänen

N- und C-terminale Endensind von Virus zu Virus sehr verschieden und variabel.

Diagrammorientierung:

Oberseite ist dieäußere Oberfläche in den Viruspartikeln.

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http://www.bioc.unizh.ch/plueckthun/


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LMUTriangulation:

ikosaedrischeViruskapsidesind durch diesogenannteTriangulations-zahl (T) charakterisiert:

„k“ und „h“-Koordinate legen dieStrukturdes Kapsidsfest.

T: unit trianglenumber

N: Zahl derKapsomere

T = (fh)2 + (fh) (fk) + (fk)2, P = h2 + hk +k2, P = T/f 2

Taxonomie

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LMU Die Einteilung und Gruppierung von Viren basiert auf verschiedenen unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich ihrer:

Größe, Gestalt

Genomstruktur

Virusproteine

Replikation

physikalischenEigenschaften

biologischen Eigenschaften

Taxonomie

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LMU Die Einteilung und Gruppierung von Viren orientiert sich an in der Biologie üblichen Verfahren und Begriffen:

Spezies, Gattung, Unterfamilie, Familie, Ordnung, Klasse, ...species, genus, subfamily, family, orders, ...

Wichtig in der Virologie ist im Wesentlichen die Zusammenfassung von Viren in Virusfamilien (Bsp. Poliovirus, Erreger der Kinderlähmung):

Familie: Picornaviridae (Großuchstabe am Wortbeginn, kursiv,-viridae)

Genus: Enterovirus (Großuchstabe am Wortbeginn, kursiv,-virus)

Spezies: polio virus 1 (Kleinschreibung, nicht kursiv)

Unterfamilien werden mit der Endung -virinae charakterisiert.

Ordnungen werden mit der Endung -virales charakterisiert.

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LMU Lateinische binomiale Namen (z.B. Rhabdovirus carpio) sollen nicht mehr verwendet werden, obwohl existierende Namen beibehalten werden. Keine Namen von Personen verwenden. Namen sollen internationale Bedeutung haben.

Name für ein Virus sollte sinnvoll sein und so wenig Worte wie möglich umfassen. Fortlaufende Zahlen oder Buchstaben sollen nicht verwendet werden.

Eine Virus Spezies ist repräsentiert durch ein „Cluster“ von Isolaten (Stämmen) aus verschiedenen Quellen oder einer Gruppe von Stämmen aus einer definierten Quelle; alle diese Stämme sollen gemeinsame spezifische Eigenschaften besitzen, die ein „Cluster“ von einem anderen trennt.

Genus: Genus als Gruppe von Virus Spezies mit definierten Gemeinsamkeiten. Zulassung eines neuen Genus abhängig vom Vorhandensein einer “Typ-Spezies“, die die typischen Eigenschaften des Genus repräsentiert.

Familie: Gruppe von Genera mit definierten Gemeinsamkeiten. Zulassung einer neuen Familie abhängig vom Vorhandensein und der Zualssung eines definierten „Genus-Typs“:

Subspezies, Stämme, Isolate, Varianten, Mutanten und künstlich geschaffene Labor-Mutanten werden nicht offziell von ICTV (International Committee for the Taxonomy of Viruses) anerkannt.

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