Zoologie (Fach) / Virologie 1+2 (Lektion)

Kontakt: Dr. med. vet. Kristin Heenemann Institut für Virologie kristin.heenemann@vetmed.uni-leipzig.de

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• 001 Subzelluläres Leben Viren Subzelluläres Leben- Viren- Virusoide- Bakteriophagen- PrionenViren- gehören zu den kleinsten bekannte infektiösen Einheiten- enthalten entweder Desoxyribonukleinsäure (DNS)(DNA) oder Ribonukleinsäure (RNS) (RNA) als genetisches Material- das genetische Material ist von regelmäßig symmetrisch angeordneten Eiweißmolekülen eingekapselt- Bei manchen Virusfamilien kann diese Struktur noch mal von einer Membran (die Lipide enthält) umhüllt sein,- Viren vermehren sich ausschließlich in lebenden Zellen
• 002 Beginn der Virusforschung 1. Vor etwa 3000 Jahre, ohne zu issen, was Erreger bedeuted, haben in Ägipten, Indien und China solche Vorläufe ausgeübt, die heute als Impfungen gegen Virus Erkrankheiten bezeichnet werden können.- Pockenepidemien (Натуральная оспа)- Pharao Ramses V. ist – wie seine Totenmaske zeigt – sehr wahrscheinlich an einer Infektion durch Pockenviren gestorben2. Edward Jenner (1749-1823)- verimpft 1796 als eine Art Impfstoff Schweine- und Kuhpockenmaterial zunächst auf seinen erstgeborenen Sohn und dann auf James Phipps, einen jungen Kuhhüter- nachfolgende Expositionen mit dem humanpathogenen Pockenvirus durch Verimpfung von Pockeneiter (pus) bleibt ohne Reaktion; tatsachlich war also durch dieses erste „virologische Experiment“ ein Schutz erzeugt worden- im damaligen deutschen Reich wurde 1874 ein erstes Impfgesetzerlassen und es gelang es, die gefürchtete Seuche allmählich einzudämmen (gradual containment)
• 003 Beginn der Virusforschung Insgesammt - nur Beginn 20. Jahrhunderts sind Viren identifiziert.3) Adolf Meyer (1843 – 1942) Untersucht die Ursache der Tabak-Mosaik-Krankheit (Niederlande, 1879) - zeigte, dass mit Press-Saft aus kranken Pflanzen auch gesunde Pflanzen krank gemacht werden können. Art des Agens bleibt unklar.4) Dimitri Ivanofsky (1864-1920) Untersucht die Ursache der Tabak-Mosaik Krankheit (Bessarabien, Ukraine, Krim, 1887, 1890). - zeigte dass Meyers Press-Saft auch nach Passage durch Bakterien- dichte Filter noch die Krankheit auslöst, infektiös bleibt (12.02.1892; Akademie der Wissenschaften, St. Petersburg). Kann Agens nicht kultivieren oder weiter identifizieren.5) Martinus Beijerink (1851-1931) Führte analoge Versuche in den Niederlanden durch (1898). - zeigte, dass verdünnter Saft nach Beimpfung von Pflanzen immer wieder seine ‚ursprüngliche Stärke‘ gewinnt, also nicht verdünnt wie ein Gift und das somit das infektiöse Agens in Pflanzenzellen vermehrt wird. Ein Anzüchten auf künstlichen Nährboden geling nicht. Demnach müssen lebende Zellen oder Gewebe die Vermehrung durchführen (Contagium vivum fluidum).7) Walter Reed Das Gelbfiber-Virus wird als filtrierbares Agens identifiziert (Kuba, 1900). - erkennt Moskitos als Überträger (US Army Commission, 1901)8) Frederick W. Twort, Felix d‘Herelle Viren der Bakterien werden identifiziert (London, 1915, Paris, 1917, Bakteriophagen)
• 004 Friedrich Loeffler (1852-1915) Die sind von ihm begeistert un für seine Institut arbeited.Entdeckungen:Färbemethode nach Loeffler (alkalische Methylenblaulösung)1898 Maul- und Klauen- seuche-Virus (Foot-and-mouth disease virus)Rotz - Сап — контагиозное зоонозное бактериальное хроническое инфекционное заболевание, протекающее с образованием специфических гранулём и абсцессов (сапных узелков) и проявляющееся язвенным ринитом и лимфаденитом, гнойно-некротическими поражениями кожи. В основном сап поражает лошадей, мулов и ослов.DiphterieSchweimnerotlaufMäusetyphus - a pathogenic Gram-negative bacteria predominately found in the intestinal lumen. Its toxicity is due to an outer membrane consisting largely of lipopolysaccharides (LPS)
• 005 Insel Riems - Löffler institut Erstes Laborgebäude: Das ‚Loeffler-Haus‘, 1910Die Geburtsstunde der weltweit ersten virologischen Forschungsstätte
• 006 Eigenschaften von Mikroorganismen und Viren Viren besitzen kein Wachstum in nicht belebten Medien, Zweiteilung, Ribosomen, DNA+RNA zusammen.Sind nicht zu Antibiotika empindlich. Doch empfindlich zu Interferon
• 007 Aufbau von Viren Polypeptidkette--> Protomere = Helikales Kapsid                          ---> 5 Pentamere (Pentone)  = Kapsomere----> Kubisches (Isometrisches)                          ---> 6 Protomere (Hexone)                                                  KapsidKapsid + Nukleinsäure = NukleokapsidHelical, Icosahedral
• 008 Unbehüllte Viren Kubische simmetrie: Papiloma, RotavirenHelikale simmetrie; Tabakmosaik u.a.Komplexe Symmetrie: Bakterienviren (Bakteriophagen)
• 009 Behüllte Viren Kubische symmetrie: Herpes simplex, Hepatitis B/C Helikale symmetrie: Influenza, EbolaKomplexe symmetrie: Pocken, HIV
• 010 Aufbau von Viren (Chemische Zusammensetzung) 1) Virale Nukleinsäuren - alle Genome sind haploid mit Ausnahme der Retroviren (diploid) - DNA/RNA kann als Einzelstrang oder Doppelstrang vorliegen - DNS/RNS kann infektiös sein2) Virale Proteine - Strukturproteine bilden Viruspartikel       Funktion: Schutz des Genoms; Liganden zur Anheftung an Rezeptoren der Wirtszelle;        Transkriptase bei Minusstrang-Viren; Träger antigener Eigenschaften - Nichtstrukturproteine in der infizierten Zelle        Funktion: Enzyme für Transkription und Vermehrung; Proteasen3) Virale Lipide - bei behüllten Viren, vor allem Phospholipide und Cholesterin (stammen von der Wirtszelle)4) Virale Kohlehydrate - Glykoproteine, Glykolipide, Polysacharide, N- oder O-glykosidische Bindung
• 011 Struktureller Aufbau und genomische Organisation von Retroviren Behüllte Viren.A retrovirus is a single-stranded positive-sense RNA virus with a DNA intermediate and, as an obligate parasite, targets a host cell. Once inside the host cell cytoplasm, the virus uses its own reverse transcriptase enzyme to produce DNA from its RNA genome, the reverse of the usual pattern, thus retro (backwards). The new DNA is then incorporated into the host cell genome by an integrase enzyme, at which point the retroviral DNA is referred to as a provirus. The host cell then treats the viral DNA as part of its own genome, translating and transcribing the viral genes along with the cell's own genes, producing the proteins required to assemble new copies of the virus. It is difficult to detect the virus until it has infected the host. At that point, the infection will persist indefinitely.Virions of retroviruses consist of enveloped particles about 100 nm in diameter. The virions also contain two identical single-stranded RNA molecules.The main virion components are: Envelope: composed of lipids (obtained from the host plasma membrane during budding process) as well as glycoprotein encoded by the env gene. The retroviral envelope serves three distinct functions: protection from the extracellular environment via the lipid bilayer, enabling the retrovirus to enter/exit host cells through endosomal membrane trafficking, and the ability to directly enter cells by fusing with their membranes. RNA: consists of a dimer RNA. It has a cap at the 5' end and a poly(A) tail at the 3' end. The RNA genome also has terminal noncoding regions, which are important in replication, and internal regions that encode virion proteins for gene expression. Proteins: consisting of gag proteins, protease (PR), pol proteins, and env proteins. Group-specific antigen (gag) proteins are major components of the viral capsid, which are about 2000–4000 copies per virion. Protease is expressed differently in different viruses. It functions in proteolytic cleavages during virion maturation to make mature gag and pol proteins. Pol proteins are responsible for synthesis of viral DNA and integration into host DNA after infection. Env proteins play a role in association and entry of virions into the host cell. Possessing a functional copy of an env gene is what makes retroviruses distinct from retroelements. The ability of the retrovirus to bind to its target host cell using specific cell-surface receptors is given by the surface component (SU) of the Env protein, while the ability of the retrovirus to enter the cell via membrane fusion is imparted by the membrane-anchored trans-membrane component (TM). Thus it is the Env protein that enables the retrovirus to be infectious.
• 012 Schritte der Virusvermehrung 1) Adsorption - Ligand / Rezeptor2) Penetration - Rezeptor vermittelte Endozytose (Clathrin) - Fusion - Translokation3) ‚Uncoating‘4) Eklipse, Vermehrung- Eklipse: Das Verschwinden (mond- oder Sonnenfinsternis), - Infektiosität ist nicht nachweisbar - Transkription, Translation, Genom-Vermehrung5) Maturation / Zusammensetzung - DI-Partikel6) Ausschleusung, Elution - Zell-Lyse - ‚Budding‘ - Exozytose
• 013 Genexpression und Vermehrung - Stark vereinfacht, gilt nicht generell- z.T. bei den einzelnen Virusfamilien unterschiedliche TerminologieFrühe Gene kodieren den Proteine, die1) die zelluläre Nukleinsäure- und Proteinsynthese abschalten2) die Expression des viralen Genoms regulieren3) die Enzyme für die Vermehrung des viralen Genoms darstellenSpäte Gene kodieren die Proteine, die1) die virale Strukturproteine darstellen2) die oft posttranslational modifiziert werden
• 014 Subzelluläre Erreger 1)Viren2) Virusoide - Viren, deren Verpackung und Ausscheidung von einem Helfervirus abhängig ist, das gleichzeitig eine Zelle infiziert - Tragen genetische Information für Proteine, die die Genomvermehrung ermöglichen, jedoch nicht für Kapsid- (Verpackungs-) Proteine. Diese werden vom Helfervirus geliefert - Virusoide sind bei Pflanzen als Pathogene weit verbreitet. Das bekannteste animale Virusoid ist das Hepatitis Delta Agens, das beim Menschen zusammen mit dem Hepatitis B-Virus vorkommt. 3) Viroide - sind die kleinsten bekannten Krankheitserreger - bestehen nur aus einer einzelsträngigen zirkulären RNA mit ca. 350 Nukleotiden (besitzen also keine Proteine oder Lipide) - das Genom einiger Viroide haben katalytische Ribozym-Aktivität - Vorkommen (soweit bislang bekannt) nur bei Gefäßpflanzen – insbesondere Nachtschattengewächsen (solanaceae, Паслёновые) – und können große wirtschaftliche Schäden verursachen4) Prione
• 015 Virusfamilien in der Veterinärmedizin Aufbau/Replikation/Zusammensetzung • Aufbau von Viren (chem. Zusammensetzung)– Virale Nukleinsäure, virale Proteine, virale Lipide und virale Kohlenhydrate• Replikation von Viren(1) Adsoption, (2) Penetration, (3) Uncoating, (4) Eklipse und Vermehrung, (5) Maturation/Zusammensetzung, (6) Ausschleusung/Elution• Symmetrie (helikal, kubisch, komplex)
• 016 Klassifizierung und Nomenklatur - International Committee on the Taxonomy of Viruses (ICTV)- Virusreich wird als ein Gebiet betrachtet- Viren aller Organismen (höhere und niedere Tiere, Pflanzen) werden in die Klassifizierung einbezogen- animale Virologen benutzen den Familienbegriff (viridae)- Bei Pflanzenviren sind bislang keine Familien eingerichtet worden: man spricht von ‚Virusgruppen‘- Ausnahmen hiervon sind bei den Familien z.B. der Reoviridae und Rhabdoviridae, zu denen auch Viren bei Pflanzen gezählt werden
• 017 Spezies und ‚Serotypen‘ A serotype or serovar is a distinct variation within a species of virus.- Kriterien zur Definition einer Virusart (Spezies) unterscheiden sich bei den verschiedenen Virusfamilien- Kommen innerhalb einer Spezies große antigene Unterschiede vor - werden sie in unterschiedliche Serotypen unterteilt - Die Infektion mit einem Serotyp hinterläßt keine Immunität gegenüber der Infektion mit anderen Serotypen derselben Virusart- Kleinere antigene Unterschiede innerhalb einer Serotyps werden als Subtypen bezeichnet - Oft werden die Begriffe Subtype und Variante im gleichen Sinne verwendet, obwohl man auch Abweichungen in anderen biologischen Eigenschaften (Virulenz, Verlust derHämagglutination etc.) als Varianten bezeichnet.
• 018 Namensgebung - Animale Viren verdanken ihren Namen häufig den Erkrankungen, die sie verursachen (z.B. MKS-Virus, FIV etc.)- Durch Gliederfüßler auf Wirbeltiere übertragene Arboviren (von arthropod-borne) werden oft nach dem Ort der ersten Isolierung benannt (Semliki-Forest Virus, Venezolanisches Pferdeenzephalitis-Virus)- Pflanzen- und Insektenviren werden meist nach den durch sie ausgelösten Krankheitssymptomen benannt (z.B. Tabakmosaikvirus)
• 019 Wie macht eine Virusinfektion krank ZellzerstörungNekrose, Apoptose, Sekundäre InfektionenVeränderung der FunktionProteinsynthese, WachstumSchäden durchdas ImmunsystemEntzündung und Zellzerstörung, Ablagerung (deposition) von Immunkomplexen, Immuntoleranz, Autoimmunitätz.B.Equines Herpesvirus I und IV auf Verozellen Kultur
• 020 Parvoviridae Genus: ParvovirusFelines Panleukopenievirus - KatzeCanines Parvovirus (CPV-2)  - HundPorcines Parvovirus - Schwein
• 021 Canines Parvovirus (CPV-2) lineares Einzelstrang DNA-Virus, negative Polarität, unbehüllt.CPV2 is a non-enveloped single-stranded DNA virus. 20 to 26 nm in diameter. It has an icosahedral symmetry.A contagious virus mainly affecting dogs, and thought to originate in cats. Parvo is highly contagious and is spread from dog to dog by direct or indirect contact with their feces.
• 022 Papillomaviridae Genus: Papilomavirus - Bov. Papillomavirus 1, 2 - Rind, Pferd (Sarcoid)kutanes Fibropapillom- Bov. Papillomavirus 3, 4, 5, 6 - Rindkutanes Papillom- Equines Papillomavirus  - Pferd- Can. orales Papillomavirus - Hund
• 023 Bovines Papillomvirus zirkuläres Doppelstrang DNA-Virus, unbehüllt
• 024 Herpesviridae Subfamilie: Alphavirinae - Bov. Herpesvirus 1 - RindIBR-IPV- Porcines Herpesvirus 1 - SchweinAujeszky’sche Krankheit- Equines Herpesvirus 1, 3, 4 - PferdAbort, Koitalexanthem bzw. Rhinopneumonitis- Feline Herpesvirus 1 Katze- Gallid Herpesvirus 1, 2 GeflügelInfektiöse Laryngotracheitis, Mareksche KrankheitSubfamilie Betavirinae:Porcines Herpesvirus 2 - SchweinSubfamilie Gammavirinae:Equines Herpesvirus 2, 5 - Pferd- Alcelaphine Herpesvirus 1 - Rind, Buffalo, AntilopeBösartiges Katarrhalfieber (Bovine malignant catarrhal fever, fatal)
• 025 Gallid Herpesvirus 2 lineares Doppelstrang DNA-Virus, behüllt
• 026 Poxviridae Orthopoxvirus - Variola (smallpox) virus - Mensch- Vacciniavirus - Schwein- Cowpoxvirus - Rind, Mensch, Katze, Elefant, Ratte- Camelpoxvirus - Kemel- Monkeypoxvirus PrimatenCapripoxvirus - Sheeppoxvirus Schaf, Ziege- Lumpy skin disease virus Rind, BuffaloLeporipoxvirus - Myxoma virus Kaninchen (Myxomatose)Avipoxvirus - Fowlpoxvirus Geflügel, TruthahnParapoxvirus - Orf Virus Schaf, Mensch (Kontagiöse pustuläre Dermatitis)- Bovine papular stomatitis virus Rind, Mensch
• 027 Ziegenpocken (Parapoxvirus, Spezies Orf Virus) • Doppelstrang DNA-Virus, behüllt
• 028 Retroviridae Alpharetrovirus  - Aviäres Leukosevirus GeflügelGammaretrovirus - Felines Leukosevirus KatzeDeltaretrovirus - Bovines Leukosevirus RindLentivirus - Felines Immunschwächevirus Katze- Bovines Immunschwächevirus Rind- Maedi/Visna Virus Schaf- Caprines Arthritis/Enzephalitis Virus Ziege- Equine infektiöse Anämie Pferd
• 029 Bovines Leukosevirus einzelstrang RNA-Virus, behüllt
• 030 Reoviridae Orbivirus - Blauzungenkrankheitvirus Bluetongue virus (BTV) prim. Wirt: Insekten sek. Wirt: Rind, Schaf, Ziege- Afrik. Perdepestvirus (African horse sickness virus [AHSV]) prim. Wirt: Insekten sek. Wirt: PferdOrthoreovirus - Säuger-Reovirus (I,II,III)  - Rind, Hund, Katze, Pferd- Aviäre Reoviren - GeflügelRotavirus - Säuger-Rotavirus Rind, Schwein, Pferd, Hund- Aviäre Rotaviren Geflügel
• 031 Rotavirus A doppelsträngiges, segmentiertes RNA-Virus, unbehüllt
• 032 Paramyxoviridae Respirovirus - Bovine Parainfluenzavirus 3 - Rind, SchafRubulavirus - Newcastle Disease virus Geflügel- Canines Parainfluenzavirus 2 HundMorbillivirus - Rinderpestvirus Rind- Pest der kl. Wiederkäuer Schaf, Ziege- Staupevirus Hund- Phocine distemper virus RobbenPneumovirus - Bovines Resp. Synzytialvirus - Rind
• 033 Staupevirus Чумка собак Einzelsträgiges lineares RNA-Virus, behüllt
• 034 Orthomyxoviridae Influenza A Virus - Equines Influenzavirus Pferd- Porcine Influenzavirus Schwein- Aviäres Influenzavirus Geflügel
• 035 Influenza-A Virus einzelsträngiges segmentiertes RNA-Virus, behüllt
• 036 Coronavirusinfektion Coronavirus - Transmissible Gastroenteritis Virus - Schwein- Felines Coronavirus Katze (feline infektiöse Peritonitis)- Bovines Coronavirus Rind- Infektiöse Bronchitisvirus Geflügel
• 037 Transmissible-Gastroenteritis-Virus Schwein Coronavirusinfektioneinzelsträngiges, lineares RNA Virus, behüllt

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