Geschichte Der Pockenkrankheit (Smallpox) Poxviruses

Geschichte der Pockenkrankheit (Smallpox) Poxviruses

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

Variolavirus

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

Übertragbar von Tier auf Mensch Nur beim Menschen

Poxvirus variola maior 30 - 40% Mortalitätsrate

Poxvirus variola minor ca. 1% Mortalitätrate

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

Poxviruses

IMV

350 nm

DNA-abhängige RNA Polymerase; RNA-Prozessierungsenzyme

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

IMV: Intracellular mature virion Enthalten eine Lipid- IEV: Intracellular enveloped virion Dopplemembran EEV: Extracellular eveloped virion mehr als die IMV CEV: Cell-associated enveloped Form. virion Weniger empfindlich ggü neutralisierende AK, Complement- faktoren als die IMV;

EEV EEV

IMV CEV

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

Komplette Sequenz der Kopenhagen und WR-Stämme bekannt. ITR ITR

191 kbp

Virulence Proteine, Host-range Proteine, Strukturproteine, Immune Modulatoren Essentielle Enzyme

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

Die Replikation der Pockenviren läuft vollständig im Zytoplasma ab;

Pockenvirus-Proteine werden an zelluläre Ribosomen synthetisiert;

Host Host

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

Enzym Funktion DNA-Polymerase Synthese des viralen dopplesträngigen DNA Genoms Processivity factor Synthese des viralen dopplesträngigen DNA Genoms DNA Ligase Replikation der viralen DNA; Bildung der kovalent geschlossenen Enden des DNA Genoms; Thymidinkinase Phosphorylierung von Thymidin- Nukleosiden zu TMP Thymidilatkinase TMP -> TTP

Uracil-DNA-Glycosylase Teil des Reparatursystems; Entfernt Uracilreste aus der DNA;

Typ I II

Größe (kDa) 40 20

Quartär-Struktur Dimer Tetramer

Feedback Nein Ja Regulation (Hemmung durch dTDP bzw. dTTP) Substratspezifität Gering: Hoch: Nur Thymidine, bzw. Phosphorylierung Bromdeoxyuridine; von Guanosine- Analoga (z.B. Acyclovir, Gancyclovir) Molekulare Virologie © 2009 by Ruth Brack-Werner Vaccinia-Virus Replikationszyklus: Frühe Phase Poxviruses

1. Viruseintritt Fusion von vir. und zellul. Membrane Enthüllung 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 das Wachstum von umliegenden Zellen beeinflussen.

5. Freisetzung der viralen DNA aus dem Virus-Kern; Ende der Expression von frühen viralen Genen;

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

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

8. Transkription von “intermediate Phase” mRNAs; Relokation des Wirtsproteins Vitf2 in das Zytoplasma

9, 10. Synthese von Proteinen für die Spät- Phase: RNA polymerase; Transkriptionsfaktoren; Virus-Bestandteile;

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

11. Synthese von Virionproteine 12-14 Synthese des IMV 15. Freisetzung des IMV nur durch Zellyse. 16. Erwerbung einer zweiten Doppelmembran und Bildung des IEVs; 17. Transport zur Zelloberfläche; und Aktinpolymerisation: CEV; 18. Transfer des CEV zu Nachbarzelle oder Freisetzung als EEV

Molekulare Virologie © 2009 by Ruth Brack-Werner Johnston JB, and McFadden G, 2003, JVi. 6093-6100 Virale Proteine für das Überleben Stützproteine für das Überleben der Infizierter Zellen Zelle als Virusproduzent Poxviruses

Virorezeptoren: Imitate von Rezeptoren für Zytokine, und andere proinflam- Matorische und antivirale Moleküle

Virokine: Imitate von Zytokinen, Complementfaktoren und anderen Immunmolekülen des Wirtes Virale Proteine zur Tarnung der infizierten Zellen

Die letzten bekannten Fälle: 1949 USA 1972 Yugoslavian 1977 Somalia

Ab 1979 galt die Pockenkrankheit offiziell als ausgelöscht (WHO)

Verbreitung des Virus: über Tröpfchen und Kontakt;

• Incubation Period • Pre-eruptive Stage • Macules • Papules • Vesicles • Pustules •Scabs • Scars http://www.bt.cdc.gov/agent/smallpox/training/overview

• 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.

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

Gesunde werden dem Schorf aus Pusteln erkrankter Personen ausgesetzt VORTEIL 10-fache Abnahme der Mortalität bei Pockenerkrankung

ABER 2.5% 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.

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

• Origin of vaccinia virus unknown.

• Genetically distinct from cowpox and variola.

• May be a virus now extinct in nature.

1796 Edward Jenner develops vaccine

1805 Use of cows to produce vaccine

1940’s Freeze-drying technology

1965 Licensure of bifurcated needle

1971 Routine vaccination stopped in US

1975 Attenuated strains - Japan

1983 Vaccine removed from civilian market http://www.bt.cdc.gov/agent/smallpox/training/overview

• 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.

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

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/

• Live vaccinia virus produced using cell culture technology. • Distributed as a freeze-dried powder. • Do not contain antibiotics. • Diluent contains glycerin and phenol.

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

Poxviruses

• 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.

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

Inadvertent inoculation 25-529 Generalized vaccinia 23-242 mallpox/training/overview Eczema vaccinatum 10-39 Progressive vaccinia 0.9-1.5 Post-vaccinial encephalitis 3-12

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

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?