6 Viren Proteinsynthese Flashcards
Viren
• Viren sind keine Zellen, sondern „verpackte“
Erbinformation
• Aufbau: Erbinformation + Proteinhülle (Capsid)
+ ev. Hüllmembran
• Größe: 20 – 500 nm (Elektronenmikroskop!)
•Kein eigener Stoffwechsel, Vermehrung in lebenden Zellen
• Viren sind wirtsspezifisch (Vogelgrippe, Schweinegrippe)
Unterscheidung
RNA
- einsträngig
- A, G, C, Uracil
Ribose
DNA
-doppelsträngig
-Kernbasen A, G, C, T
(Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin)
Desoxyribose
Erbinformation
Genom:
- DNA ds linear: Pocken-, Herpesvirus
- DNA ds ringförmig: Warzenvirus
- DNA ss linear: Parvoviren
- RNA ds: Reoviren
- RNA ss: Rhinovirus, Poliovirus (+RNA)
- RNA ss: Influenzavirus (–RNA, 8 Stränge)
- RNA ss + reverse Transkriptase: HI-Virus
(ds…Doppelstrang; ss…Einfachstrang)
Capsid
aus Proteinuntereinheiten (= Capsomere)
je nach Anordnung der Capsomere ist Symmetrie des
Capsids:
- helikal (Stäbchen, Helix) – z.B. Influenzavirus, HI-Virus
- kubisch (Polyeder) – z.B. Adenovirus
- komplex - z.B. Phagen
Membranhülle
Membranhülle nicht bei allen Viren
Besteht aus:
• Bestandteile der Wirtszelle
• virusspezifische Proteine
• Glykoproteine
(z.B. Influenzavirus, HI-Virus)
Oberflächenstrukturen sind Antigenstrukturen (Impfungen!)
HI-Virus verlässt Wirtszelle
Vermehrung
Mehrstufiger Prozess
Unterschiedlich je nach Virentyp
(DNA/RNA):
- Anheftung des Virus
- Eindringen in die Wirtszelle
- Freisetzung der Erbinformation (= uncoating)
- Proteinsynthese/
- Kopie der Erbinformation
- Zusammenbau
- Ausschleusung
Proteine
• Makromoleküle aus Aminosäuren • über Amidbindung verbunden (R-N H 2 HO OC-R2 = N-Terminus C-Terminus
Proteine
- Makromoleküle aus Aminosäuren
- über Amidbindung verbunden (R-NH2 HOOC-R2 =
- N-Terminus
- C-Terminus
Proteinogene Aminosäuren
Molekulare Bausteine aller Proteine sind 20 verschiedene, proteinogene Aminosäuren
Synthese von AS
-essenzielle Aminosäuren
Menschen nur in der Lage, 12 der 20 Standardaminosäuren zu synthetisieren
Für den Menschen gelten • Valin • Leucin • Isoleucin • Methionin • Threonin • Phenylalanin • Lysin • Tryptophan
als essenzielle Aminosäuren d.h. müssen über die
Nahrung zugeführt werden!!
Synthese von AS
-fünf Gruppen
Pflanzen sind in der Lage, alle 20 AS zu synthetisieren
Die Synthesewege können fünf Gruppen zuordnen:
- Glutamatfamilie (ausgehend vom alpha-Ketoglutarat)
- Aspartatfamilie (ausgehend vom Oxalacetat)
- Alanin-Valin-Leucin-Gruppe (ausgehend vom Pyruvat)
- Serin-Glycin-Gruppe (ausgehend vom 3-Phosphoglycerat)
- Aromatische Aminosäuren (ausgehend vom Phosphoenolpyruvat und dem Erythrose-4-Phosphat)
Struktur von Proteinen
Unter Primärstruktur von Proteinen versteht man die Aminosäureabfolge
Sekundärstruktur
Unter Sekundärstruktur versteht man die lokale dreidimensionale Faltung. Die zwei häufigsten dieser lokalen Faltungsarten sind: Alpha-Helix und Beta-Faltblatt
Bei der Alpha-Helix ist das Peptid-Rückgrat
gewunden, mit 3,6 Aminosäureresten pro Umdrehung. Die Seitenketten stehen nach außen.
Zwischen den Peptidbindungen gibt es Wasserstoffbrückenbindungen.
Sekundärstruktur
Beim β -Faltblatt sind die Peptidbindungen faltblattartig ausgebreitet. Die Stabilisierung erfolgt meist dadurch, dass ein zweites Faltblatt daneben liegt, welches Wasserstoffbrücken ausbildet. Die Seitenketten stehen abwechselnd nach „oben“ und nach „unten“. Große Seitenketten haben keinen Platz.
Tertiäre Struktur
Als Tertiärstruktur bezeichnet man die dreidimensionale Anordnung von Sekundärstrukturelementen wie α -Helix und β -Faltblatt.
Quartäre Struktur
Quartärstruktur ist die Anordnung von Polypeptiden in Proteinkomplexen
Proteinsynthese
Transkription
Translation
Proteinsynthese
Gen: Abschnitt auf der DNA, der zur Herstellung eines Polypeptids (oder einer Nukleinsäure, rRNA, tRNA) nötig ist DNA besteht aus 2 antiparallelen Strängen: Codogener Strang und Matrizenstrang Matrizenstrang wird umgeschrieben in mRNA (rRNA, tRNA) DNA besteht aus Nukleotiden, je drei Nukleotide bilden ein Triplett mit bestimmter Abfolge der 4 Kernbasen A denin, G uanin, T hymin, C ytosin 1 Triplett ( = Codon) codiert eine Aminosäure
DNA-Abschnitte
Exons codieren verschiedene Protein- domänen = definierbare strukturelle und funktionale Regionen (z.B. aktives Zentrum, Domäne für Verankerung in der Membran ....)
Transkription
= DNA-gesteuerte Synthese von mRNA (rRNA, tRNA) 1. Initiation: – Transkriptionsfaktor (Protein) bindet in der Promotorregion an DNA – RNA-Polymerase bindet und bildet mit weiteren Transkriptionsfaktoren Initiationskomplex – RNA-Polymerase entwindet DNA-Helix, mRNA-Synthese beginnt
- Elongation
RNA-Polymerase entwindet DNA-Helix
weiter und verlängert mRNA durch
Einbau von RNA-Nucleotiden
3.Termination
RNA-Polymerase transkribiert Terminatorsequenz,
RNA-Transkript = Prä-mRNA wird entlassen
RNA-Processing 1
Enden der Prä-mRNA werden modifiziert
durch GTP (Cap) und Poly A–Schwanz
• Schutz vor Abbau
• fördert Anheftung am Ribosom
RNA-Processing 2
Spleißen: Introns werden herausgeschnitten
Translation
mRNA-gesteuerte Synthese eines Polypeptids Beteiligte Komponenten sind: • mRNA • tRNA+Aminosäure (= Aminoacyl-tRNA) • Ribosom •GTP ( G uanosin t ri p hosphat) als Energiequelle
tRNA
tRNA mit • ACC-Ende (Anheftung der Aminosäure) und • Anticodon (Basentriplett komplementär zu Codon) mRNA tRNA z.B. Codon Anticodon Glycin GGU CCA Alanin GCU CGA
Translation
– mRNA bindet an kleine Ribosomen-UE
– erste Aminoacyl-tRNA bindet an Startcodon der mRNA
– große Ribosomen-UE vervollständigt Translations-Initiationskomplex
Translation
– nächste Aminoacyl- tRNA bindet an Nachbarcodon (A) – Ausbildung einer Peptidbindung durch Peptidyltransferase (P) – Elongation der Poly- Peptidkette durch laufendes Anbinden von Aminosäuren
Translation
– Termination der Translation sobald Stoppcodon erreicht wird
– Freisetzen der Polypeptids und Dissoziation aller Komponenten
Modifikationen
• Faltung der Polypeptidkette zu funktions-
fähigem Protein (Sekundär-,Tertiärstruktur)
• weitere Modifikationen für spezifische
Funktionen:
-
Abspaltungen
- Hinzufügen funktioneller Gruppen
- Hinzufügen von Bindungen (z.B. Disulfidbrücken)
- Bindung an Makromoleküle
- Komplexierung (Ionenaufnahme)
„Exotische“ Aminosäuren
Biosynthese
„Exotische“ Aminosäuren
Biosynthese
„Exotische“ Aminosäuren
The human selenoproteine
„Exotische“ Aminosäuren
Vorkommen
Erbinformation
Genom: • DNA ds linear: Pocken-, Herpesvirus • DNA ds ringförmig: Warzenvirus • DNA ss linear: Parvoviren • RNA ds: Reoviren • RNA ss: Rhinovirus, Poliovirus ( \+ RNA ) • RNA ss: Influenzavirus ( – RNA , 8 Stränge) • RNA ss + reverse Transkriptase: HI-Virus
DNA-Virus
z.B. Pocken • Adsorption • rezeptorvermittelte Endocytose • Uncoating • Proteinsynthese • DNA-Synthese • Zusammenbau • Ausschleusung
Virus mit +RNA (= mRNA)
LEER
Virus mit – RNA
-
RNA
= Matrize für die mRNA
z.B. Influenzavirus
HI-Virus
Retrovirus: ssRNA + reverse Transkriptase z.B. HIV (Human Immunodeficiency Virus) AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome)
Endogene Retroviren
H umane e ndogene R eto v iren (HERV) ca. 5-8% der menschlichen DNS ist viralen Ursprungs! Krankheiten mit möglicher HERV-Beteiligung: • Multiples Sklerose • Schizophrenie • Tumore • Diabetes • Lupus Positiv: Ausbildung der Plazenta
Endogene Retroviren
ss
Therapie von Virusinfekten
Immunsystem: • aktive Immunisierung (Krankheit/Impfung) • Antikörper (passive Immunisierung z.B. Tetanus-Spritze) • Interferon-Therapie (Hepatitis) Virostatika: • Adhäsionshemmstoffe • Penetrations-Inhibitoren • DNA/RNA-Polymerase-Inhibitoren • Reverse Transkriptase-Inhibitoren • Maturations-Inhibitoren • Neuraminidase-Inhibitoren (Tamiflu ® \: Oseltamivir) • Antimetaboliten (Acicolvir) •u.a.
Prione
( Pr oteinaceous I nfectious particle) (Wahrscheinlich) die Erreger von: • BSE ( B ovine s pongiforme E nzephalopathie) • Creutzfeldt-Jakob-Krankheit •Kuru • Scrapie (Schaf) • fatale familiäre Insomnie
Prione
Glycoprotein aus 253 AS in zwei Konformationen der Sekundärstruktur Physiologisch (PrP C ): ( Pr ion P rotein c ellular) 43 % -Helices Pathogen (PrP Sc ): ( Pr ion P rotein Sc rapie) 30 % -Helices 43 % -Faltblatt-Strukturen Wasserunlöslich, Protease- Resistent Plaquebildung
Physiologische Rolle
Transport von Cu 2+ -Ionen aus dem synaptischen Spalt in die Präsynapse Ausbildung und Erhalt von Zell-Zell-Kontakten Verhindert den Angriff von Superoxiden & O 2 Anti-Apoptotisch Schlafregeluation ? ???
Initiation
Die Initiation der Krankheit kann auf drei Weisen erfolgen:
1. Spontane Entstehung:
zufällige
Konformationsänderung = klassische Form der
Creutzfeldt-Jakob-Krankheit
2. Genetische Entstehung:
Mutation mit erhöhter Tendenz
zur Konformationsänderung = familiäre Form der
Creutzfeldt-Jakob-Krankheit
Nukleationsmodell
ss
Initiation
Die Initiation der Krankheit kann auf drei Weisen
erfolgen:
1. Spontane Entstehung:
zufällige
Konformationsänderung = klassische Form der
Creutzfeldt-Jakob-Krankheit
2. Genetische Entstehung:
Mutation mit erhöhter
Tendenz zur Konformationsänderung = familiäre
Form der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit).
3. Übertragung bzw. „Ansteckung“:
erhöhte
Aufnahme der pathogenen Form;
Speziesübergreifend (Rind, Schaf, Mensch)
Refolding model
ss
Häufigkeit
2008 und 2009: 0 und 0,4 Erkrankungen pro 100.000 Einwohner pro Jahr in Deutschland „nur“ spontane CFK, kein Fall bedingt durch eine BSE Infektion Schätzung der Zahl der erwarteten vCFK-Fälle: UK: 200 und 400 Fälle (2010: 67 Fälle und 2 vCFK) Frankreich: 30 Irland: 1-2
