HIV & retroviral Elements Flashcards
RNA Viren
Größe und bp
mittelgroß
80-100nm
10.000 bp
Allgemeine Struktur
umhüllt
2 +ss RNA Moleküle
Icosaedrisch
immature vs mature HIV
im behüllten Virus nach dem release nur Polyprotein
im Zuge der Reifung Prozessierung des Polyproteins durch Protease in Matrix, Capsid und Nukleocapsid
genomischer Aufbau einfacher Retroviren
GAG (Strukturproteine): Matrix, Capsid und Nucleocapsid
POL: Replikationsenzyme -> Protease, RT, Integrase
ENV: Membranproteine
genomischer Aufbau komplexer Retroviren
durch alternatives Spleißen unterschiedliche Produkte, neben GAG, POL und ENV auch andere Elemente:
- vif: mit vpr und vpu Senkung der IFN-Antwort
- vpr
- tat: bindet an Polymerase und erlaubt vollständige TK des Genoms (bleibt sonst hängen)
- vpu
- SU+TM: = ENV, Membranprotein bestehend aus surface und transmembrane protein
- rev: elaubt Export ungespleißter mRNAs ins Cytosol
- nef: modulatorische Funktionen, u.a. immune escape durch Runterregulierung von MHC und CD4
retrovirale LTR
5’ Region (Beginn) des retroviralen Genoms ist ein Promotor der viele Enhncer der Wirtszelle binden kann
u.a. besonders die TF die Ausgeschüttet werden wenn der Zelltyp den sie besiedeln aktiviert wird -> bei T-Zellen und HIV z.B. NFkappaB
HIV entry
gp-41 mediierte Membranfusion von Zellmembran und VIrushülle
- gp120 ist Membranprotein, bindet CD4 -> Konformationsänderung
- Änderung erlaubt Bindung an Corezeptor CCR5 oder CXCR4
- gp120 release -> gp41 wird frei (besteht aus HR1 und HR2
- HR1 inseriert in die ZM, HR2 faltet sich zusammen
- Membranfusion
reverse Transkription
Entferung der Proteinhülle
vRNA = 5’-R - U5 - PBS - gag - pol - env - PP - U3 - R-3’
Reverse Transkription im Cytoplasma
- freies 3’ Ende einer tRNA fungiert als Primer und bindet an PBS
- Elongation 3’-5’ (R&U5)
- RNAse H (von RT) schneidet den abgelesenen vRNA-Teil weg (5’-R-U5)
- Bindung von neuem cDNA-R an 3’R der vRNA
- Elongation 3’-5’ (da 5’R-U5 weg sind nur bis inklusive PBS)
- RNAse H baut alles ab außer dem Stück komplementär zu PP -> neuer Primer
- Elongation 3’-5’ U3-R-U5-PBS
- Bindung dieses Stückes an PBS der cDNA, fungiert als Primer
- Elongation 3’-5’ von beiden Strängen!
- am Ende dsDNA 5’-U3 - R - U5 - PBS - gag - pol - env - PP - U3 - R - U5-3’
- demnach hat man zu Beginn die Promotorqsequenz (U3), von R bis R wird abgelesen, dann poly-Adenylierungssignal
Integration
Integrase verursacht Doppelstrangbruch 5 Basen voneinander entfernt
Insertion des HIV-Genoms
Repair des Strangs durch Wirtszellen-Enzyme
genereller Ablauf von HIV in Zelle
Membranfusion Entfernung der Proteinhülle Reverse TK im Cytoplasma Transport in Zellkern Integration in Wirt-DNA (Provirus) Transkription Translation - wenn genug Protein vorhanden ist wird die vRNA von ihnen gecoated sodass sie nicht mehr TL werden kann Anreicherung der Membranproteine in Zellmembran Assemblierung des Virus Freisetzung Reifung durch Protease
Arten von Virustatika gegen HIV
Co-Rezeptor Antagonisten Fusionsinhibitoren NRTIs (nukleosidische RT Inhibitoren) NNRTIs (nicht-nukleosidische RT Inhibitoren) Integraseinhibitoren PI (Protease Inhibitoren)
Kombinationstherapie (mind. 3) essentiell um Resistenzen zu vermeiden!
Initialbehandlung HIV
2 NRTI und Integrasehemmer
Maraviroc
Corezeptor-Antagonist gegen CCR5
Inhibiert dadurch viral entry
CXCR4-nutzende HIV sind resistent! -> molekulare Tropismus-Testung (welcher Corezeptor wird verwendet?)
gut verträglich, als 2. line + OB zugelassen
Fuzeon
Fusionsinhibitor
Bindung von gp41
nur als salvage therapy + OB verwendet (wenn gegen alles andere resistent)
UAW = Lokalreaktion an Injektionsstelle (s.c.)
Nukes/NRTIs
Wirkungsweise, Auswirkungen, Arten, UAWs
Kompetition mit natürlichen Nukleosiden um HIV RT
-> modifizierte Ribose verursacht Kettenabbruch bei TK
Aktivierung durch zelluläre Kinase
zelluläre Pol ist resistent, RT und mitochondriale Pol wird gehemmt
Thymidin Analoga: AZT + D4T
Cytidin Analoga: FTC + 3TC
keine Kombination von Analoga zum gleichen Nukleosid
UAWs: Myelotoxisch, Polyneuropathie, Pankreatitis, mitochondriale Tox, Hypersensitivität
NNRTIs
z.B. EFZ, NVP (Nevirapin)
binden an aktive Tasche der RT -> Inaktivierung
als Monotherapie unwirksam -> immer mit NRTI kombinieren
rasche Resistenzentwicklung, eine Mutation (K103N) in RT vermittelt Resistenz für alle 3 NNRTIs
gut verträglich, metabolisiert via Cyt P450
Lamviudine
NRTI
relativ wenige UAWs
schnell Kreuzresistenzen (wird auch für HBV gegeben)
AZT
Zidovudin, auch Azidothymidin
NRTI
ddI
Didanosin
NRTI
d4T
Stavudin
NRTI
EFA
Efavirenz
NNRTI
NVP
Neviparin
NNRTI
klassische HIV-Kombinationstherapie
AZT (NRTI)
ddI (NRTI)
NVP (NNRTI)
NRTI vs NNRTI
Wirkungsmechanismus, Aktivierung, Wirkungsspektrum, Resistenz, wirksame Konzentrationen, Nebenwirkungen
NRTI:
- kompetitive Hemmung der RT/Kettenabbruch
- Phosphorylierung
- HIV-1, -2, SIV
- Resistenzen nach Monaten, oft durch mehrere Mutationen
- mg
- NW ja
NNRTI:
- nicht-kompetitive Hemmung (irreversible?)
- keine Aktivierung
- HIV-1
- Resistnezentwicklung innerhalb von Wochen -> nur 1 Mutation notwendig
- ng
- selten NW
Integrase Inhibioren
line?, UAWs
strang transfer inhibitor
auch als Monotherapie wirksam aber schnell Resistenzen -> nicht in Praxis
HEUTE OFT 1. line MEDIKAMENT
NW: GIT, Leber, Kopfschmerz, Müdigkeit, Exanthem
Raltegravir
Integrase Inhibitor
Elvitegravir
Integrase Inhibitor
Protease Inhibitoren
Verhinderung der Entstehung reifer Virionen
Blockade des aktiven Zentrums durch Bindung
Ritonavir und Sanquinavir immer in Kombination
NW: GIT, Lipodystrophie, Dyslipidämie
Ritonavir
PI
immer in Komb. mit Sanquinavir
hemmt CYP3A4 -> bost Wirkung von PIs und weniger Resistenz
Sanquinavir
PI
immer in Komb. mit Ritonavir
endogene Retroviren
im Lauf der evolution ins menschliche Genom integriert -> ca. 8%
produktiv (Synzethin in Plazenta) oder destruktiv (HERV) und gehemmt
Transposon
45% des humanen Genoms
jumping gene: cut&paste, enthalten Transponase
Retrotransposon + oder - LTR: copy&paste, enthalten Pol II, RT und IN
Retrotransposons ohne LTR sind z.B. SINE (z.B. ALU) oder LINE
HERVs
humane endogene Retroviren
ca. 98.000 im Genom, alle defekt außer HERV-K
unterschiedliche Anzahlen von aktiven HERV-K pro Individuum (intakter ORF für alle viralen Proteine)
kann nicht-infektöse Virionen produzieren -> von Teratoma, Melanoma oder HIV+ Zellen
Syncytin 1 und 2 werden von HERV-W und -FRED umhüllt -> mediiert Zellfusion von Syncytiotrophoblasten der Plazenta
SINE
short interspersed nuclear element 100-400bp codieren kurze RNAs (tRNA ähnliche Sequenzen) benötigen externe RT (von LINE abhängig) z.B. ALU Elemente
LINE
long interspersed nuclear element
6-8kbp
codiert für p40 (RNA-binding) und p150 (RT udn Nuklease)
