HIV-1 |
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III. Humanes Immundefizienz Virus (HIV-1)
Das HIV-1 ist ein doppelstängiges
Retrovirus, dessen Capsid die Struktur eines Kegelstumpfes
besitzt, die Hüllmembran besteht aus 72 ENV-Proteinen. Das Virus
hat in seinem Genom zehn Gene, was bedeutet, daß es neben den
GAG-, POL- und ENV-Proteinen noch für weitere Proteine codiert.
Das sind die sogennanten LTR-Gene (long terminal repeats),
die am 5´- und am 3´-Ende des Genoms liegen und zwei Funktionen
haben: die effiziente Transkription des Virusgenoms (durch
Promotor / Enhancer-Funktionen) und die Förderung der
Integration der gebildeten Virus-DNA in das Genom.
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Das GAG-Gen codiert für das Polyprotein p53 (d.h. Molekulargewicht
53 kDa), das mit Myristinsäure verestert ist. Diese langkettige
Fettsäure erlaubt die Wechselwirkung des Proteins mit Lipiden
der Hüllmembran. Aus dem GAG-Polyprotein entstehen durch
limitierte Proteolyse die Capsid-Proteine p17 und p24, sowie die
im Viruskern befindlichen p15, p7 und p9.
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Die Transkription des POL-Gens führt zur
Bildung einer p150-Vorstufe, aus der durch limitierte Proteolyse
drei Enzyme entstehen: p16, eine Protease, die das
GAG-Polyprtotein spaltet, p51, die reverse Transkriptase, p34
eine DNA-Endonuklease oder -integrase, die ander Integration der
gebildeten Virus-DNA in das Wirtszellengenom beteiligt ist. Die
limitierte Proteolyse der Polyproteine
geschieht durch die HIV-1-Protease, die durch
HIV-1-Protease-Inhibitoren in der AIDS-Therapie gehemmt
wird. Das ENV-Gen codiert für das Glykoprotein gp160, das
ein wichtiger Bestandteil der Hüllmembran des Virus ist. Aus
Spaltung dieses Proteins geht ein membranständiges Protein gp 41
und ein freies Protein gp 120 hervor, wobei beide nicht covalent
miteinander verknüpft sind! Dadurch geht dem Virus beständig gp
120 verloren. Zusätzlich enthält das HIV-Genom noch weitere
Regulatorgene, deren Funktion noch nicht geklärt ist.
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Das HIV-1 bindet über das Glykoprotein 120
seiner Hüllmembran an das CD-4-Protein (das sich auf
T4-Lymphozyten, epidermalen Langerhans-Zellen und Monozyten bzw.
Makrophagen befindet und normalerweise MHC-Klasse-II Moleküle
bindet). Durch Interaktion mit gp 41 und unter Mitwirkung des
Membranproteins Fusin wird das Nucleocapsid in die
Zelle gebracht, wo dann die Auflösung der Capsidmembran und die
Freisetzung der Nucleinsäuren erfolgt.
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Nun folgt die Eklipse, eine Phase, in der
die Virusteilchen nicht mehr zu erkennen sind. Nach Herstellung
von cDNA (die RNA dient als Matrize) durch die virale reverse
Transkriptase, wird die nun doppelsträngige DNA unter der
Einwirkung des Enzyms Integrase als Provirus-DNA in das
Wirtsgenom eingebaut. Durch Bindung des zellulären Transkriptionsfaktors NF-kB (an die
LTR-Regionen des Virusgenoms) wird die Transkription der
HIV-1-DNA gestartet. Durch regulatorische Proteine wird die
Tranksription vertausendfacht. Danach wird die virale mRNA
synthetisiert und nach Transfer ins Zytosol durch Translation zur
Bildung von Virusstruktur- und Virusenzym-Proteinen verwendet.
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Die synthetisierten ENV-Proteine des virus
gelangen auch die Membran des Wirtes, wo sie auf der Oberfläche
exprimiert werden und auf der Innenseite einen
Rezeptor für die neu assoziierenden viralen
Bausteine darstellen. Das halbfertige Nucleocapsid
tritt nun an diese Membran heran, koppelt mit den ENV-Proteinen
und wird nach außen gestülpt und abgeschnürt (was dazu führt,
daß die umhüllende Membran aus viralen und aus wirtseigenen
Proteinen aufgebaut ist).
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Da Viren keinen Reparatur-Apparat für ihr
Genom haben, kann es auch zu Mutationen innerhalb der reversen
Tranksiptase kommen. Das bewirkt eine schnelle Entstehung von
Virusmutanten, die es schwierig machen, die HIV-Infektion zu
behandeln.
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