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Dependoparvovirus (ehemals: Dependovirus, Adeno-associated virus group, AAV) ist ein Genus der Parvoviridae, einer Familie von DNA-Viren, Unterfamilie Parvovirinae. Bekannteste Vertreter der Dependoparvoviren sind das Adeno-assoziierte Virus (AAV) A und B. Die Replikation der Dependoparvoviren ist von einer Koinfektion mit einem Helfervirus abhängig, woher auch der Name stammt. Als Helferviren werden Adenoviren oder Herpesviren verwendet.[2][3]
Die Virionen (Virusteilchen) der Dependoparvoviren besitzen ein unbehülltes ikosaedrisches Kapsid von etwa 22 nm Durchmesser.[4] Das Kapsid ist aus den drei Kapsidproteinen VP1–3 aufgebaut und besteht aus 60 Proteinen mit einer Triangulationszahl von eins. Jedes Kapsid besitzt fünf VP1-Proteine, fünf VP2-Proteine und 50 VP3-Proteine.[5] Darin befindet sich die einzelsträngige virale DNA.
Das DNA-Genom ist einzelsträngig von 4,7 Kilobasen (Kb) Länge mit unterschiedlicher Polarität und besitzt zwei offene Leseraster. Am 3'-Ende befindet sich das Gen cap für die Kapsidproteine, welches durch alternatives Spleißen die Proteine VP1 oder VP2 und VP3 ergibt. Das zweite Gen rep codiert für die replikationsrelevanten Proteine. Durch alternatives Spleißen entstehen entweder Rep78, Rep68, Rep52 oder Rep40, wobei die Nummerierung nach der elektrophoretischen Mobilität erfolgt.[4] Aus dem Genom werden sechs mRNA gebildet (4,2 Kb, 3,9 Kb, 3,6 Kb, 3,3 Kb, 2,6 Kb und 2,3 Kb Länge), die alle einen Poly-A-Schwanz tragen.[6]
Die an den Enden des Genoms befindlichen Inverted Repeats von etwa 145 Basen bilden aufgrund der palindromischen DNA-Sequenz der ersten 125 Basen eine T-förmige Sekundärstruktur.[6] Das inverted repeat dient sowohl als Ausgangspunkt der Replikation als auch für die Insertion der viralen DNA in die DNA des Wirtes auf Chromosom 19.[6] Die komplementären Bereiche des inverted repeats besitzen eine freie Hydroxygruppe am 3'-Ende für die Replikation. Das 3'-Ende wird als Primer für die Synthese des leading strand verwendet, anschließend werden doppelsträngige Übergangsformen gebildet.[4][5]
Dependoparvoviren sind für sich replikationsdefizient, d. h., sie benötigen ein Helfervirus.[7] Die zur Replikation notwendigen Proteine der Adenoviren wurden identifiziert und werden zur Herstellung von dependoviralen Vektoren verwendet.[8] Weiterhin kann eine Replikation der Dependoparvoviren auch durch UV-Strahlung, Cycloheximid, Aphidicolin, Topoisomeraseinhibitoren, Hydroxyurea und verschiedene chemische Karzinogene ausgelöst werden.[9][10][11][6]
Die Insertion der viralen DNA erfolgt auf Chromosom 19 bevorzugt in Troponin-Gene. Die enthaltenen Gene werden daher verstärkt in Muskelzellen abgelesen.[6] Durch die Insertion und die genetische Repression entsteht die Viruslatenz und die persistente Infektion. Deshalb werden Dependoparvoviren als virale Vektoren in der Gentherapie verwendet, wo eine längerfristige Genexpression der DNA des rekombinanten Proteins im Vektor ohne eine Produktion viraler Proteine erwünscht ist. Daneben können die Genome mancher AAV auch als Episom vorliegen.[6]
Das Proteom der Dependoparvoviren umfasst unter anderem die drei im Virion vorkommenden strukturellen Proteine VP1–3 und die nicht strukturellen Proteine und Helicasen Rep78, Rep68, Rep52 oder Rep40.[6] Rep78 ist eine Helicase und ein Repressorprotein am rep bindig element (RBE) im p5-Promotor, wodurch die Herstellung von Rep78 und Rep68 in Abwesenheit eines Helfervirus weitestgehend eingestellt wird und stattdessen die Insertion erfolgt.[6] Rep52 ist ein Repressor am p19-Promotor, welcher die Genexpression von Rep52 und Rep40 kontrolliert.[6]
Nach der Adsorption der Virionen an die Zellmembran erfolgt die Einstülpung per Endocytose. Während der Reifung des Endosoms zum Lysosom erfolgt die Penetration der Endosomenmembran und die Freisetzung des Genoms ins Zytosol. Das virale Genom wird in den Zellkern importiert, woraufhin die Genexpression der rep-Gene erfolgt und die Replikation des viralen Genoms über eine doppelsträngige DNA-Zwischenstufe eingeleitet wird. Durch Genexpression der cap-Gene werden die Komponenten des Virions vervollständigt. Danach erfolgt die Bindung der einzelsträngigen DNA positiver oder negativer Polarität an die Kapsidproteine, wodurch sich die Virionen zusammenfügen. Dependoparvoviren verlassen die Zelle nach deren Zerstörung durch die lytischen Helferviren.
Zum Genus Dependoparvovirus gehören:
Dependoparvoviren kommen in verschiedenen Wirbeltieren vor. Sie sind dabei vor allem von der Anwesenheit eines Helfervirus abhängig. Es gibt keine mit Dependoparvoviren assoziierten Infektionskrankheiten, wobei Antikörper bei einer Infektion gebildet werden.[12] Mehr als 90 % der Erwachsenen sind AAV-seropositiv, d. h., sie waren oder sind mit AAV infiziert.[6]
Verschiedene Dependoparvoviren integrieren ihre virale DNA in das Genom ihres Wirts, bevorzugt in Chromosom 19, was die Wahrscheinlichkeit verringert, in einen wichtigen Bereich einzudringen, der die normale Genfunktion stören oder das Krebsrisiko erhöhen könnte. Daher werden Dependoparvoviren wie das AAV in der Gentherapie als viraler Vektor eingesetzt,[13] Als virale Vektoren verwendete Dependoparvoviren besitzen eine relativ geringe DNA-Verpackungskapazität.[14] Die Adeno-assoziierten viralen Vektoren haben eine maximale DNA-Länge von acht Kilobasen (einzelsträngig), die noch in Virionen verpackt werden können.[15] Bei der Verwendung selbst-komplementärer DNA sinkt die maximale Länge eines Transgens auf fünf Kilobasen, bei Längen darüber sinkt der Virustiter.[16] Derzeit wird daran gearbeitet, die Menge an Informationen zu erhöhen, die dieser Vektor liefern kann. Dies kann durch die ITRs (englisch inverted terminal repeats) erreicht werden, die sich sowohl am 5'- als auch am 3'-Ende des Genoms befinden. Da die ITRs dieselbe Sequenz haben, bleiben nach ihrer Entfernung komplementäre Stränge frei. Die komplementären Stränge können rekombinieren und zwei 5-kb-insertierte Fragmente miteinander verbinden.[14]
Wie bei allen viralen Vektoren entstehen im Rahmen einer angeborenen und einer adaptiven Vektorimmunität Antikörper gegen die viralen Proteine (in diesem Fall gegen Kapsidproteine). Daher kann man zur Vermeidung eines vorzeitigen Abbaus des Vektors oder überschießender Immunreaktionen einen Serotyp pro Patienten nur einmal einsetzen,[17] so dass fortlaufend neue Serotypen entwickelt werden.[18][19][20] Jedoch wurden Insertionen von AAV-Vektoren auch in transkriptionsaktiven Bereichen des Genoms außerhalb der Troponingene gefunden, was zur Entstehung von Tumoren beitragen kann.[21][22]
Dependoparvovirus (ehemals: Dependovirus, Adeno-associated virus group, AAV) ist ein Genus der Parvoviridae, einer Familie von DNA-Viren, Unterfamilie Parvovirinae. Bekannteste Vertreter der Dependoparvoviren sind das Adeno-assoziierte Virus (AAV) A und B. Die Replikation der Dependoparvoviren ist von einer Koinfektion mit einem Helfervirus abhängig, woher auch der Name stammt. Als Helferviren werden Adenoviren oder Herpesviren verwendet.
Dependoparvovirus (formerly Dependovirus or Adeno-associated virus group) is a genus in the subfamily Parvovirinae of the virus family Parvoviridae;[1][2] they are Group II viruses according to the Baltimore classification. Some dependoparvoviruses are also known as adeno-associated viruses because they cannot replicate productively in their host cell without the cell being coinfected by a helper virus such as an adenovirus, a herpesvirus, or a vaccinia virus.
There are eleven recognized species:[3]
Dependoparvoviruses have an icosahedral shape, measure 22 nm[4] is composed of 60 wedge-shaped proteins triangulation number = 1). Three proteins (VP1, VP2 and VP3) are present in each capsomere. Each capsid is made from 5 VP1, 5 VP2, and 50 VP3 proteins. The capsid does not have an envelope.[5]
The genome is a single molecule of single stranded DNA with a length of 4.7 kilobases. It has only two open reading frames. The 3' open reading frame is the structural capsid protein, cap, which can be spliced to form two RNAs, one for virion protein 1 (VP1) and the other goes on to eventually make VP2 and VP3. The second gene, rep, can be spliced into four different, nonstructural, regulatory proteins that all aid in the genome replication. These proteins are named Rep 78, Rep68, Rep 52, and Rep 40 based on their molecular weight.[4]
Due to inverted terminal repeats (ITRs) at each end of the genome, a T shaped secondary structure is formed. The complementary areas leave a 3' hydroxyl group single stranded for the replication to begin. This 3' hydroxyl group is used as a primer for the leading strand synthesis. Both positive and negative sense strands of DNA are made. Double stranded intermediates are formed throughout the replication; this means the two strands, positive and negative sense, will be matched up.[4][5]
These viruses are capable of replication within all vertebrates. They are only limited by the virus they must infect with, also known as the helper virus. These helper viruses are necessary for the replication of a dependoparvovirus. A common helper virus in humans is the adenovirus.
Dependoparvovirus is not infectious enough to trigger an immune response; this makes it a good virus to use as a gene therapy tool. Gene therapy is a possible treatment for a variety of disorders and diseases that are genetic in origin. Viral vectors are currently being developed to transport genes into human cells. Since this virus does not stimulate an immune response it can be used multiple times effectively without being neutralized before infection . Another reason these viruses are reliable vectors is the known insertion point for the genome. This virus always inserts its contents into the same place on chromosome 19. This predictability can cut down on the chances of inserting into an important area that might disrupt normal gene function or increase the risk of developing cancer.[6]
At this time, one challenge using this virus as a therapy tool is the fact that the genome is fairly small. With less than 5kb in the genome the amount of genetic material that can fit into the capsid is limited. Work is currently being done to increase the amount of information this vector can deliver. This may be accomplished by the ITRs found at both the 5' and 3' end of the genome. Since the ITRs have the same sequence they will leave complementary strands exposed if they are removed. The complementary strands can undergo recombination and join two 5kb inserted fragments together.[7]
Dependoparvovirus (formerly Dependovirus or Adeno-associated virus group) is a genus in the subfamily Parvovirinae of the virus family Parvoviridae; they are Group II viruses according to the Baltimore classification. Some dependoparvoviruses are also known as adeno-associated viruses because they cannot replicate productively in their host cell without the cell being coinfected by a helper virus such as an adenovirus, a herpesvirus, or a vaccinia virus.
Dependovirus (sinónimo: grupo de virus adenoasociados) es un género de virus satélite de la familia Parvoviridae que pertenecen al Grupo II según la clasificación de Baltimore. Los Dependovirus son parte de la subfamilia Parvovirinae. Dependovirus se llaman adenoasociados porque no se pueden replicar ni formar cápsides víricas en su hospedador sin que la célula haya sido previamente coinfectada por un virus coadyuvante como los adenovirus, los herpesvirus, o vaccinia virus.
Estos virus satélite de cadena sencilla (ss) de ADN tienen un tamaño de genoma de 4,7 kb o 4.700 nucleótidos. el genoma consiste en largas cadenas de ADN. Debido a la existencia de repeticiones terminales largas invertidas y complementarias (LTRs) en los extremos del genoma, se forma una estructura secundaria en forma de T. Las áreas complementarias dejan un extremo hidroxilo 3’ de cadena sencilla para que comience la replicación. Este grupo 3’ se usa como primer la síntesis de la cadena directa. Se sintetizan las cadenas de ambos sentidos para formar intermediarios de doble cadena durante la replicación. Esto significa que las cadenas de sentido complementario son acopladas.[1] El genoma de estos virus posee solo dos genes. Uno codifica la proteína estructural de la cápside, cap. El transcrito de cap se puede dividir para formar dos ARNs, uno para la proteína del virión 1 (VP1) y otra eventualmente formará las proteínas VP2 y VP3. Estas proteínas del virión formarán la cápside, o revestimiento protector de la proteína. El segundo gen, rep, puede fraccionarse en cuatro proteínas reguladoras no estructurales que contribuyen a la replicación del genoma. Estas proteínas se denominan Rep 78, Rep68, Rep 52, y Rep 40 basándose en su peso molecular.[1] La cápside está formada por más de 60 proteínas, denominadas capsómeros.[2] Estos capsómeros son VP1, VP2, y VP3. Cada cápside está formada por 5 VP1, 5 VP2, y 50 VP3 . La cápside tiene un tamaño de 22 nm.[1] Como muchos virus los Dependovirus tienen una cápside altamente geométrica, formando un icosaedro. No posee envoltura vírica.[2]
Estos virus satélite son capaces de replicarse en todos los vertebrados, estando sólo limitados por los virus que deben infectarlos, los virus coadyuvantes. Estos son necesarios para su replicación. En humanos es común que sea un adenovirus. No hay enfermedades humanas provocadas por los Dependovirus.[3]
|coautores= (ayuda); |autor= y |apellido= redundantes (ayuda) Dependovirus (sinónimo: grupo de virus adenoasociados) es un género de virus satélite de la familia Parvoviridae que pertenecen al Grupo II según la clasificación de Baltimore. Los Dependovirus son parte de la subfamilia Parvovirinae. Dependovirus se llaman adenoasociados porque no se pueden replicar ni formar cápsides víricas en su hospedador sin que la célula haya sido previamente coinfectada por un virus coadyuvante como los adenovirus, los herpesvirus, o vaccinia virus.
