Genetik_V8-Teil-2_Krankheiten

ist das Endstadium einer unbehandelten HIV-Infektion = Stadium 3

CD4 T-Zellen unter 200 Zellen pro Mikroliter Blut

> über 14% aller Lymphozyten 

Replikationszyklus von HIV (Humanes Immundefizienz-Virus) in einer menschlichen Immunzelle – speziell eine CD4⁺ T-Helferzelle

> der Mensch ist genetisch verändert

HIV zerstört das Immunsystem gezielt und systematisch, indem es die T-Helferzellen (CD4⁺-Zellen) angreift, die eine zentrale Rolle bei der Koordination der Immunantwort spielen.

Das passiert über eine sehr lange Zeit und schleichend, weshalb Betroffene es meist erst merken, wenn schon zu viele Immunzellen zerstört wurdn und sich der Körper nicht mehr verteidigen kann.

-> 3. Stadium = AIDS

Prozess, bei dem ein Gen verdoppelt wird

Entsteht meist durch:

• Fehler bei der DNA-Replikation
• Unequal crossing-over während der Meiose
• Retrotransposition

RNA wird in DNA zurückgeschrieben und eingefügt

• Eine Kopie kann weiterhin die ursprüngliche Funktion erfüllen.
• Die andere kann Mutationen ansammeln, ohne dass die Zelle ihre ursprüngliche Funktion verliert.

-> So kann ein neues Gen mit neuer Funktion entstehen = neofunktionalisation

Mehrere Kopien von Transposons im Genom können durch Fehlpaarungen zu Chromosomenumlagerungen führen – wie Deletionen, Duplikationen oder Inversionen.

Bei Pseudogenesierung wird ein ehemals funktionsfähiges Gen inaktiv

Passiert durch:

• Mutation (Framshifts, Stopcondons)
• fehlenden Selektionsdruck
• werden mit der zeit durch weitere Mutationen nutzlos

Pseudogene sind Spuren vergangener Evolution. Sie zeigen:

• Welche Gene unsere Vorfahren hatten
• Welche Funktionen im Laufe der Zeit verloren gegangen sind

Evolution durch Zusammenspiel:

1. Duplikation eines Gens
2. Eine Kopie bleibt funktional
3. Die andere wird durch Mutationen inaktiv → Pseudogen

-> meist wenn es keinen Vorteil hat beide Gene zu behalten

1. Andocken und Eindringen
2. Reverse Transkription
3. Integration ins Wirtsgenom
4. Transkription und Translation
5. Assembly und Freisetzung

• HIV bindet mit seinen Glykoproteinen an CD4-Rezeptoren auf T-Zellen oder Makrophagen.
• Die Virushülle verschmilzt mit der Zellmembran → Inhalt (RNA + Enzyme) wird ins Zellinnere entlassen.

• HIV bringt das Enzym Reverse Transkriptase mit.
• Dieses wandelt die RNA des Virus in komplementäre DNA (cDNA) um.
• Dann entsteht ein doppelsträngiger DNA-Molekül (dsDNA).

• Die dsDNA wandert in den Zellkern und wird mit Hilfe des Enzyms Integrase in die Wirts-DNA integriert.
• Diese integrierte Form nennt man Provirus.

Einen Retrovirus wie HIV kann man nicht vollständig eliminieren, da er sein Erbgut in das Genom der Wirtszelle integriert. = Provirus (genetische Veränderung des Wirts)

> nicht heilbar

Man kann ihn nur kontrollieren und unterdrücken, sodass er sich nicht weiter vermehrt und keine Krankheit (z. B. AIDS) auslöst.

Integration ins Wirtsgenom → Das Virus wird Teil der Zell-DNA.

Hohe Mutationsrate → Erschwert Entwicklung von Impfstoffen.

Latenz → Virus kann in ruhenden Zellen „schlummern“.

Angriff auf das Immunsystem selbst

Durch eine Kombination aus antiviralen Medikamenten wie ART bzw HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy)

Ziel: Viruslast unter die Nachweisgrenze senken, Immunsystem erhalten und Übertragung verhindern

Vielfache Möglichkeiten die Replikation von Viren in T-Zellen zu verhindern um das AUSBREITEN des Virus in der T-Zell Polulation des Körpers zu verlangsamen (bei bereits infizierten Körper)

Nach einer potentiellen Erstinfektion das VERHINDERN der Integration der primären Viren in einer Wirtszelle

> Verhindert die erste Intergation

> dadurch sehr wahrscheinlich KEINE Infektion

ein Oberflächenprotein von bestimmten Viren, vor allem Influenza-Viren (Grippeviren)

• Erkennung & Andocken an Wirtszelle
• Fusion von Virus und Zellmembran

• Virushülle (Membran)
• Segmentiertes RNA-Genom aus 8 Einzelsträngen (bei Influenza A)
• Matrixprotein (M1): liegt direkt unter der Hülle

Neue Virusstämme entstehen durch Antigendrift (kleine Mutationen) und Antigenshift (große Rekombination).

weil sie hohe Mutationsraten und segmentierte Genome haben

• Ko-Infektion
• Replikation
• neuartige Kombination genetischer Eigenschaften

→ Es kann infektiöser, wirtsspezifischer oder vom Immunsystem schwerer erkennbar sein.

Zwei verschiedene Virusstämme infizieren dieselbe Wirtszelle z. B. ein Schwein wird mit Vogelgrippe- und Menschengrippe-Viren infiziert

Beide Viren vervielfältigen ihre segmentierten RNA-Genome unabhängig voneinander.

Er kann infektiöser, wirtsspezifischer oder vom Immunsystem schwerer erkennbar sein.

• viele Menschen/ Tiere an einem Ort
• saisonale Bedingungen
• Globale Mobilität > schnelle Verbreitung
• geringere Immunität in der Bevölkerung

> Nach Shift: kaum Immunität vorhanden

> Nach Drift: Impfschutz wirkt nur eingeschränkt

Kleine Mutationen (v. a. in Hämagglutinin/Neuraminidase) führen dazu, dass bestehende Immunität nicht mehr ausreicht.

→ führt z.B zu jährlich neuen Grippewellen

Große Genom-Neukombination (z. B. Reassortment in Schweinen) → neuer Virus-Typ, gegen den niemand Immunität besitzt.

z.B Vogelgrippe Viren mutieren zusammen mit Schweineviren und können plötzlich an Menschen andocken 

Infektionen der Atemwegemit schweregraden von einer leichten Erkältung bis zu Fieber, chronischer trockener Husten Kopfschmerz, Muskelschmerzen, Atemnot, Lungenentzündung

Transmission = Infektionsübertragung

• Virus ist 24 Stunden außerhalb des Körpers infektiös
• Transmission hauptsächlich Tröpfcheninfektion; Schmierinfektion kann nicht ausgeschlossen werden

optimal auf Vermehrung, Anpassung und Ausbreitung ausgelegt

heißt:

Segmentiertes Genom (8 RNA-Stränge)

→ ermöglicht Reassortment (Antigenshift) und schnelle Evolution

Eigene RNA-Polymerase

→ kann unabhängig vom Zellkern replizieren

Hämagglutinin & Neuraminidase

→ erleichtern Eindringen & Freisetzung

Hohe Mutationsrate

→ durch fehleranfällige Polymerase → Antigendrift, Immunflucht

Kompakter Bauplan

→ viele Proteine trotz kleiner RNA-Menge (z.B. Overlapping)

Schnelle Anpassungsfähigkeit

Besonders in der Frühphase der Pandemie oder bei Superspreading-Events konnte man genetische Drift beobachten: -> Einzelne Virusvarianten (zufällige Mutationen) setzten sich zufällig durch.

• SARS-CoV 2002
• MERS-CoV 2012
• SARS-CoV2 2019 = neuartiges Coronavirus (COVID-19)

Die Doppelinfektion von zwei Virenstämmen in einer Zelle