08 lezione virus

1. MICRORGANISMO O AGENTE INFETTIVO ???

COS’E’ UN VIRUS?

SONO DEI PARASSITI INTRACELLULARI

OBBLIGATI

UN PROGRAMMA GENETICO RIVESTITO DA PROTEINE

1.Caratteristiche che i virus condividono con gli esseri viventi

a. Si riproducono.b. Possono mutare.

2. Caratteristiche che li distinguono dagli esseri viventi

a. Non hanno un’organizzazione cellulareb. Non hanno attività metabolica c. Non sempre posseggono un genoma costituito

da DNA a doppia elica

I VIRUS SONO DEGLI ESSERI VIVENTI?

3. Caratteristiche peculiari dei virus a. Presentano un solo tipo di acido nucleico: DNA o RNA, ma non entrambi. b. Sono totalmente dipendenti da una cellula vivente (sono dei parassiti intracellulari obbligati)

4. Coltivazione in vitro dei virus

Non possono crescere nei terreni di coltura. Si ricorre ad animali, uova embrionate, o colture cellulari

Classificazione dei virus

Tutti gli organismi hanno dei virus che li possono parassitare

I virus si suddividono in base a:

Forma o simmetria (icosaedrica, elicoidale, complessa)Presenza di mantello o envelopeTipo di Acido nucleico DNA o RNA ss, ds +/-Spettro d’ospite (animali, vegetali,batteri, archea, funghi)

Nucleocapside: formato dall’acido nucleico (genoma virale) rivestito da un capside proteicoLa struttura del capside può essere:

elicoidaleicosaedricacomplessa o a simmetria

binaria

Mantello o envelop: membrana che può talvolta ricoprire il nucleocapside

Struttura di un virus

Dimensione e forma (simmetria) dei virus (virus animali a RNA)

Da 5 to 300 nanometri (nm)

icosaedrica

elicoidale

DIMENSIONE E FORMA DEI VIRUS (VIRUS ANIMALI a DNA)

DIMENSIONE E FORMA DEI VIRUS (BATTERIOFAGI)

Simmetria complessa

a. Virus a simmetria elicolidale

FORMA O SIMMETRIA ELICOIDALE

capsomero

capside

Acido nucleico

Assemblaggio di un virus a simmetria elicoidale

Virus a simmetria sferica o ICOSAEDRICA

Icosaedro: 20 facce, 12 vertici, 30 spigoli

pentameri esameri

capsomeri

HSV

HERPES VIRUS

Virus della Poliomielite (PICORNAVIRUS)

Virus inviluppati

Virus inviluppato a struttura elicoidale

Virus inviluppato a struttura icosaedrica

Spicole o peplomeri

ORIGINE DEL MANTELLO PERICAPSIDICO

glicoproteine

gemmazione

Mantello pericapsidico o envelop

Tipico dei virus ANIMALI. Il mantello pericapsidico o envelop è costituito da fosfolipidi e glicoproteineDeriva dalle membrane della cellula ospite per mezzo di un processo di gemmazione . Le glicoproteine che formeranno le spicole sono codificate dal virus Queste strutture sono importanti nella fase d’attacco del ciclo replicativo virale

ORTHOMYXOVIRUS (Virus influenzale)

M1 protein

helical nucleocapsid (RNA plus NP protein)

HA - hemagglutinin

polymerase complex

lipid bilayer membrane

NA - neuraminidase

Acido sialico dell’ospite

Immagine al microscopio elettronico dei Coronavirus

Notare le spicole del mantello pericapsidico

HIV

Si nota il nucleocapside all’interno del mantello pericapsidico (envelop)

VIRUSBATTERICI O BATTERIOFAGI

Virus a simmetria complessa

BATTERIOFAGO DI TIPO T

VIRUS A SIMMETRIA COMPLESSA

SIMMETRIA ICOSAEDRICA

SIMMETRIA ELICOIDALE

TESTA

FIBRE CAUDALI

COLLO

Piastra basale

Virus batterici o Batteriofagi

CICLO REPLICATIVO DEI BATTERIOFAGI DI TIPO T PARI

1. ATTACCO O ADSORBIMENTO

2. TRASCRIZIONE VIRALE

3. REPLICAZIONE DEL GENOMA VIRALE

4. SINTESI DELLE PROTEINE, ASSEMBLAGGIO E MATURAZIONE DEL VIRIONE

5. FUORIUSCITA DELLE PARTICELLE VIRALI MATURE

CICLO REPLICATIVO DEI BATTERIOFAGI DI TIPO T PARICICLO LITICO

CICLO REPLICATIVOFASE DI ATTACCO

Interazione con recettori : Antigene O, lipoproteine membrana esterna , porine, pilo F

© CellsAlive - James A. Sullivan

Ciclo replicativo fago T4

La sintesi dei vari mRNA virali viene regolata cronologicamente

CICLO LISOGENICOFago lambda

CICLO LISOGENICO

CICLO LITICO

escissione

Ciclo lisogenico

1. Fase di attacco e inoculazione del Dna virale

2. Attivazione di due funzioni genetiche: repressore(gene CI ); integrasi,

3. Inserimento del genoma virale nel genoma batterico: il batterio può acquisire nuove proprietà

4. Conversione lisogenica del batterio

Ciclo lisogenico e ciclo litico sono importanti nel processo

chiamato TRASDUZIONE

LA TRASDUZIONE E’ UNO DEI PROCESSI DI TRASFERIMENTO GENETICO ORIZZONTALE

NEI BATTERI

VIRUS ANIMALI

CICLO REPLICATIVO

1. ATTACCO O ADSORBIMENTO

2. PENETRAZIONE E RIMOZIONE DEL CAPSIDE

3. REPLICAZIONE DEL GENOMA VIRALE

4. FASE DI ASSEMBLAGGIO E MATURAZIONE

5. FUORIUSCITA DELLE PARTICELLE VIRALI

Fase di attacco

Retrovirus

Orthomixovirus

Il genoma virale

Codifica per la sintesi delle componenti virali e degli enzimi della replicazione

E’ costituito da una molecola di DNA o RNA singola o multipla, segmentata circolare o lineare.

Può essere a singolo filamento (ss)

A doppio filamento (ds)

L’mRNA virale si lega ai ribosomi della cellula ospite e viene tradotto in proteine virali

GROUP FAMILY EXAMPLES GENOME SIZE (~)

I. (ds DNA) Papillomaviruses HPVs 8 Kbp

  Adenoviruses Adenoviruses 40 Kbp

  Herpesviruses HSV-1 & 2, VZV, EBV, CMV 130 - 230 Kbp

  PoxvirusesSmallpox (Variola) and Vaccinia

150 - 250 Kbp

       II. (ss DNA) Parvoviruses Parvovirus 5 Kb

III. (ds RNA) Reoviruses Rotavirus 22 Kbp (11 pieces)

IV. (+ ss RNA) PicornavirusesPoliovirus, Rhinoviruses, Hep. A

8 Kb

  Coronaviruses SARS 29 Kb

  Togaviruses Rubella 12 Kb

  FlavivirusesYellow Fever, West Nile, Hep. C

10 Kb

V. ( - ss RNA) Rhabdoviruses Rabies 11 Kb

  Paramyxoviruses Measles and Mumps 14 Kb

  Orthomyxoviruses Influenza A and B 12 Kb (8 pieces)

  Bunyaviruses Hantavirus 18 Kb (3 pieces)

  Arenaviruses Lassa 12 Kb (2 pieces)

  Filoviruses Ebola and Marburg 19 Kb

VI. (RNA rev. trans.) Retroviruses HIV and HTLV 10 Kb

VII (DNA rev. trans.) Hepadnaviruses Hep. B 3 Kbp

PROCESSO DI TRASCRIZIONE DEL GENOMA VIRALE NEL mRNA virale

UN (+) RNA PUO’ ESSERE TRADOTTO IN PROTEINE VIRALI. I filamenti(+) e (-) sono complementari

Classe I

DNA a doppia elica

Es. Herpesviridae

Classe IV

Virus a RNA ss

polarità +

Es. PICORNAVIRUS

Poliovirus

Classe V

RNA ss polarità –

Es. Orthomixovirus

Virus influenzale

Ciclo replicativo nei virus animali

Citoplasma Nucleo

Virus a DNA: non possono utilizzare l’apparato di replicazione cellulare, es.POXVIRUS(vaiolo)

Virus a RNA: non possono utilizzare l’apparato di replicazione cellulare, es.PARAMIXOVIRUS(MORBILLO)

Virus a DNA: possono utilizzare l’apparato di replicazione cellulare, es. Adenovirus

Virus a RNA: non possono utilizzare l’apparato di replicazione cellulare, es.ORTHOMIXOVIRUS

(INFLUENZA)

CICLO REPLICATIVO

HIV

Retrovirus

HIV e AIDSHIV e AIDS

Il virus cresce sui linfociti T4 che proliferano in risposta a uno stimolo immunitario

•Robert Gallo : HTLV-3

• Luc Montagnier: LAV

Human immunodeficiency viral (CDC)Human Immunodeficiency

Virus (HIV)

Struttura dell’ HIV

Ciclo replicativo dei Retrovirus

Trascrittasi-inversa

gemmazione

Membrana citoplasmatica dell’ospite

Retrovirus

(b) Mappa genetica di un retrovirus tipico(c) Mappa genetica del virus del sarcoma Rous

gp120 gp41matrice capside

Trascrittasi inversa

proteasi

integrasi

HIV, gemmazione da una cellula ospite

Fase di rilascio

placche

HIV

Glicoproteine (frecce) incassate nel mantello

HIV

I nucleocapsidi (frecce) all’interno del mantello (envelope).

CARATTERISTICHE DELLE INFEZIONI VIRALI

CARATTERISTICHE DELLE INFEZIONI VIRALI

1. INFEZIONI ACUTE: HANNO CARATTERE AUTOLIMITANTE

2. INFEZIONI PERSISTENTI

CRONICHE

LATENTI

LENTE

Meccanismi di persistenza virale

1. Integrazione nel genoma dell’ospite2. Condizioni in cui il sistema

immunitario non è efficiente3. Persistenza nel SNC

Risposta dell’ospite all’infezione virale

• Meccanismi di difesa costitutivi- risposta infiammatoria: febbre- interferone

• Meccanismi di difesa specifica- Immunità umorale- Immunità cellulo-mediata

Principali caratteristiche dei tre tipi di Interferone (IFN)

Interferon

Caratteristiche Alfa Beta Gamma

Derivazione cellulare Linfociti, monociti Fibroblasti, cellule

epitelialiLinfociti T, celluleNK

Attività antivirale rapida rapida lenta

Struttura e peso molecolare proteina19-26 KD Glicoproteina 20KD Glicoproteina

20KD

Numero aminoacidi 165 177 166

Induttori Virus (RNA>DNA)dsRNA

Viruses(RNA>DNA)dsRNA Antigeni, Mitogeni

Stabilità a pH2 Stabile Stabile Labile

INTERFERONE

Meccanismo d’azione dell’Interferone

2’-5’ oligoadenilato-sintetasi

endoribonuclesasi

chinasi

Fosforilazione eIF

INIBIZIONE SINTESI PROTEICA

DEGRADAZIONE mRNA virali