chŘipkovÉ viry struktura, replikace, antigeny, …fb.cuni.cz › data › files › uim ›...
TRANSCRIPT
![Page 1: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/1.jpg)
CHŘIPKOVÉ VIRYSTRUKTURA, REPLIKACE,
ANTIGENY, GENETICKÉ ZVLÁŠTNOSTI
EMIL PAVLÍK
ÚSTAV IMUNOLOGIE A MIKROBIOLOGIE A ÚSTAV KLINICKÉ BIOCHEMIE A LABORATORNÍ DIAGNOSTIKY 1.LÉKAŘSKÉ FAKULTY KARLOVY UNIVERZITY
A VŠEOBECNÉ FAKULTNÍ NEMOCNICE V PRAZE, KLINLAB SPOL. S R.O.
![Page 2: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/2.jpg)
CHŘIPKOVÉ VIRYInfikují člověka již téměř 2500 let (popsány
epidemie vysoce nakažlivého onemocnění dýchacích cest s následnou pneumonií před rokem 400 př.n.l.
Extrémně krátká inkubační doba – 1 až 4 dnyInfekce se přenáší vzduchem kapénkami při
kýchání nebo kašli. Každá kapénka může obsahovat až 106 virionů.
Imunita: vytvářejí se protilátky proti hemaglutininu a neuraminidase. Prodělané onemocnění nezaručí odolnost vůči aktuální infekci.
Genetická variabilita jednotlivých typů viru.
![Page 3: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/3.jpg)
NOMENKLATURA VIRŮ CHŘIPKY• Influenza – typ : A• Izolát z živočišného druhu: u lidských kmenů se
vynechává• Místo izolace : HongKong• Označení kmene : 1• Rok izolace : 68• Označení H N subtypů: H3N2
A/Hong Kong/1/68(H3N2)A/swine/Iowa/15/30(H1N1)A/Brisbane/57/2007(H1N1)
![Page 4: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/4.jpg)
TAXONOMIE VIRŮ CHŘIPKY• Čeleď: Orthomyxoviridae• 3 rody: Influenza A,B,C
Influenza A Influenza B Influenza C
Hostitelé Člověk, prase, kůň, ptáci, mořští savci
Člověk Člověk, prase
Epidemiologie Antigenní drifty a shifty
Antigenní drifty Antigenní drifty
Genom 8 segmentů 8 segmentů 7 segmentů
Struktura 10 virových proteinů, unikátní M2
11 virových proteinů, unikátní NB
9 virových proteinů, unikátní HEF
Klinickézvláštnosti
Působí pandemie s vysokou mortalitou postižených mladých jedinců
Závažná onemocnění většinou starších a chronicky nemocných, pandemie nezazna- menány
Mírné onemocnění bez sezónních výkyvů, běžné u dětí
![Page 5: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/5.jpg)
STRUKTURA CHŘIPKOVÉHO VIRU
NS2
Lipidová dvojvrstva
Neuraminidasa
HemaglutininIontový kanál M2
Matricový protein M1
nukleokapsidaTranskriptázový komplex SHORTS T: Understanding viruses, Jones & Bartlett 2009
Obalené viriony o průměru 80 až 120 nm vláknité s helikální symetrií nebo sférické. Virion Influenzy A má na povrchu přes 500 projekcí, 80 % z nich hemaglutinin, 20% neuraminidasa.Vnitřek obalu tvoří vrstva matricového proteinu M1, obalem prochází protein M2 (iontový kanál). Nukleokapsida obsahuje segmentovaný genom ssRNA negativní polarity. Každý segment obsahuje transkriptázový komplex.
![Page 6: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/6.jpg)
GENOM: 8 SEGMENTŮ ssRNA KÓDUJE 10 CHŘIPKOVÝCH PROTEINŮ. SEGMENTY 7 A 8
KÓDUJÍ 2 PROTEINY V PŘESAHUJÍCÍCH ČTECÍCH RÁMEČCÍCH. PŘÍSLUŠNÉ RNA SE
PAK SPOJUJÍ (SPLICING)
PODLE FLINT S.J. ET AL. PRINCIPLES OF VIROLOGY ASM PRESS 2003
![Page 7: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/7.jpg)
GENOM• Genom chřipkového viru byl kompletně
osekvenován již roku 1982. Šlo o izolát viru chřipky typu A/Puerto Rico/8/34 používaný hojně jako laboratorní kmen.
• Genové knihovny jsou postupně doplňovány o segmenty různých dalších nově izolovaných chřipkových virů
![Page 8: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/8.jpg)
Kódující geny Influenzy ARNA seg- ment
Délka (nt)
Kódovaný polypeptid
Funkce
1 2341 PB1 757 Součást transkriptasového komplexu. Katalysuje adici nukleotidu.
2 2233 PA 716 Součást transkriptasového komplexu.
3 2341 PB2 759 Součást transkriptasového komplexu. Endonukleasa. Rozeznává cap hostitelských mRNAs
4 2073 HA 566 Hemaglutinin, velký povrchový glykoprotein. Vazba prostřednictvím kys. Křemičité, za nízkého pH fúze
5 1565 NP 498 Nukleokapsidový protein. Interakce s mRNA segmenty.Účastní se spuš- tění syntézy templátu a syntézy virionových RNA.
6 1413 NA 454 Povrchový glykoprotein. Neuraminidasa
7 1027 spliced
M1 252 M2 97
M1 matricový protein uvnitř lipidové dvojvrstvy virionu.M2 aktivita iontového kanálu.
8 934spliced
NS1 230NS2 121
NS1 – nestrukturální protein, inhibuje export poly(A)dmRNAs a splicing pre-mRNA, antagonista IFNNS2 – zprostředkovává export ribonukleoproeinů (RNP) z jádra buňky.
![Page 9: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/9.jpg)
ANTIGENY• U virů chřipky se vyskytuje
celkem 16 rozdílných typů hemaglutininů a 9 typů neuraminidas
• U virů infikujících člověka však bylo zaznamenáno pouze 6 subtypů hemaglutininů (H1, H2, H3, H5, H7, H9) a 2 subtypy neuraminidas (N1,N2)
• Antigeny chřipkových virů nereagují zkříženě
• Všechny typy antigenů se vyskytují u ptačích virů
![Page 10: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/10.jpg)
Největší výběr chřipkových antigenních typů lze nalézt u virů infikujících vodní ptáky, např. kachny
![Page 11: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/11.jpg)
ADHEZE VIRU NA BUŇKUFIELDS BN et al: Fields Virology, 4 ed., LW&W 2001
H protein viru chřipky se váže na rezidua sialové kyseliny na glykoproteinech a glykolipidech cylindrického epitelu s řasinkami v dýchacích cestách a sinech. Následuje endocytóza viru buňkou. Uvnitř endosomu je virus vystaven silnému poklesu pH (ze 7 na 5), což vyvolá nevratnou změnu konformace H proteinu sestávajícího ze 2 polypeptidů H1 a H2
spojených disulfidickou vazbou.
![Page 12: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/12.jpg)
Změna konformace H proteinu v důsledku poklesu pH v endosomu
BERGSTROM BP: Protein Sorting: Organellae Biogenesis and Protein Secretion, BIOL336: Cell Physiology. http://www.muskingum.edu
Při syntéze novotvořeného virionu se tvoří prekursor H0. Aby byl virion infekční, musí být tento prekursor rozštěpen proteasami na komponenty H1 a H2. Pokud prekursor obsahuje furinový štepný bod, dojde ke štěpení endogenními proteasami v Golgiho aparátu a buňku opouští zralý virion. Pokud se štěpné místo v prekursoru nenachází, musí dojít ke štěpení (trypsinu podobnými) exogenními proteasami mimo hostitelskou buňku.
ACHESON NH: Fundamentals of Molecular Virology, John Wiley&sons, 2006
![Page 13: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/13.jpg)
Obecné pravidlo:• Patogenní viry chřipky mají prekursor H0 rozštěpený
buněčnými proteasami uvnitř buňky, takže po jejím opuštění jsou plně infekční, jejich šíření v hostitelském organismu není limitováno, mohou infikovat různé druhy buněk a napadat různé tělní systémy.
• Tzv. nepatogenní kmeny získávají infekčnost až po aktivaci exogenními proteasami. Jsou tedy závislé na určitých tkáních, kde se tyto enzymy vyskytují
• V případě bakteriální koinfekce chřipky však může dojít k aktivaci virionů bakteriálními proteasami, což výrazně zvyšuje závažnost infekce.
![Page 14: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/14.jpg)
UNCOATING – OBNAŽENÍ GENOMUK obnažení genomu dochází v endosomu. Po fúzi virového obalu a membrány hostitelské buňky, spuštěné změnou konformace proteinu H a okyselením pH, virový transmembránový protein M2, vytvoří ve virovém obalu jakýsi „porin“, jímž do virionu vniknou H+ ionty.Tím se oslabí interakce matricového proteinu M1 s RNA, NP a trankriptasovým komplexem. Ribonukleotidy jsou uvolněny do cytoplasmy a exportovány do jádra buňky, kde se replikují.
FIELDS BN et al: Fields Virology, 4 ed., LW&W 2001
![Page 15: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/15.jpg)
REPLIKACE RNA CHŘIPKOVÝCH VIRŮ PROBÍHÁ V JÁDŘE HOSTITELSKÉ BUŇKY
• Kromě virových mRNA (vmRNA) (vRNA=templát) se tvoří rovněž antigenom RNA pozitivní orientace
• Viry chřipky se mohou replikovat pouze ve fyziologicky aktivních buňkách obsahujících DNA- dependentní RNA polymerasu (RNA-polymerasa II)Virová mRNA + orientace Antigenom RNA (vcRNA)
Kratší než templát Přesná kopie genomu
Segmentovaný genom Segment
Obsahuje 3´poly(A) ocas Neobsahuje
Obsahuje 5´cap neobsahuje
Syntéza je intenzívní Syntéza vyžaduje kontinuální syntézu
k inhibitorům proteosyntézy virových proteinů
![Page 16: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/16.jpg)
Cap-snatchingCAP-SNATCHING: virové PB2 proteiny se vážou na cap struktury hostitelských informačních RNA (mRNA), ty společně s 10 až 13 nukleotidy se od 5´konce mRNA hostitelské bbuňky oddělí a PB1 a PA z RNP komplexu je následně využijí jako primery k iniciaci transkripce vRNA.ACHESON NH: Fundamentals of Molecular Virology, John Wiley&sons, 2006
![Page 17: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/18.jpg)
GENETICKÁ VARIABILITA• Mutace jsou v průběhu virové replikace RNA virů
běžné• Virové RNA-dependentní RNA polymerasy nejsou
schopné ani konroly (proofreading), ani opravy (vyskytuje se zde přibližně 104x více chyb než u DNA-polymeras
• Mutační poměr chřipky: 1.5x10-5/nukleotid/ infekční cyklus, což má za následek 2 až 3 změny aminokyselin v H proteinu ročně..
• Genetickou variabilitu zásadně ovlivňují 2 procesy: ANTIGENNÍ POSUN (DRIFT) a ANTIGENNÍ ZLOM (SHIFT)
![Page 19: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/19.jpg)
ANTIGENNÍ POSUN(drift)
ANTIGENNÍ DRIFT JE VÝSLEDKEM MALÝCH POSTUPNÝCH ZMĚN GENŮ (AKUMULACE NOVÝCH EPITOPŮ) NA H PROTEINU (A V MENŠÍ MÍŘE NA N PROTEINU)
ANNENBERG MEDIA: Rediscovering Biology, 1997
![Page 20: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/20.jpg)
ANTIGENNÍ ZLOM(shift)
ANTIGENNÍ SHIFT NASTÁVÁ, KDYŽ VIRUS CHŘIPKY ZÍSKÁ ZCELA NOVÝ H NEBO N GEN (PŘÍPADNĚ OBA). JDE O ZÁSADNÍ ZMĚNU POVRCHOVÝCH ANTIGENŮ VIRU. ČASTO JDE O VÝSLEDEK MEZIDRUHOVÉ REKOMBINACE VIRŮ
ANNENBERG MEDIA: Rediscovering Biology, 1997
![Page 21: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/21.jpg)
JE ČÍNA INKUBÁTOREM VIRŮ CHŘIPKY ?
SHORTS T: Understanding viruses, Jones & Bartlett 2009
![Page 22: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/22.jpg)
ČÍNSKÉ ZKUŠENOSTI
![Page 23: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/23.jpg)
PROTICHŘIPKOVÁ ANTIVIROTIKAM2 INHIBITORY: AMANTIDIN a RIMANTIDIN
BLOKUJÍ IONTOVÝ KANÁL M2, ČÍMŽ BRÁNÍ OBNAŽENÍ GENO- MU. PODÁVAJÍ SE PROFYLAK- TICKY, NA TYP B NEÚČINNÉ, NA TYP A 80 AŽ 90 %.
N INHIBITORY: ZANAMIVIR a OSELTAMIVIR
ANALOGA KYSELINY SIALO- VÉ, VÁŽOU SE NA AKTIVNÍ MÍSTO NEURAMINIDASY, INHIBUJÍ VÝSEV VIRIONŮ. Ú- ČINNÉ PROTI CHŘIPCE A I B.NUTNO ZAHÁJIT LÉČBU DO 48 HODIN PO INFEKCI
SHORTS T: Understanding viruses, Jones & Bartlett 2009
![Page 24: CHŘIPKOVÉ VIRY STRUKTURA, REPLIKACE, ANTIGENY, …fb.cuni.cz › Data › files › UIM › materials › doc › Integrovany blok... · 2009-12-16 · ACHESON NH: Fundamentals](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060322/5f0d78ec7e708231d43a86cf/html5/thumbnails/24.jpg)
ARDS a SIRSACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME
viz schéma na obrázku
SYSTEMIC INFLAMMATORY RESPONSE SYNDROMETzv. cytokinová bouře je možným vysvětlením pro devastující efekt některých pandemií (1918) nebo tzv. ptačí chřipky H5N1.Jde o IL-6, IL-8 monocytový profylaktický protein (CCL2) a CCL5
SHORTS, T: Understanding Viruses, Jones & Bartlett 2009