virologia - San Giovanni Bosco

prof. Filippo Quitadamo
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I virus: veleno
Proprietà, forma,
Dimensioni, struttura,
composizione, ciclo, difesa,
malattie
e classificazione.
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Che cosa sono i virus?
• Agenti infettivi di piccole dimensioni
e semplice composizione che si
possono moltiplicare solo in cellule
viventi di animali, piante e batteri.
Per la propria replicazione si basano
a diversi gradi sui processi metabolici
della cellula ospite.
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Proprietà:
• Sono
microrganismi
acellulari,
PARASSITI
ENDOCELLULARI OBLIGATI; ai confini tra la non vita e la vita.
• Sono totalmente dipendenti da una cellula vivente
per la replicazione. Sono frammenti cellulari: a livello
molecolare.
• Alcuni possiedono propri enzimi complessi ma, senza
assistenza, non sono capaci di riprodurre le
informazioni contenute nei loro genomi.
• Possiedono soltanto una specie di acido nucleico.
• Fuori della cellula ospite si comportano come cristalli.
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Proprietà:
•
Si comportano da viventi solo dentro una
cellula ospite, dove manifestano le seguenti
proprietà dei viventi:
1. Capacità moltiplicativa in forma parassitaria
2. Variazioni ereditarie rapide (MUTAZIONI).
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Proprietà:
•
A differenza dei viventi i virus:
1. Non respirano, non crescono, non si
nutrono
2. Non hanno un metabolismo proprio
3. Non hanno struttura cellulare
4. Sono dei tratti di DNA o di RNA.
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I virus sono esseri
viventi? No.
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Il primo virus
Picornavirus, 1898
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Forma dei virus
•
•
•
•
•
•
•
Sferica
Poliedrica
Ovale
Allungata
Cubica
Elicoidale
Cilindrica.
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Dimensioni dei virus
20÷300 nm
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Composizione chimica
•
Il virus è costituito dalle due classi di
sostanze biologiche più importanti:
1. Un acido nucleico, depositario del
genoma o informazione genetica (DNA
o RNA, mai insieme).
2. Le
proteine,
espressione
del
messaggio genetico.
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STRUTTURA
• Possiede una testa con il genoma
• Una coda per l’aggancio alla cellula
ospite.
• La regione dove si trova il genoma =
nocciolo o core.
• Essa è avvolta da uno o due involucri
proteici o CAPSIDI, con CAPSOMERI.
• All’esterno ci può essere un involucro
virale o PERICAPSIDE, lipoproteico.
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STRUTTURA e funzioni ….
•
L’involucro virale o PERICAPSIDE,
lipoproteico, contiene molecole di
riconoscimento specifiche e organi di
attacco.
• L’involucro proteico ha queste funzioni:
1. Protegge il genoma dall’ambiente
2. Permette l’aggancio del virus.
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Virioni ….
•
•
•
1.
2.
3.
4.
I capsomeri sono unità strutturali
identiche
La singola particella virale = VIRIONE.
I costituenti del virione sono:
RNA o DNA ss / ds
Uno o due enzimi
Uno o due capsidi proteici
Un pericapside lipoproteico.
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Fasi riproduzione virale
1. Adsorbimento
2. Penetrazione
3. Trascrizione informazione genetica
virus
4. Traduzione in proteine, montaggio e
maturazione
5. Liberazione di nuove particelle virali
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PROCESSO di infezione
•
Ci sono tre modalità di infezione o di
riproduzione virale:
1. CICLO LITICO
2. CICLO LISOGENICO
3. CICLO CONTINUO.
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Ciclo vitale di un virus
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Ciclo litico
• Attaccato alla membrana plasmatica, il
virus inietta il suo DNA nel citoplasma
della cellula e la costringe a costruirne
tante copie.
• Seguendo le istruzioni del DNA virale, la
cellula provvede anche alla sintesi del
capside virale.
• Venti minuti dopo l’invasione, la cellula è
distrutta e libera circa 200 copie virali.
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Ciclo lisogenico
• Il DNA virale viene incorporato nel DNA
cellulare, dove rimane latente a lungo,
passando alle cellule figlie tramite la
mitosi.
• Quando il virus si sveglia, obbliga la
cellula a seguire le sue istruzioni come nel
ciclo litico.
• Il virus non uccide la cellula, ma ne fa il
suo domicilio fino al risveglio.
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Ciclo continuo: virus a RNA
• Il virus non uccide la cellula, ma si attacca
alla membrana ed incorporato nel
citoplasma, dove viene replicato tramite
alcune strutture cellulari come in una sorta
di catena di montaggio.
• Si può sconfiggere solo con la
vaccinazione.
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DIFESA preventiva
• Vaccinazione
• Evitare contatto diretto o isolare il soggetto
infetto
• Evitare di bere acqua inquinata
• Con l’igiene
• Disinfettare ferite
• Combattere mosca domestica.
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Koneman et al. Color Atlas and Textbook of Microbiology 5th Ed. 1997
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Un Adenovirus
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Virus a RNA influenza
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Virus Herpes
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Virus TMV = mosaico del tabacco
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adenovirus
proteina
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Virus influenza
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Virus batteriofago
DNA
proteine
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Componenti fondamentali di un virus
IN
Genoma
Rivestimento proteico
formato da uguali subunità
(CAPSOMERI)
CAPSIDE
Ulteriore rivestimento proteico
MATRICE
Ulteriore rivestimento
esterno formato da un
PERICAPSIDE
doppio strato di glicoproteine e lipidi
OUT
La funzione dei rivestimenti esterni
1) Protezione del fragile genoma da danni fisici,
chimici, enzimatici.
- I capsidi sono formati da un certo numero di unità
proteiche uguali. Le subunità proteiche in un capside
virale sono redondanti.
- Il danno ad una rende quell’ una non funzionale, ma
difficilmente danneggia l’intera particella. Questo fa del
capside un’efficace barriera.
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2) Conferimento della capacità di riconoscimento con il
recettore cellulare.
3) Penetrazione del genoma virale nella cellula in una
conformazione con la quale può interagire con le
strutture cellulari ed iniziare il processo infettivo
- in alcuni casi questo è un processo facile che consiste
semplicemente nel far entrare il genoma nel citoplasma
- in altri casi invece, questo momento è più complesso.
Per es. i Retrovirus hanno modificazioni
importanti al genoma del virus mentre questo è ancora
dentro la particella virale
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I virus si possono dividere in 2 gruppi in
base alla simmetria del nucleocapside
A SIMMETRIA ELICOIDALE
I capsomeri sono disposti
come i gradini di una scala
a chiocciola
A SIMMETRIA ICOSAEDRICA
Solido a 20 facce
triangolari uguali
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Come si forma l’involucro che
contiene il genoma virale?
• Le particelle virali si formano spontaneamente senza bisogno di
nessun altra informazione estranea.
• La particella si trova in uno stato energetico minimo e quindi è
la struttura favorita da quei componenti (grande stabilità).
• Le forze che guidano l’assemblaggio dei capsidi virali includono
le interazioni idrofobiche ed elettrostatiche. Raramente si
formano legami covalenti tra le subunità multiple.
• In termini biologici questo significa che vengono usate
interazioni fra proteina - proteina, proteina - acido nucleico,
proteina - lipidi.
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Il genoma dei virus (2)
30% dei virus animali ha un
genoma a DNA
L’acido nucleico di tutti i virus a
DNA, eccetto i Parvovirus, è a
doppio filamento (ma il DNA
degli Hepadnavirus è
parzialmente a singolo
filamento quando non è in
fase di replicazione)
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Classificazione dei virus
•
famiglie (….viridae)
Herpesviridae
•
sottofamiglie (….virinae)
Betaherpesvirinae
•
generi (…..virus)
Cytomegalovirus
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legenda
•
•
•
•
ds = doppia elica
ss = singolo filamento
RNA + = che può funzionare da mRNA
RNA - = che può funzionare da matrice
per l’mRNA.
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Acido
nucleico
Genere
Capside
Adenoviridae
dsDNA
adenovirus
Cubico
Malattie respiratorie
Arenaviridae
ssRNA
arenavirus
Complex
Febbre Lassa
Bunyaviridae
ssRNA
elicoidale
Hantaan
Caliciviridae
ssRNA
calcivirus
Cubico
Norwalk virus
Coronaviridae
ssRNA
coronavirus
Helical
229E;
Filoviridae
ssRNA
filovirus
Helical
ebola
Flaviviridae
ssRNA
flavivirus
Cubico
Febbre gialla
Hepadnaviridae
dsDNA
hepadnavirus
Cubico
Hepatite B
Herpesviridae
dsDNA
herpesvirus
Cubico
Herpes, varicella
Orthomyxoviridae
ssRNA
ortomixovirus
Helical
Influenza
Papovaviridae
dsDNA
papovavirus
Cubico
Verruche, tumori
Paramyxoviridae
ssRNA
paramixovirus
Helical
Morbillo, parotite
Famiglia
Papillomavirus
Esempio
SARS
Famiglia
Parvoviridae
Acido nucleico
Genere
ssDNA
parvovirus
Capside
Esempio
Cubico
Cubico
Rhinovirus del
raffreddore,
poliomielite
poxvirus
Complex
vaiolo
dsRNA
reovirus
Cubico
Rotavirus
Retroviridae
ssRNA
retrovirus
Complex
AIDS (HIV),
tumori
Rhabdoviridae
ssRNA
rabdovirus
Helical
Rabbia
Togaviridae
ssRNA
togavirus
Cubico
Rosolia, febbre
gialla
Picornaviridae
ssRNA
picornavirus
Poxviridae
dsDNA
Reoviridae
Batteriogafi
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Virus
vaiolo
Virus
orecchioni
Virus
herpes
Virus
tipula
adenovirus
Palyoma virus
Virus
influenza
Virus
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poliomielite
Classificazione
• Virus a RNA ss: retrovirus (AIDS,
influenza A,B,C)
• Virus a DNA ss: epatite
• Virus DNA ds: herpes
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Classificazione
•
•
•
•
Virus animali
Virus vegetali
Batteriofagi
Virus umani.
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Classificazione
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Virus che infettano la specie umana
(cioè senza involucro)
(cioè con involucro)
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Infezione virale: fattori
• Tosse, starnuto, feci, punture di insetti,
trasfusioni, rapporti sessuali.
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Malattie virali
•
•
•
•
•
•
•
•
Verruche
Poliomielite
Vaiolo
Rosolia
Herpes
Varicella
Parotite
Raffreddore
•
•
•
•
•
•
•
•
Influenza
SARS (polmonite atipica)
Febbre tropicale
AIDS
Tumori virali
Epatite
Morbillo
Rabbia
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HIV: virus AIDS
• È un retrovirus, perché contiene RNA
• Il genoma è racchiuso in un involucro
proteico, mentre il virus è racchiuso da un
doppio strato lipidico.
• Contiene la proteina trascrittasi inversa.
• Attacca i linfociti T helper, responsabili
dell’attività immunitaria cellulare.
• Il virus muta facilmente.
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HIV: virus AIDS
• Dallo strato lipidico sporgono delle
protuberanze proteiche (proteina gp 120).
• Esse hanno il ruolo di riconoscimento e
per l’attacco della cellula bersaglio
specifica.
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Il virus HIV, AIDS
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Il virus HIV, AIDS
Rivestimento
proteico
interno (capside)
Proteine di
superficie
Strato lipidico
RNA
Rivestimento
proteico
esterno
trascrittasi
inversa
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Virus HIV AIDS
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Virus HIV AIDS
glicoproteine
Membrana lipidica
Trascrittasi inversa
RNA
proteine
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Virus HIV AIDS
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AIDS
• Sindrome = insieme di sintomi e di
malattie provocate
• Immunodeficienza = indebolimento del
sistema immunitario
• Acquisita = non presente alla nascita, non
genetica.
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Trasmissione AIDS
• Sangue
• Sperma
• Secrezioni vaginali.
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Trasmissione AIDS
1. Contagio attraverso sangue infetto:
siringhe, trasfusioni, rapporti sessuali
2. Attraverso i rapporti sessuali
3. Da madre a figlio durante la gravidanza.
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AIDS non si trasmette:
1. Attraverso saliva, tosse, starnuti, lacrime,
bacio, sudore, urina, feci
2. Attraverso donazioni di sangue
3. Punture di insetti
4. Vaccinazione.
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SARS
• Sindrome Respiratoria Acuta Grave: la
causa è un nuovo Coronavirus, mai
riscontrato fino al 2002 nell’uomo.
• Muta con facilità, è sensibile alle variazioni
di temperatura, all’igiene, alla candeggina.
• Sintomatologia: febbre, brividi, malessere
generale, dolori muscolari, cefalea,
dispnea, insufficienza respiratoria.
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