Virus - Docenti.unina

Virus
Agenti infettivi diversi da batteri, funghi o protozoi
Nel 1890 Iwanowsky e Beijerinck
estratti da piante di tabacco affette da "mosaico"
filtrazione amicrobica ( ø < di 0.45 µm)
filtrato
capace di trasmettere la malattia
Tali agenti filtrabili, non visibili al microscopio ottico, vennero
denominai:
VIRUS --> entità nociva o veleno
Dal 1935 al 1960 fu chiarita la vera natura dei virus
microscopia elettronica
particolari tecniche di colorazione
Caratteristiche Principali dei Virus
1) Entità infettive contenenti o DNA o RNA (genoma virale)
parassitismo genetico
genoma virale
app. biosintetico della cellula ospite
sintesi del virione (nuova particella virale)
2) I virioni non crescono e non si dividono (dimensioni costanti)
3) I virioni non hanno ne metabolismo ne sistemi enzimatici
4) Il genoma virale non contiene rDNA o rRNA
Struttura Generale dei Virioni
Struttura semplice e simmetrica
cristallizzazione del TMV (Stanley, 1933)
osservazione di corpi cristallini intracellulari
Componenti fondamentali
Nucleocapside
Acido nucleico
Rivestimento proteico
capside (formato da capsomeri)
Involucro membranoso
di origine cellulare
spesso provvisto di spine
Acidi Nucleici Virali
o DNA o RNA
Doppio o singolo filamento
Circolare o lineare
Genoma intero o segmentato
Virus dell'influenza --> 8 segmenti di RNA Sf.
Retrovirus --> 2 molecole di RNA Sf. Identiche
Genoma semplicemente "impacchettato" nel capside
Genoma che interagisce con il capside
PM da 2.000 a > di 200.000 bp
HIV
N° di geni da 5 a > 100 (limitata quantità di informazione genetica)
organizzazione dei geni in modo sovrapposto
differenti fasi di lettura
un gene, grande, contiene un'altro più piccolo
G+C % molto variabile (come nei batteri)
In alcuni casi in G+C % é molto simile a quello della specie ospite
Batteriofagi temperati --> lisogenia
Virus oncogeni --> trasformazione oncogena
Presenza di basi modificate (batterifagi)
fagi T pari (2.4.6) di E. coli --> 5-idrossimetilcitosina
fagi di B. subtilis --> uridina al posto della timidina
Struttura del Capside
3 differenti strutture
A) Forma a Icosaedro (20 facce triangolari, 30 spigoli, 12 vertici)
Le dimensioni sono fisse per ogni "specie" (tipo) di virus
Capsomeri: monomeri proteici costituiti da 5-6 subunità
sezione pentagonele: penton --> vertici (n° fisso = 12)
sezione esagonale: exon --> spigoli e facce
X174: solo 12 penton
virus con un exon per spigolo (30 exon + 12 penton)
virus papova: 3 exon per faccia (60 exon + 12 penton)
adenovirus:12 exon per faccia (240 exon + 12 penton)
B) Forma Tubulare (tipica dell' TMV)
Bastoncini rigidi, o ripiegati e raggomitolati su se stessi
I capsomeri sono disposti in modo elicoidale
Formazione di una struttura a cilindro cavo con numero di subunità
costante
Legami tra le subunità (aa) di una stessa spirale e tra spirali adiacenti
struttura molto strabile
Tra le subunità proteiche é localizzata una molecola di RNA
Diametro --> struttura dei monomeri
Lunghezza --> dimensione dell'acido nucleico
Viral micrographs
To the left is an electron micrograph of a cluster of influenza viruses, each about
100 nanometers (billionths of a meter) long; both membrane and protein coat are
visible.
On the right is a micrograph of the virus that causes tobacco mosaic disease in
tobacco plants
C) Virioni a Struttura Complessa
(spesso si riscontrano combinazioni della simmetria icosaedrica con quella elicoidale)
1) senza un vero e proprio capside, ma con molti rivestimenti intorno all'acido
nucleico
Virus vaccinico: poxvirus, nucleoide a forma di ciambella circondato da 2-3 strati
membranosi
2) con capside non icosaedrico e/o asimmetrico per la presenza di un'appendice
specializzata
Batteriofagi T pari di E. coli
Testa: due metà di icosaedro unite da un prisma esagonale
Colletto
Coda: stilo e guaina (contratile)
Piastra: spine e fibre
Involucri Membranosi
Sono strutture caratteristiche dei virus animali
Provengono dalla membrana citoplasmatica o nucleare della cellula ospite
Processo di gemmazione (liberazione di nuovi virioni dalla cellula infetta)
Lipidi e carboidrati --> membrana della cellula
Alcune proteine --> da geni virali
Durante la “riproduzione” del virus --> Sintesi di proteine virali
Trasporto e deposizione sulla membrana (spine) --> Zona di gemmazione
Le spine del Virus dell'influenza
HA: emoagglutinina --> attacco alla cellula ospite
NA: neuraminidase --> liberazione dei nuovi virioni dall'ospite
Sistemi di Classificazione dei Virus
Non esiste una vera e propria classificazione virale
Classificazione in base alle caratteristiche principali
Ospite che esso infetta: batteri, piante o animali
Proprietà del virione: tipo e PM dell'acido nucleico
Struttura del nucleocapside
Dimensione
Presenza di rivestimemti
Classificazione proposta da Gibbs (1966) --> CRITTOGRAMMA
Classificazione proposta dall ICTV
3 gruppi principali: virus animali, vegetali e batterici
sottogruppi: tipo di involucro
tipo di acido nucleico
Identificazione dei Virus
Per l'identificazione dell'agente infettivo responsabile di malattia
I “Postulati di Koch” devono essere soddisfatti anche nel caso dei virus
Identificazione --> metodi biologici che si basano sulle loro attività
Capacità di infettare opportuni ospiti e di causare reazioni e/o fenomeni rilevabili:
A) formazione di aree di lisi cellulare (placche) in un tappeto continuo di cellule
cresciute in piastra (agar-germi)
B) lisi massiva di cellule cresciute in sospensione
C) aberrazioni morfologiche cellulari
D) comparsa di caratteristiche lesioni localizzate
Lesioni cellulari non visibili ad occhio nudo: osservazioni al microscopio delle cellule
vive (rosso neutro)
e di quelle morte (Blu Trypan)
Virus oncogeni: foci di proliferazione
Batteriofagi: batteri--> placche
Virus animali: animali da lab. --> reazioni localizzate o generali
embrioni di pollo
colture cellulari --> placche
Virus vegetali: sospensioni fagiche su foglie leggermente lesionate, comparsa di
aree necrotiche, mosaici, ingiallimenti, tubercoli e tumori superficiali
Batteriofagi o Fagi
Esistono almeno 10 gruppi morfologici
I più studiati sono quelli provvisti di coda:
Generalmente a DNA a doppio filamento,
Privi di rivestimento membranoso
Capside a forma complessa: simmetria icosaedrica/elicoidale
Suddivisi in base alla lunghezza e alla contrattilità della coda
Fagi Tpari di Escherichia coli: coda contrattile e lunga più di 100 nm
I fagi, come tutti i virus presentano alta specificità nei riguardi dell'ospite
Recettori fagici --> tipizzazione fagica (cellule F+ e F-, anticorpi)
Il capside della maggior parte dei fagi rimane all'esterno della cellula
penetrazione del DNA virale e di eventuali proteine
Meccanismo di penetrazione del fago T4
Protezione nei confronti degli enzimi cellulari
Nucleasi cellulari = enzimi di restrizione
Presenza di basi modificate --> nel T4 idrossimetilcitosina
Alterazione o modificazione del metabolismo cellulare
Fago --> modifica del metabolismo cellulare --> nuove particelle fagiche
Degradazione del DNA cellulare --> nucleotidi--> DNA fagico
Inibizione della sintesi dell'RNA e delle Poteine cellulari
Trascrizione preferenziale (fagi a DNA):
1) Genoma virale possiede promotori più efficienti
2) geni virali "precoci" (infezione), trascritti da RNA polimerase cellulare
geni "precoci"--> RNA polimerase virale --> mRNA virali "tardivi"
Meccanismo presente nel fago T7
3) prodotti della trascrizione "precoce" si legano all'RNA polimerase cellulare
RNA polimerase cellulare modificata --> > affinità per i promotori virali
Meccanismo presente nel fago T4
4) prodotti della trascrizione "precoce" si legano ai promotori virali
promotori virali modificati --> > affinità per l'RNA polim. cell.
Replicazione virale
T4 --> DNA lineare a doppio filamento con estremità ripetute
replicazione incompleta all'estermità della forca replicativa
ricombinazione e prod. di concatameri--> genomi ridondanti
X174 --> DNA circolare singolo filamento.
produzione della "forma replicativa"
Fagi a RNA singolo filamento --> intervento della RNA replicasi
Sintesi delle proteine virali
Proteine della "fase precoce":
enzimi coinvolti nella: sintesi della DNA polimerase
sintesi dei nucleotidi
sintesi di proteine per la modifica del metabolismo cellulare
Proteine della "fase tardiva":
componenti strutturali del fago e di enzimi come il Lisozima
Fago T4: sintesi precoce di proteine che modificano RNA pol. cell.
Fago T7: sintesi precoce di RNA polimerasi virale
Fagi a RNA: genoma virale come mRNA (regolazione traduzionale)
Maturazione e rilascio dei virus
Produzione del procapside: capside vuoto o testa (virus complessi)
Riempimento con acido nucleico virale
Chiusura della struttura (impermeabilità alle macromolecole)
Nei virus complessi: teste contenenti DNA + code + fibre caudali
Introduzione del acido nucleico nel capside proteico:
molecole singole ---> capside
concatameri ---> capside pieno --> nucleasi
Infezione fagica---> lisi cellulare (dopo 30-60 min)
azione del lisozima virale sulla parete cellulare
Fagi temperati
Fagi in cui il ciclo litico é represso
La cellula che ospita un fago temperato é detta Lisogena (lisogenia)
Fagi temperati all'interno della cellula
integrazione nel genoma dell'ospite (profago)
Fago λ ---> integrazione sito specifica (tra i geni gal e bio)
Fago Mu --> integrazione casuale
liberi nel citoplasma sotto forma di plasmidi
Fago P1 --> espressione indipendente dei suoi geni
Esantema della scarlattina
Streptococchi lisogeni: virus temperato ---> sintesi della tossina
Difterite
C. diphtheiae lisogeno: virus temperato ---> tossina difterica
C. diphtheiae non lisogeno --> malattia a decorso clinico blando
Conversione lisogena: acquisizione di nuove caratteristiche, da parte della
cellula, in seguito alla lisogenizzazione
Sintesi del ciclo vitale del Fago λ
E' un fago a struttura complessa
Testa icosaedrica e coda con una sola fibra
Genoma a DNA df. con end omologhe a sf.
Infezione
Circolarizzazione
Ciclo Litico -----> lisi cellulare
Integrazione sito specifica (modello di Campbell)
Ciclo Lisogeno
Profago --> repressione della sintesi di nuove particelle virali
Cellula --> immunità al λ e ad altri fagi simili