Virus - SunHope

MICROBIOLOGIA LEZIONE DEL 23 APRILE PROF. Galdiero Anna Attico VIROLOGIA Parliamo dei virus. Sulla prima slide si legge una frase di Luria, autore di uno dei primi libri di virologia, "General Virology" , è una frase iniziale per dire che è un campo abbastanza complesso perché in realtà esattamente che cosa sono i virus non è facile definirlo, rispetto agli altri microrganismi e gli altri esseri viventi sono un po’ più complicati; è difficile perché ancora oggi c'è una grande diatriba riguardo la possibilità che i virus siano degli esseri viventi o meno, per tanti motivi, perché hanno tante caratteristiche che possono farli somigliare a quello che noi consideriamo essere vivente. Per essere vivente diamo la definizione di organismo in grado di replicarsi, quindi se si replica e produce qualcosa che è simile a se stesso allora è un essere vivente, questa è la definizione più semplice che possiamo dare di una cosa che sia vivente. I virus producono qualcosa che è simile a loro stessi, producono altri virus però non sono in grado di farlo da soli e per questo sono costretti ad utilizzare altri organismi che li ospitino, come per esempio l'uomo; utilizzando il corpo dell'essere umano, o meglio la sua entità più piccola che è la cellula, sono in grado di replicarsi. In base a questa condizione i virus vengono definiti non viventi. La questione però è complicata dal fatto che negli ultimi 5 o 6 anni sono stati scoperti dei virus nuovi che non si conoscevano prima(riportati in un piccolo capitolo nel Jawetz, nemmeno citati nel La Placa), di scarso interesse per voi perché non colpiscono l'uomo, chiamati Mimivirus; sono dei virus molto grandi che hanno un genoma 10 volte più grande di altri virus finora conosciuti e che in genere infettano delle alghe o altre organismi del genere, e hanno una serie di proteine che producono che sono molto simili, per alcuni aspetti, a quelle che ritroviamo negli organismi superiori, quindi, in qualche modo, anche i virus possono essere considerati nel mondo vivente. I virus sono talmente tanti che è complicato descriverli singolarmente, quindi la cosa fondamentale è focalizzarsi sulle cose che li rendono comuni, infatti, hanno tanti aspetti in comune che ci permettono di racchiuderli in alcuni gruppi genericamente parlando. Studiarli tutti, singolarmente, è impossibile. Secondo molti, i virus sono abbastanza recenti, in realtà non è così perché sono antichissimi, si sono evoluti con l'uomo, anzi addirittura con le specie che c'erano prima dell'uomo; venivano raffigurati già nell'antichità (mostra l'immagine di due antiche raffigurazioni); in questa prima immagine, non chiedetemi il perché, non l'ho mai capito ma è un immagine presa da un libro, dovrebbe essere "ettore rabbioso" come se fosse affetto probabilmente da una malattia virale che si chiama rabbia; l'altra è abbastanza significativa perché mostra un reperto egizio in cui si vede un uomo con una gamba più piccola, questi sono i postumi di un'altra infezione virale che si chiama poliomelite; questa condizione all'epoca era considerata come il tocco degli dei, chi ne era affetto era un privilegiato. I virus inoltre sono sempre stati utilizzati per fare qualcosa, tutto quello che esiste nel mondo microbico può essere utilizzato per produrre qualcosa. Questo non è un campo che vi interessa, è più inerente alle biotecnologie, però giusto per avere un'idea facciamo qualche esempio. (Mostra l'immagine di tulipani) Questi sono tulipani, sono striati perché infetti da un virus che è il virus del mosaico del tulipano. I virus colpiscono tutti gli esservi viventi, le piante, gli animali, gli uomini e possono arrivare ad infettare anche i batteri. Il virus che infetta i tulipani causa delle lesioni necrotiche sulla superficie di questi petali per cui diventano striati, e questa peculiarità faceva si che questi tulipani venissero pagati parecchio; i coltivatori allora, senza conoscerne il reale motivo, li coltivavano vicino agli altri, quindi se alcuni di questi fiori Scaricato da www.sunhope.it
diventavano striati, loro ne facevano crescere altri vicino a questi e così anche questi diventavano striati; si trattava quindi di utilizzo di un virus in maniera inconsapevole. La cosa importante è che mentre per tutti gli altri microrganismi la strada è stata più agevole, per quanto riguarda i virus è stata più complicata. (Fa vedere una tabella indicativa) Parecchio tempo fa, 1830‐1840, i primi microrganismi che venivano identificati, come è facilmente immaginabile, erano i funghi, perché essendo i più grossi si vedevano facilmente, così come i batteri e alcuni parassiti; bisogna arrivare a circa la fine dell'800 inizio '900 per l'identificazione dei primi virus, ma in realtà dopo ben 40 anni il numero di virus che si conosceva era comunque molto basso; negli anni '30‐'40, durante la seconda guerra mondiale, i virus conosciuti erano pochissimi, una ventina, mentre erano già state identificate tantissime specie batteriche. Si conoscevano pochi virus per una motivo molto semplice, perché sono più piccoli, sono invisibili, anche al microscopio ottico. Per vedere i virus bisogna utilizzare strumenti più sofisticati come il microscopio elettronico. Ricordate circa una decina di anni fa, all'inizio del 2000, di quell'epidemia chiamata Sars? Questa malattia fu scoperta perché un famoso medico italiano, ora scomparso, Carlo Urbani si trovava da anni in Estremo Oriente e prestava qui servizio ed era un infettivologo; questo medico si rese conto ad un certo punto che esistevano dei casi particolari di questi pazienti che arrivavano in ospedale con una malattia respiratoria e all'inizio si pensava fosse una malattia dovuta a qualche variante del virus influenzale. Questo medico andò a visitare questi pazienti e, non so come, si rese conto che c'era qualcosa che non andava e che in realtà si trattava di una malattia diversa, che non era un virus influenzale; cominciarono a fare tutti i test per identificare il virus influenzale e non trovarono niente. Il medico notò che avevano un decorso particolare e che i pazienti alla fine morivano. Si mise a trattare questi pazienti e fu il primo a fare i primi prelievi di questi pazienti e poiché aveva sospettato fosse qualcosa di diverso li mandò negli Stati Uniti per farli analizzare, li mandò ad Atlanta. Ad Atlanta c'è un centro importante, il CDC, dove analizzano tutti i virus particolari. Mandò lì questi virus, poi dopo si ammalò e morì dopo qualche settimana. Subito dopo la sua morte si scoprì che aveva identificato un nuovo virus, che era un coronavirus particolare, quindi si trattava di una famiglia di virus conosciuta, i coronavirus appunto, però era un nuovo agente virale, fino a quel momento non identificato. Come hanno fatto ad identificarlo? Al microscopio elettronico. Il microscopio elettronico ti permette di osservare un virus, di osservare come è fatto, quindi la morfologia, la forma, l'estetica, è questa una cosa che non puoi fare con il microscopio ottico. Oggigiorno non viene utilizzato il microscopio elettronico per fare una diagnosi di infezione virale perché ci vuole personale capace di utilizzarlo, perché non è facile usare un microscopio elettronico, perché ci vuole tempo; è più facile quindi, per fare diagnosi, fare qualsiasi altra cosa che un laboratorio ci permette, quindi innanzitutto ci sono tutte le indagine sierologiche, questo che significa?significa che se io so che quel virus può avere quel tipo di antigene allora la persona infetta avrà probabilmente quel tipo di anticorpi specifici per quell'antigene e quindi si fa mediante indagine sierologica, cioè sul sangue, però posso farlo se io ho il materiale di laboratorio adatto, nel senso che se voglio andare a ritrovare quell'anticorpo devo avere un sistema che mi permette di riconoscere specificamente mediante una reazione antigene‐anticorpo quel tipo di microrganismo, ovviamente se il virus non lo conosco non ce l'ho il materiale. Anche per quanto riguarda la PCR, la biologia molecolare nel senso più ampio del termine, tutte le altre varie tecniche che possono essere utilizzate, io comunque qualcosa lo devo conoscere, per esempio il tipo di proteine che produce, devo sapere il genoma di questo microrganismo, perché se conosco il genoma posso fare dei primer adatti per identificarlo. Nella PCR, conoscendo il genoma, posso disegnare dei primer specifici per cui io amplificherò quella cosa, dopodiché io so che dall'uno all'altro passano tot numeri di basi, me lo vado a vedere su un gel e deve corrispondere la grandezza di quel pezzettino che mi sono amplificato con quello che in teoria io conosco del suo genoma. Ovviamente se io non lo conosco perché è un virus non comune non lo posso fare, allora in questo caso si torna al microscopio elettronico,che è l'unico strumento che ti permettere di iniziare a fare una identificazione di un virus. Nel caso in cui uno si trovasse davanti una Scaricato da www.sunhope.it
malattia sconosciuta, quindi un virus sconosciuto, è in questo caso che si utilizza il microscopio elettronico, proprio perché permette di vedere come è fatto e in base a questo già possiamo dire secondo noi quale tipo di virus può essere,ma in che termini possiamo farlo??? Facciamo un esempio banale, prendiamo in considerazione i virus erpetici per esempio, posso dire se si tratta di un Herpes virus simplex di tipo 1, di tipo 2, se è un varicella Zoster, un citomegalovirus, un Epstein‐Barr etc..?no, posso solo dire appartiene a questa famiglia, il che però limita comunque il mio campo di azione. Quindi il microscopio elettronico serve per indirizzare in maniera più appropriata la diagnosi quando siamo in presenza di un agente sconosciuto, questa è una cosa che capita raramente, a voi probabilmente non capiterà mai di dover fare ricorso a questa cosa, però allo stesso tempo non è una cosa assurda, inesistente, perché per esempio al dottor Carlo Urbani è capitato. Visto che è raro, in laboratorio non si fa normalmente, però rimane l'unico strumento utilizzato in quel caso. Se questi virus non si potevano vedere perché non c'erano i microscopi elettronici come hanno fatto 2 secoli fa, fine 1800‐inizio 1900, a dire questa cosa è un'altra cosa, non è un batterio o un fungo?innanzitutto perché non lo vedevano e quindi non poteva essere un batterio o un fungo, seconda cosa avevano imparato ad usare i filtri. Nel caso ci fosse qualcosa contaminato da batteri i filtri venivano usati a mo' di setaccio, ovviamente utilizzavano filtri molto piccoli, con dei buchi molto piccoli, i cosiddetti filtri per batteriologia e ne esistevano di tutti i tipi all'epoca. Ivanovski nel 1892 e Beijerinck 1898 fecero entrambi lo stesso esperimento, in pratica avevano un estratto che secondo loro conteneva qualcosa di infettante, lo passarano all'interno di questi filtri, raccolsero il liquido sotto, in cui non potevano esserci batteri, lo misero sotto nuove piante, perché stiamo parlando di virus delle piante, e videro che le piante si infettavano lo stesso, e così loro lo chiamarono contagium vivum fluidum, perché era qualcosa di vivo, secondo loro, contenuto in questo liquido. In realtà negli stessi anni, questi altri due signori molto conosciuti osservarono anche che l'agente causale dell'Afta epizootica, l'infezione dei bovini, era in grado di passare attraverso questi filtri. Sulla testa di uno spillo possono esserci 500milioni di virus, quindi tantissimi. (Fa vedere delle immagini) queste sono immagini da microscopio elettronico, sono facilmente identificabili le differenze , il primo è un batteriofago, il secondo un virus del mosaico del tabacco, il terzo il virus della rabbia, il quarto il rotavirus. Vi ho messo questi quattro perché è molto evidente la differenza,sono tra quelli più riconoscibili, il batteriofago sembra un ragnetto con la testa più grande sopra, il virus del mosaico del tabacco è un bastoncino rigido, infatti molti virus delle piante sono strutture molto più rigide rispetto a quelle degli animali e degli uomini che invece hanno una struttura molto meno rigida. La terza immagine è il virus della rabbia, abbastanza caratteristico perché è tagliato dietro ed ha una punta affusolata, quindi vedete una struttura che può sembrare un proiettile o una supposta come preferite. La quarta immagine è un rotavirus, quindi si presenta tondo, molto piccolo. I primi virus umani. Non fu facile definire i primi virus umani. Si sapeva qualcosa della febbre gialla, se leggete per esempio i libri di Salgari ci sono un sacco di storie di pirati che spesso si trovano in luoghi del mondo poco conosciuti all'epoca, che lui stesso non aveva mai visto, e in cui descrive casi di febbre gialla e ogni volta è causata da qualcosa di diverso, da qualche fantasia diversa che magari in quel momento era più in voga, e stiamo parlando di fine '800 più o meno, e quindi la febbre gialla era una malattia già conosciuta. Fu Carlos Finlay a scoprire che questa febbre gialla era dovuta ad una zanzara, che era necessario il morso di una zanzara per potersi infettare e contrarre la malattia, alla fine del '900. Iniziarono quindi a capire una serie di cose. Era complicato però, perché non era possibile manipolare questi virus, nel senso che mentre i primi che abbiamo visto, come quello del mosaico del tabacco, infettavano le piante e quindi loro prendevano le piante e lavoravano su queste e non si infettavano loro stessi ‐e questa già è una cosa importante‐ con i virus umani era invece molto più complicato. Nel 1918 ci fu una pandemia importantissima, la Spagnola del 1918, che era semplicemente un'influenza H1N1 come l'ultima che Scaricato da www.sunhope.it
abbiamo avuto, quella dei maiali; fu un'epidemia in cui ci furono almeno 40 milioni di morti, ma soltanto parecchi anni dopo, nel 1933, il virus venne isolato per la prima volta in animali che erano dei furetti; con il tempo dai furetti riuscirono ad infettare i topi, prelevando dai topi, sempre a distanza di molto tempo, riuscirono ad infettare le uova embrionali di pollo, cioè le uova in cui c'è l'embrione del pulcino dentro. Il virus dell'influenza cresce, infatti, agevolmente nella cavità allantoidea; quando rompete il guscio di un uovo è visibile una prima membrana attaccata al guscio, si tratta di cellule su cui possono crescere determinati tipi di virus, poi ci sono una serie di membrane che separano determinati spazi, la cavità allantoidea è uno di questi spazi. Ancora oggi per molti vaccini dell'influenza vengono utilizzate le uova embrionali di pollo, recentemente, parliamo degli ultimi 10 anni, vengono utilizzate anche delle colture cellulari ma prevalentemente viene utilizzato questo sistema delle uova identificato quasi 100 anni fa ormai. Quindi i primi virus vengono scoperti e qual è il fatto fondamentale di questi virus? Il fatto fondamentale che dovete ricordare è che sono dei parassiti obbligati. Però anche i batteri sono parassiti obbligati, cioè sono obbligati a parassitare, quindi sfruttare un ospite per nutrirsi, si parla di parassitismo nutrizionale; nel caso dei virus il concetto è diverso perché è difficile definirli, perché non vivono e non muoiono e non devono nutrirsi, non hanno bisogno di mangiare, hanno bisogno di un apparato biosintetico di un altro per potersi replicare, quindi si parla di parassitismo genetico. Ora trattiamo un punto fondamentale che ha permesso che tutto quello che conosciamo sui virus possa essere stato studiato. Quella che vedete nell'immagine è la foglia di tabacco. Si parla di mosaico del tabacco perché si forma una specie di mosaico, con macchie più chiare e più scure, la maggior parte dei virus delle piante causa questo perché c'è la morte delle cellule che fanno parte di quella foglia che pertanto si scuriscono; quasi tutti i virus delle piante vengono chiamati "mosaico di qualcosa" della pianta relativa nella quale causano questa condizione. Se prendi la pianta infetta e fai un estratto acquoso di quella pianta, prendi una pianta non infetta, ci versi sopra l'estratto avremo che si sviluppa la stessa sintomatologia, cioè lo stesso tipo di macchie, cosa rappresentano quelle macchie? Rappresentano la morte delle cellule. La cosa importante è quella frase che leggete (sulla slide) che dice che il numero delle lesioni necrotiche è proporzionale alla quantità dell'estratto; quindi se prendo l'estratto di una pianta infetta e ne verso una goccia su un'altra pianta avrò qualche macchiolina, oppure devo lasciarla molto tempo per avere molte macchie. Se, invece, prendo tutto l'estratto della prima pianta e lo verso su di un'altra pianta io avrò tante macchie,quindi è proporzionale alla quantità di estratto. Questo è fondamentale perché significa una cosa ovvia attualmente, cioè che all'interno di quel liquido c'è un certo numero di particelle infettanti, quindi più particelle infettanti ci metto più creerò infezione nella pianta, questo che ci permette di fare? Ci permettere di quantificare, questo è il presupposto di base di quello che noi oggi chiamiamo titolazione. La titolazione non so se riusciremo a farla per questo ne accenno adesso prendendo spunto da questa diapositiva. La titolazione è un metodo che ci permette di vedere che in un determinato campione ci sono tot numero di particelle virali. Così come vi ho spiegato per i batteri, anche per i virus è lo stesso, cioè posso misurare diversamente a seconda di quello che devo misurare. Nella maggior parte dei casi a me interessa misurare quante particelle virali infettanti ci sono, non mi interessa sapere se ci sono delle particelle che non sono in grado di infettare perché tanto non me ne accorgo. Se nel mio preparato ci sono solo particelle non in grado di infettare non me ne accorgo proprio e quindi mi interessa solo sapere quali sono quelle infettanti, il che non vuol dire che è lo stesso identico numero di quelle presenti, perché quelle presenti parzialmente possono essere infettanti e parzialmente possono non essere infettanti, per cui io posso misurare diversamente. Come faccio a misurare quelle infettanti rispetto a quelle non infettanti? Se vi ricordate quello che abbiamo detto riguardo i batteri, il metodo è diverso, ma il concetto è lo stesso. Allora, per misurare il numero totale di particelle che io trovo all'interno del mio preparato ricorro alla titolazione fisica, che significa andare a guardare il preparato al microscopio elettronico, quindi lo guardo, ci metto un Scaricato da www.sunhope.it
qualcosa che mi serva da riferimento, in genere si usano delle particelle di lattice o di altro, per cui io ho un confronto numerico e vado fisicamente a contarle e avrò un certo numero; se poi vado a fare una titolazione biologica vedrò solo quelle particelle che possono infettare e in quel caso i due numeri(quello della titolazione biologica e di quella fisica) possono essere completamente diversi. In realtà credo che questi siano studi che non vengono fatti quasi più, perché in realtà alcuni virus hanno una determinata struttura e se c'è qualcosa che non va in questa struttura non funzionano, per cui, durante la replicazione di un virus, ci sarà un certo numero, a volte anche abbondante, di particelle che sono inattive, che non sono in grado di infettare altre cellule, questo significa che magari puoi avere al microscopio elettronico per esempio 100 particelle ma solamente 20 di loro sono in grado di infettare, quindi solo il 20% di quello che viene prodotto da quel tipo di virus, all'interno di quel tipo di sistema, è in grado di infettare altre cellule. Altre volte, invece il rapporto è molto più vicino, 80 particelle infettanti su 100 per esempio, quindi varia molto. Ovviamente a voi, dal vostro punto di vista di infettivologi medici, interessa sapere il numero delle particelle infettanti e quindi esiste la titolazione biologica. Se noi abbiamo un virus e vogliamo sapere il titolo di questo virus, in modo tale da essere sicuri di quelle che sono capaci di infettare altre cellule, dobbiamo fare una prova biologica; la prova biologica è una titolazione su un qualcosa che è suscettibile all'infezione, quindi colture cellulari. Si prendono le colture cellulari, vado ad infettare queste cellule e qual è il presupposto di base?c'è una serie di calcoli ma penso che a voi non faccia molto piacere vederli e quindi vi dico il concetto di base. Il presupposto di base è che ogni singola particella virale è in grado di infettare una cellula, dopo aver infettato una cellula, in base alla tecnica che io andrò ad utilizzare, questa cellula produrrà dei virus, i quali virus usciranno dalla cellula e infetteranno le cellule a fianco. È chiaro che per fare questo devo limitare le possibilità di spostamento del virus all'interno del mio sistema, che sarà un sistema fatto di cellule in genere adese ad una superficie, cioè sulla base della piastra e immerse in un liquido, quindi io tenterò di far in modo che questo liquido diventi meno liquido, più viscoso, in modo che quello che esce dalla cellula non si allontani ma vada ad infettare le cellule a fianco. Man mano che passano i cicli di infezione, l'infezione si allargherà, dopo un X periodo di tempo, che varia moltissimo a seconda del virus che stiamo analizzando, succederà che tutte le cellule, se si tratta di un virus litico, cioè che uccide la cellula, andranno incontro a morte, si liseranno. Quindi se vado a fissare le cellule alla piastra e vado a colorare avrò un buco perché le cellule sono morte e nel momento in cui ho passato un liquido sopra per la fissazione i residui di queste cellule morte sono scivolati via e quindi mi è rimasto un buco, cioè la plastica, che non verrà colorata; quel buco lo chiamo placca, avendolo chiamato placca, il mio presupposto per la titolazione biologica è che ogni placca è generata da una particella infettante, quindi se ogni placca è generata da una particella infettante, io conto quante placche ho nella mia piastra, mi faccio tutti i calcoli, quali calcoli devo fare?avrò utilizzato delle diluizioni seriali come nel caso dei batteri, quindi devo fare il calcolo delle diluizioni, devo guardare che cosa ci ho messo e posso fare un rapporto tra il numero di unità formanti placca per ml. Il presupposto qual è?è che ogni placca è generata da un singolo virus che è entrato in quella cellula. Ma me lo dice qualcuno che veramente è entrato un solo virus in quella cellula?non lo posso sapere. Allora qual è il metodo affinchè sia statisticamente valido questo ragionamento? Se io ho un milione di cellule adese ad una superficie e ci metto un milioni di virus, in teoria potrei dire ho messo un virus per ogni cellula, è reale questa cosa?altamente reale,nella maggior parte dei casi molte cellule saranno infette da 2,3,4,5 virus contemporaneamente e ci sarà una porzione limitata di cellule in cui il virus non è proprio entrato ma che si infetterà come conseguenza, non originariamente. Se io metto un milione di virus su un milione di cellule io non posso vedere niente perché avrò tutto infetto, anche se alcune cellule saranno infettate da più virus e altre da nessuno. Se io invece di un milione ci metto 100mila virus in teoria 1 cellula su 10 dovrebbe essere infetta da un singolo virus, anche in questo caso posso esserne certo?no, perché avrò anche qui, è statisticamente studiato, alcune cellule infette da 3,4 virus contemporaneamente e molte altre in cui non ne entra nessuno. Se invece di 100 mila, ne metto 10 Scaricato da www.sunhope.it
mila?allora lì iniziamo già a ragionare diversamente, perché in tal caso la probabilità che tutti i virus vadano nella stessa cellula è più limitato. Se invece di metterne 10 mila ne metto 1000 questo sarà ancora più limitato, perché mille vuol dire 1 su 1000 cellule, quindi la probabilità è più elevata e il presupposto che ci sia un virus per placca è più realistico. Quindi ogni volta che devo fare una titolazione del genere devo fare una serie di diluizioni(?) scalari fino ad arrivare a quella che mi dà un numero che più o meno può essere non al 100% ma comunque attendibile per poter dire che un virus ha causato una placca, e quindi mi posso fare il calcolo di quante particelle infettanti ho in quel campione. Il tutto parte da questa cosa che vedete qua(penso intenda l'immagine della foglia di tabacco con il mosaico ) che è semplicemente la possibilità di quantificare quello che c'è dentro il nostro campione in base al numero delle macchie, cioè la proporzionalità dell'infezione. Un'altra cosa importante è perché i virus delle piante?perchè era facile, si prendeva la pianta e si infettava. Come bisogna fare per quanto riguarda virus umani invece?inizialmente c'erano gli ospiti umani volontari, volontari per modo di dire perché si trattava in genere di carcerati, prigionieri etc, fino a non molto tempo fa. Recentemente ho letto che, non ricordo in quale paese del Sud America forse Perù, fino agli anni '70 conducevano esperimenti sulla sifilide con la popolazione delle carceri, cioè infettavano volontariamente i carcerati per vedere come evolveva la sifilide nell'uomo. La cosa ovviamente era segreta, gli interessati non ne erano a conoscenza, si trattava di spionaggio microbiologico forse. In molti posti probabilmente queste cose accadono ancora. Però nell'antichità era molto più frequente, perché la cosa più ovvia era prendere i carcerati, prendere persone che non avevano nessuno,persone che in cambio di poco si prestavano per farsi infettare. In alcuni casi l'infezione era da parte di un virus che non provocava niente di grave ma in altri casi si trattava di cose più gravi. Il passaggio fondamentale avviene nel 1930, quando Max Theiler riuscì ad infettare i topi con il virus della febbre gialla, da questo tipo di sperimentazione ne è derivato un vaccino vivo attenuato che è considerato ancora oggi uno dei più sicuri ed efficaci che siano mai stati fatti. Un'altra caratteristica fondamentale dei virus è quella di essere specie‐specifici, cioè hanno un tropismo molto spinto , il che non vuol dire che non possiamo prendere un'infezione da un animale, però molti virus infettano quasi esclusivamente quel tipo di specie, soprattutto in quel tipo di specie causano quel tipo di sintomatologia. La differenza non è ovvia però c'è, una cosa è l'essere suscettibile all'infezione, nel senso che il virus può penetrare nell'organismo e limitatamente replicarsi senza provocare nessun sintomo, ed un'altra cosa è causare una sintomatologia, una malattia che è segno della distruzione di qualcosa, cioè di un evento in cui quel determinato tipo di cellule colpite o soffrono o sono distrutte, e se vengono distrutte si crea qualche danno a carico di un tessuto che si rispecchia in un danno dell'organo e quindi dell'organismo fino alla morte dell'organismo stesso; tutta questa successione di queste cose è graduale, non è immediata, non è che il virus entra e l'organismo subito muore, non è così, il virus entra e può anche essere che non fa niente. In base a questo noi diciamo che i virus sono molto specie specifici, perché per replicarsi adeguatamente, per dare dei danni hanno bisogno di quella specie, se l'organismo è l'organismo da cui il virus proviene allora sicuramente provocherà dei danni. È ovvio che sono più complicati da studiare rispetto ai batteri perché i batteri li cresciamo su qualsiasi cosa, basta dargli nutrienti adeguati, li puoi crescere su cose che sono inerti, un terreno, una patata, mentre i virus hanno bisogno di qualcosa di vivente e convivere con questa cosa vivente per poter sfruttare le sue proprietà biosintetiche, quindi la cosa più ovvia è che, se abbiamo un virus umano, dovremmo utilizzare delle cavie umane per poter capire cosa fa questo virus. Quello che è stato fatto negli ultimi 50‐60 anni è stato proprio trovare dei modelli animali nei quali questi virus umani possano replicarsi agevolmente e quindi mimare quel tipo di malattia che mi interessa. Non è però così ovvio e facile, in alcuni casi ci sono ancora oggi dei virus che non siamo in grado di coltivare in vitro o in altri modelli animali, quindi non possiamo studiare esattamente cosa fanno. Quindi le cellule animali come ospite di questi virus sono di importanza fondamentale. Sapete cosa sono le linee cellulari?la cosa più ovvia è prendere un organo, Scaricato da www.sunhope.it
andare a separare le cellule che lo compongono con gli enzimi , dopodiché le possiamo mettere in determinati terreni per farle crescere e queste si dividono. Quindi noi possiamo coltivare idealmente qualsiasi nostro organo o organo di animale, possiamo avere una coltura primaria specifica di qualsiasi organo, quindi, se so che quel virus colpisce quel tipo di organo, io ho buone probabilità che quel virus, messo in una coltura di quel tipo di cellule che io mi sono preparato, vada ad infettare quelle cellule, ma come le faccio a prendere?in genere viene sacrificato l'animale, cioè si uccide e si preleva il pezzo. Molte linee cellulari derivano anche dall'uomo,molte sono state prese da persone che se ne andavano, molte sono state prese da pezzi tolti per qualche motivo in seguito ad operazioni chirurgiche. Il virus va in questa cellula la infetta e io posso studiarlo, però queste cellule fatte in questo modo che fanno?io le ho cresciute prima di infettarle,sono diventate un certo numero, me le vado a prendere e vado a fare la stessa cosa che avevo fatto a partire dall'organo, cioè ci metto gli enzimi, tipo la tripsina per separarle, me le metto in due piastre diverse, queste crescono ancora, riempiono le piastre, poi lo faccio ancora, prendo queste due piastre le divido ancora fino a che queste cellule cominceranno ad agglomerarsi tra di loro, cresceranno l'una sull'altra, cominceranno a crescere male, a morire, perché?perchè tendenzialmente derivano da quel tipo di organo e sanno che hanno una vita limitata, detto banalmente. Qual è il trucco?quella che vedete là è la linea cellulare HELA, sapete cos'è? Queste cellule sono cellule di un tumore dell'utero di una donna morta intorno ai 35 anni negli anni '50 e oggi tutti i laboratori hanno queste cellule che derivano dal tumore di questa signora. Il tumore fu prelevato, le sezioni furono conservate e da quelle sezioni sono uscite queste cellule che sono in grado di replicarsi indefinitamente nel tempo. Quelle primarie di cui parlavamo prima, dopo 2,3,4 io devo buttarle e prelevare di nuovo l'organo, facciamo l'esempio di una linea cellulare di topo, io devo prendere un altro topo, ucciderlo e iniziare dall'inizio. Invece, queste cellule,provenienti da un singolo tumore, vengono passate in laboratorio e non vanno mai incontro a quel tipo di meccanismo che è quello di riformare l'organo originario, perché tutte le cellule conservano una memoria di quello che erano. Il 99% dei laboratori di carattere biomedico, sia in Italia che nel mondo, utilizza le cellule Hela(il nome Hela deriva dal nome e cognome della signora da cui è stato prelevato il tumore), in questo modo in tutto il mondo è possibile avere a disposizione queste cellule per poter coltivare dei virus, e questo ha fatto in modo che molti virus potessero essere coltivati, negli anni 50 e 60 questa cosa permise lo sviluppo della virologia. Da questo in poi, grazie al microscopio elettronico e alla possibilità di coltivarli e quindi studiarli, fu possibile scoprire un sacco di virus. Per esempio, nel 1949 ci fu per la prima volta la propagazione del virus della poliomelite su colture cellulari e pochi anni dopo, 5‐6 anni dopo, ci fu il primo vaccino per la poliomelite, che era un vaccino,questo di Salk, che era cresciuto su queste colture cellulari. Questo virus della poliomelite viene coltivato in colture cellulari non di uomo ma di scimmia, di rene di scimmia, ora che succede? Abbiamo detto che i virus sono fortemente, non totalmente, ma fortemente specie‐specifici, è vero che noi siamo molto simili alle scimmie però si tratta di un'altra specie, allora nel coltivare questo virus sulle cellule di rene di scimmia, dopo vari passaggi su queste cellule, il virus della poliomelite umano man mano diviene sempre più in grado di infettare agevolmente queste cellule di rene di scimmia, le infetta molto bene. Non so quali erano i criteri logici dell'epoca, ma questo signore si chiese "cosa fa in altri tipi di cellule, in altri organismi?" e si rese conto che non infettava egualmente bene e poi tornando all'uomo, con colture cellulari probabilmente, si vide che quel virus non era più in grado di infettare le cellule umane. In quel modo si è creato un vaccino, perché? Perché prendo una dose di quel virus coltivato all'interno di cellule di rene di scimmia, che hanno quindi perso la capacità di infettare le cellule umane, infetto l'uomo e quindi che cosa ottengo?ottengo una limitata replicazione, non è che non entra nella cellula, perché se non entrasse proprio in nessuna cellula non otterrei niente, invece, quando noi diciamo che ha perso la capacità infettante vuol dire che ha perso la capacità di infettare in quella quantità, in quella modalità tale da diventare patogeno, però riesce comunque a entrare e a replicarsi limitatamente e quel poco di Scaricato da www.sunhope.it
replicazione che riesce ad ottenere è in grado di stimolare eventualmente una risposta immunitaria dell'organismo che permette di chiamare questa cosa che è stata fatta vaccino. Torniamo al concetto di specificità. La specificità è per le cellule, è per il tessuto, per l'organo, per la specie. Ma a cosa è dovuta questa specificità? Perché il virus perde quella per l'uomo ed acquista quella per la scimmia?perchè si adatta, quindi ci sono delle mutazioni, qualcosa che avviene nel virus e cosa può essere che avviene?2‐3 cose fondamentali. Una cosa fondamentale è proprio la capacità di interazine tra la cellula e il virus, cioè il virus per poter interagire con la cellula ha bisogno di riconoscere la cellula e quindi attaccarsi a quella cellula. Ci sono una serie di studi che dimostrano che esistono una serie di molecole che si trovano sulla cellula e altre che si trovano sul virus che interagiscono tra di loro, i famosi recettori, c'è qualcosa recettoriale, chiamiamola così, che permette questa adesione, poi ci sono una serie di meccanismi che permettono la vera e propria infezione della cellula e poi c'è qualcosa all'interno della cellula che permette un' adeguata replicazione di quel virus. Quando il virus è costretto a vivere in un contesto dove non dovrebbe vivere, tipo cellule di rene di scimmia, eventualmente subisce delle modifiche, alcune di queste modifiche gli permetteranno, se tutto coincide, di infettarle bene e quindi crescere agevolmente in queste cellule, poi se contemporaneamente perde la capacità di infettare le cellule dell'uomo allora abbiamo fatto un vaccino. Quindi in grossa parte questa specificità è dovuta alle interazioni recettore‐
antirecettore. Le proprietà specifiche dei virus sono: ‐sono parassiti intracellulari obbligati; ‐ il genoma virale può essere DNA o RNA; ‐all'interno della cellula il genoma virale viene replicato e dirige la sintesi sfruttando tutti quei sistemi, quegli enzimi e quelle strutture che si trovano all'interno della cellula, per fare altri virus, o meglio per fare altri componenti virali; ‐ la progenie virale infettiva, i virioni, è formato dall'assemblaggio di tutti questi pezzi che sono stati fatti. Nel momento in cui sono maturi, quindi tutto è andato nel modo giusto e si è formato un nuovo virus, allora diventano infettanti, finché non sono così non sono infettanti, devono maturare, cioè devono andare incontro ad una serie di processi biochimici che gli permettono di essere completi ed in quel momento divengono infettanti. Che cosa contengono questi virus? Contengono 3 o 4 cose, sono molto semplici come strutture, sono molto semplici come componenti base. Contengono il genoma che può essere DNA o RNA, contengono alcune molecole proteiche, cioè proteine, alcune di queste proteine possono essere glicosilate, a volte contengono dei lipidi. Quindi un virus è fondamentalmente DNA o RNA, avvolto da alcune proteine, oppure avvolto da alcune proteine glicosilate, oppure avvolto da alcune proteine miste a lipidi, quindi è molto semplice, non ha niente di particolare. Tutte queste proteine servono principalmente a proteggere il genoma, in modo che non venga distrutto da agenti esterni, formano una serie di rivestimenti, servono semplicemente a rivestirlo per proteggerlo. Dall'interno all'esterno abbiamo: ‐ il genoma, DNA o RNA; ‐ un rivestimento proteico formato da uguali subunità che vengono chiamate capsomeri ,che formano il capside; ‐ un ulteriore rivestimento proteico a volte definito matrice ma ci sono anche altri modi per definirlo; ‐un ulteriore rivestimento esterno formato da un doppio strato di lipidi e glicoproteine; sono lipidi, all'interno dei lipidi eventualmente ci sono delle glicoproteine. Quindi abbiamo un rivestimento proteico, atri rivestimenti proteici e a volte, quindi non sempre presenti, un rivestimento lipidico e proteico, chiamato pericapside, envelope, membrana del virus e in tanti altri modi. Quindi sono semplicemente una serie di involucri. Scaricato da www.sunhope.it
Il professore mostra un elenco di virus e fa leggere il nome del primo e dell'ultimo virus che sono Abadina virus e Apochemia. Da "Aba" ad "Apo" ci sono 4 colonne di almeno 30‐40 nomi, tantissimi virus quindi. Secondo voi quando faremo l'esame posso prendere questa tabella e tutte le 150 che seguono con tutti i nomi dei virus e ne scelgo uno a caso e vi chiedo che cos'è?!?non è possibile chiaramente. Vi sto facendo vedere questa cosa per farvi vedere la complessità. Sono migliaia i virus attualmente conosciuti, il vantaggio è che hanno tante cose in comune a gruppi di loro, allora quello che facciamo fondamentalmente è riuscire a capire a che cosa appartengono e come si comportano. 40 mila virus isolati, divisi in 3 ordini, 73 famiglie, 287 generi, 1950 specie…tanti. Ci sono 10^6 virus per mL di acqua di mare, di cui la maggior parte sono sconosciuti, quindi questi numeri sono piccoli rispetto a quelli che potrebbero essere se noi fossimo in grado di identificare tutti i virus esistenti sul pianeta Terra. Quindi una cosa fondamentale è come organizzare tutti questi virus in una classificazione in base alla quale noi siamo in grado sia io di capirvi, sia voi di spiegarmelo, e che permetta di descrivere i virus principali di interesse umano. I virus principali di interesse umano devono essere collocati in una classificazione che vi piace, e in base alla quale sia possibile estrapolare i concetti chiave. A me non interessa sapere, per esempio cosa fa l'Abadina virus, a me interessa sapere la famiglia a quale questo virus appartiene che cosa ha. Dovrete imparare come selezionare le cose e come imparare le cose a seconda della famiglia, in questo modo riduciamo molto. Che cos'è una classificazione?sembra una cosa stabilita da qualcuno e che tale deve essere. La classificazione non è una cosa precisa, non ha un significato preciso. Noi classifichiamo le cose in base al nostro interesse momentaneo. Se io avessi tante diapositive in cui ci sono cose molto piccole da vedere, io prima ancora di iniziare a fare lezione, chiederei a tutti quelli con gli occhiali di sedersi davanti e a tutti quelli che ci vedono bene di sedersi dietro, in questo modo vi ho classificato "cecati e vedenti", vi ho classificato per poterne fare un utilizzo. Allo stesso modo, se noi oggi volessimo organizzare una seduta di ballo a coppie, io non potrei dire iniziate a ballare così come state, ma devo formare coppie uomo‐donna e quindi direi a tutti gli uomini di disporsi da una parte e dall'altra parte della stanza tutte le donne, in questo modo io vi ho classificato in base ad un altro criterio, cioè in base al sesso. Facciamo un'altra ipotesi: io oggi sono venuto e mi sento pieno di pidocchi e quindi chiedo a tutti quelli cha hanno i capelli corti di stare lontani, quindi vi divido in questo caso tra quelli che hanno i capelli e quelli che ne hanno di meno. Il concetto è sempre lo stesso, io vi posso classificare in centomila modi diversi ma sempre in base allo scopo che io mi sono prefisso. Ora vi faccio vedere che i virus li posso classificare in maniera diversa. Innanzitutto in base a DNA e RNA, in base a come sono fatti, semplicemente perché io voglio osservarli e dire tutti quelli che hanno questa forma li metto di qua e tutti quelli che hanno quest'altra forma li metto da quest'altra parte, oppure posso classificarli in base a se hanno o meno quella famosa membrana lipidica di cui parlavamo prima intorno. In quale caso possiamo usare questo tipo di classificazione,quella che li classifica in quelli che hanno o non hanno la membrana all'esterno?nel momento in cui per esempio prendo uno e gli sbatto la testa nel muro ovviamente si fa male perché ha una struttura rigida, ossea etc etc quindi se sbatte contro una cosa più dura si fa male; se io prendo una palla e la lancio contro il muro, la palla torna indietro ma comunque non si fa male, uno perché non è vivente, secondo motivo perché è fatta di gomma. Allora come fa un virus con una cosa mobile come una membrana ad entrare in una cellula rispetto ad una cosa rigida come una struttura proteica?sono due strutture completamente diverse, ma entrambe interagiscono con la cellula che è la stessa, il muro è lo stesso. Pur interagendo con la stessa cosa io ho però due entità diverse,quindi, per studiare e capire come eventualmente entrano all'interno di una cellula, a me è molto utile sapere se all'esterno ho una membrana o una cosa rigida come le proteine. Altro modo per classificare è la dimensione, oppure in base al la sequenza, che tipo di molecole e cosa fanno queste molecole. E poi c'è quest'ultima che è la classificazione di Baltimore, che vi ho già fatto vedere, non è ovviamente la città ma è il Signor Baltimore, un professore molto importante americano che ha vinto anche un premio Nobel. Questo signore ha pensato, un po' di anni addietro, che un modo molto semplice per poter spiegare Scaricato da www.sunhope.it
agli studenti e quindi poter classificare questi virus fosse quello di utilizzare questa classificazione dove si parte dalla natura del genoma virale, ma non semplicemente DNA e RNA, ma in base ad una molecola di RNA messaggero di senso positivo, che se vi ricordate corrisponde a quello che codifica per le proteine. In base ai rapporti di tutti gli altri possibili genomi con quella molecola di mRNA lui classifica i vari passaggi replicativi dei virus, quindi la replicazione virale diventa abbastanza semplice. Basti immaginar che, come vi ho detto, esistono tantissimi virus ma qua sopra(sulla slide), in base a questa classificazione ci sono solo 6 numeretti, 6 gruppi di virus, quindi da 1950 specie siamo arrivati a 6 gruppi di virus, in realtà oggi abbiamo aggiunto un gruppo VII, prima era compreso in un'accezione del primo, ma in realtà è più propriamente un settimo gruppo. Quindi sono 6‐7 classi di virus che descrivono tutti i comportamenti dei virus, che è chiaro si replicheranno in un certo modo a seconda della classe ma a quella stessa classe di Baltimore appartengono X numero di famiglie virali e un numero elevatissimo di specie virali, che significa?significa che ogni virus avrà la proteina che si chiama x, y etc etc e quindi se noi volessimo parlare specificamente di quel virus noi dovremmo nominare il nome di queste proteine e che cosa fanno, in linea più generale ci sono delle proteine che fanno questa cosa quindi noi le raggruppiamo in modo che diviene più semplice. (???? lo so questa frase non ha molto senso ma proprio non ho capito cosa il prof volesse dire, mi dispiace :/). Questa classificazione la trovate in tutti i libri però la tratteremo fra 2 o 3 lezioni quando tratteremo la replicazione di tutti i virus. Quello che è importante da capire è quali sono i punti che rendono la vostra vita più facile, cioè quello che vi ho appena detto, che tutti i genomi virali devono produrre un mRNA che può essere tradotto dai ribosomi dell'ospite, tutti i virus devono seguire questa regola non ci sono eccezioni, e tutti quanti li possiamo classificare in base ai rapporti di questo genoma con la molecola di mRNA di senso positivo. Quindi sebbene vi siano migliaia di virus diversi noi possiamo rapportarli a 6‐7 tipi di gruppi diversi. Questa figura vi fa vedere che i virus a seconda della forma del capside, che è quel rivestimento proteico fondamentale che hanno tutti, li possiamo distinguere in due gruppi principali: quelli che hanno un capside che viene definito elicoidale, e quelli che hanno un capside definito icosaedrico. Fondamentalmente ci sono una serie di relazioni della posizione di ciascun componente di questo capside (ricordiamo che l'unità si chiama capsomero) che fanno in modo che queste due strutture possano essere identificate come delle strutture geometriche precise, c'è un'equazione matematica che descrive la forma di questi rivestimenti. Adesso vediamo queste due slide che seguono che sono molto importanti perché sono due tabelle che raggruppano tutte le famiglie virali che vi interessano. Ancora una volta abbiamo cambiato il criterio di classificazione ma così vi è più semplice impararle tutte.. Vi ricordate una delle prime volte che ci siamo visti vi ho consigliato di farvi una bella scheda per ogni batterio, vale anche in questo caso per i virus. Vi fate queste schede, se siete furbi, tenendo a mente queste due tabelle che raggruppano tutti i concetti che dovete conoscere. È chiaro che la tabella senza averla avanti è impossibile da descrivere, non è che la tabella da sola vi permette di superare l'esame anche perché è impossibile ricordarla così come è però se voi studiate con queste due tabelle davanti tutte le famiglie virali importanti le ricordate facilmente, perché ricordate i passaggi fondamentali. La prima cosa è che sono virus animali che interessano l'uomo e gli altri animali, non ci sono virus di piante o batteri perché non ci interessano. I virus animali li classifichiamo in base all'acido nucleico, DNA o RNA. La prima tabella sono tutti virus a DNA e cosa dovete vedere? Io prima vi ho fatto vedere come può essere il capside, quindi la struttura principale di questi virus, che poteva essere o elicoidale o a simmetria icosaedrica. Allora come vedete, se il virus è un virus a DNA come avrà la struttura? Icosaedrica, quindi qualsiasi virus umano o animale che abbia un genoma a DNA è icosaedrico, sono tutti icosaedrici tranne in questo caso(il Pox virus) in cui abbiamo una struttura complessa, quindi ovviamente non è ne elicoidale ne Scaricato da www.sunhope.it
icosaedrica, è un'eccezione. Quindi voi dovete ricordare che tutti i virus a DNA sono icosaedrici tranne un'eccezione che sono i Pox virus, che hanno una struttura complessa. Pertanto è molto facile ricordare per esempio che un Herpes virus ha una struttura icosaedrica, lo stesso vale per Hepadna virus, il Ciclo virus, il Parvo virus perché sono tutti a DNA. Il caso vuole che tutti i virus conosciuti nel campo umano se hanno un genoma a DNA hanno una struttura icosaedrica, tranne l'eccezione. Il passaggio successivo in questa tabella è valutare se hanno o meno l'envelope, o pericapside. Quando non hanno envelope i virus vengono chiamati nudi, quindi vuol dire che hanno solo la struttura proteica. A questo punto vediamo che quello che ha la struttura complessa (il Pox), ha l'envelope ma tra parentesi c'è anche scritto citoplasmatico, quindi è un'altra eccezione, questo virus, il Pox virus come vedete, se seguite tutta la tabella, fa sempre eccezione, quindi le caratteristiche del Pox virus le dovete fare singolarmente perché è l'unico che conosciamo che ha queste caratteristiche diverse. Per quanto riguarda gli altri è molto facile, perché come vedete sono tutti nudi tranne i due che iniziano con l'H, cioè Herpes virus e Hepadna virus e poi c'è l'Irido virus che però non faremo quindi fate finta che non esiste. Tutti i virus che hanno DNA sono icosaedrici e di conseguenza saranno tutti senza envelope tranne l'Herpes virus e l'Hepadna virus che potete ricordare più facilmente perché iniziano con la H. Il Pox virus fa invece eccezione. Il punto successivo è com'è il genoma, da questo punto deriva direttamente il punto successivo che è la classificazione di Baltimore che vi ho fatto vedere prima. È molto facile, in base alla classificazione di Baltimore come vedete sono quasi tutti di classe I. Tutti i virus a DNA saranno icosaedrici, molto probabilmente saranno nudi, molto probabilmente saranno tutti di classe I, tranne questi due che vedete a sinistra che sono di classe II, il motivo per cui sono di classe diversa è che mentre tutti quanti hanno un genoma a doppio filamento, i primi due hanno un genoma a singolo filamento. È abbastanza facile ricordarsene uno e l'altro dovete fare uno sforzo, allora il primo è il Parvo virus, se ricordate che questo virus è a DNA il nome stesso vi ricorda che è piccolo, ed essendo molto piccolo di conseguenza un filamento entra meglio di un doppio filamento, quindi voi ricordate che il Parvo virus è a singolo filamento perché è piccolo. Il secondo è il Circo virus, non so cosa consigliarvi per ricordarlo, però fate un piccolo sforzo e cercate di ricordare che anche i Circo virus hanno un singolo filamento. Continuando a vedere la tabella, questa parte del genoma non finisce qui, ci dà altre informazioni. Allora oltre al fatto di dirci che appartengono alla classe I e questi primi 2 alla II classe, in base al doppio o singolo filamento, dà anche informazioni su come si replicano, perché fondamentalmente mica sono uguali tra di loro, come è fatto il genoma determinerà come questo virus va a replicarsi. Per quanto riguarda il primo e il secondo (Parvo e Circo), che sono a singolo filamento, c'è una differenza: il Parvo è lineare, il genoma è su un segmento, c'è un inizio e c'è una fine, a seconda dei casi positivo o negativo, invece, il Circo è circolare. Gli altri alcuni sono circolari, altri sono lineari. Quali dovete ricordare di tutti questi? Quelli che dovete ricordare sono questo qua per esempio (Hepadna) che vedete che c'è scritta una parolina in più. La differenza tra lineare e circolare comporta una cosa molto semplice, molto spesso molti virus utilizzano un sistema di replicazione che viene definito circolo‐rotante, per cui se è lineare deve circolarizzare, quindi c'è un passaggio diverso, però fondamentalmente alla fine si ottiene la stessa cosa. Questo caso invece,quello dell'Hepadna virus, è più particolare degli altri e questa differenza viene rispecchiata anche da un'altra differenza, cioè la presenza di polimerasi. Se andiamo alla linea immediatamente successiva sulla tabella (saltando quella a cui si fa riferimento al nome), cioè alla Virion Polymerase, in cui si fa riferimento alla presenza o meno nel virus di una propria polimerasi, cioè codificata direttamente dal virus e che quindi non necessita di quella della cellula, potete vedere che anche in questo caso il Pox virus è un'eccezione perché contiene una propria polimerasi, ma la contiene anche l'Hepadna virus, mentre tutti gli altri virus a DNA non la contengono. Quindi è facile ricordare che tutti quelli a DNA non la contengono, tranne il Pox e l'Hepadna che è quello più particolare e che contiene quella parolina aggiunta al genoma, cioè "gapped" che significa intervallato. Gapped vuol dire che il genoma è a doppio filamento circolare Scaricato da www.sunhope.it
intervallato, con uno spazio. Che cos'è questo spazio?in molti testi non lo trovate definito come genoma a doppio filamento intervallato, lo troverete definito come "parzialmente a singolo e parzialmente a doppio", questo significa che un filamento è completo,circolare, l'altro ha un pezzo mancante. Il motivo per cui manca un pezzo è strano ma banale, in pratica nella fase di assemblaggio, che è quella fase in cui tutti i virus per diventare infettivi hanno bisogno di mettere insieme i vari componenti, questo virus mette insieme i vari pezzi e diviene capace di infettare una cellula ma nel frattempo non ha completato la sintesi del secondo filamento e questo è il motivo per cui gli manca un pezzo. Ma cosa c'è pur mancando un pezzo?la sequenza genomica è sempre la stessa perché c'è l'altro filamento che completa; di volta in volta non è che il pezzo mancante sia sempre uguale, però di volta in volta il template c'è sempre perché è l'altro filamento, quindi comunque il carattere genetico di questo virus viene trasmesso a tutte le altre copie, però ci manca quel pezzo. Il fatto che ci manca quel pezzo implica che nel momento in cui entra in una cellula la prima cosa che deve fare è completare il suo filamento , quindi avremo un passaggio diverso da tutti gli altri, proprio perché deve completare questo filamento. L'altra cosa è quel segno + che vediamo nella tabella a livello della polimerasi, e qui è un virus molto particolare, che fa una cosa molto particolare che qual è?qualcuno di voi ha idea di qual è il virus che ci riguarda di più?(parecchi rispondono che è l'Herpes, ma non è) è il virus dell'epatite B, quindi la famiglia dell'Hepadna viridae a cui appartengono vari virus ma di interesse umano c'è l'epatite B. Quindi il virus dell'epatite B spero che lo ricordiate, dovete ricordare che è un virus particolare che ha un pezzo mancante nel suo genoma a doppio filamento di DNA e che contiene una polimerasi particolare. Normalmente il percorso che si fa in tutte le cellule è quello di produrre dal DNA l'RNA, in questo caso avviene il contrario, quindi visto che è una cosa che normalmente non avviene nelle cellule, questa polimerasi non può essere un enzima presente nella cellula ed è questo il motivo per cui quel virus se lo deve portare dietro, perché è specifico per quel tipo di meccanismo, non avviene normalmente nelle cellule. Il virus dell'epatite B nell'idea originale di Baltimore viene classificato nella classe I oggi ci sono alcuni testi che iniziano a dire che forse, per una questione didattica è più facile dire che appartiene ad una VII classe. Gli altri punti importanti della tabella che dovete vedere sono questi altri due punti (le dimensioni) che nessuno vi chiede di ricordare esattamente, se tu mi dici 18 oppure 19 a me non importa, ma mi dovete saper dire che cosa fanno, che malattia provocano e perché, non mi interessa sapere 18 o 19, e allora perché sta in questa tabella?sta in questa tabella perché vi dice determinate cose, che cosa vi dice? Vi dice per esempio il perché questo virus è stato chiamato Parvo, perché è piccolo, e vi dice che c'è differenza tra il Parvo, 18‐26 nanometri o il Circo, 12‐26 nm, e l'Herpes virus che è 150‐200 nm, è 10 volte di più, così come sono 10 volte di più quelli successivi. Quindi è importante sapere che le dimensioni sono diverse tra quelli che sono grossi e quelli che sono piccini, sapere esattamente il numero non è importante ma bisogna almeno avere un'idea delle dimensioni generiche, se non leggete mai questi numeri non vi rimane niente. Un'altra cosa importante che dice questa tabella è che nella maggior parte dei casi, c'è scritto per esempio "150‐200" che significa?è 150 o è 200? Ci sono diverse specie virali che appartengono alla singola famiglia, quindi alcuni saranno 150, altri 170, altri 200, quindi è una media. Nel caso dell'Herpes virus, tra 150 e 200, c'è un'altra variabile, che cosa vedete di diverso? l'envelope, che è la membrana lipidica. Questa membrana per sua specifica caratteristica è suscettibile al passaggio selettivo di determinate sostanze dall'esterno all'interno, che potranno essere ioni, acqua etc. quindi che significa?che se la membrana fosse attaccata, la dimensione sarebbe sempre la stessa ma poiché la membrana non è azzeccatissima, ma dentro ci può passare più o meno acqua e quindi può essere più o meno disidratata a seconda delle condizioni, quella dimensione può variare, quindi anche se della stessa famiglia, della stessa specie, ci può essere una leggera variabilità nella dimensione in relazione alle condizioni in cui sono stati tenuti. L'altra cosa che dovete notare è che sono due numeri, due dimensioni che fanno riferimento però alla stessa cosa, cioè al diametro del virus, "18‐26" rappresentano le possibili misure del diametro. Il diametro ovviamente Scaricato da www.sunhope.it
ci fa pensare a qualcosa di sferico anche se i virus non sono esattamente sferici. In questo caso qui (il Pox) vi mette addirittura quattro numeri, che sono quei 4 numeri?vi dice 170‐200 x 300‐450, perché?perchè i Pox virus hanno una struttura complessa, hanno una forma oblunga, diversa nelle due dimensioni, non possiamo dargli un diametro perché non c'è, c'è un lunghezza e una larghezza. L'altro punto della tabella fa riferimento alla grandezza del genoma, sono tutti genomi a DNA ma hanno diverse dimensioni, oltre ad essere a singolo filamento i primi due e a doppio tutti gli altri, sono di diversa dimensione, noi passiamo da un genoma che è il più piccolino di tutti di 1,8‐2,3 Kilobasi, ad un genoma di 120‐200 Kb, 100 volte di più, che non è poco, che significa?se noi facessimo, ogni Kb mi produce una proteina, io dovrei dire che il primo virus, quello piccolino, il Circo virus, mi produce due proteine, l'Herpes ne produce 200, ma non è vero nell'una nell'altra cosa. In pratica è ovvio che ci sia una certa corrispondenza tra la complessità del virus e la sua capacità codificante, cioè più grosso è il genoma più sono le possibilità, quindi più proteine mi farà, ma la proporzione, la relazione non è matematica. Un virus come quello con genoma con 1.8 Kb mi può produrre per esempio 10‐15 proteine, mentre un virus come l'Herpes, 100 volte più grande, me ne produrrà meno di 100, per quale motivo?perchè le strategie modificative di questi virus sono più complesse e numericamente più vaste di quelle che affronterebbe una normale cellula, che significa?significa che il virus utilizza una serie di strategie per poter produrre più proteine dalla stessa sequenza. Normalmente una sequenza dovrebbe dare quegli aminoacidi e quindi quella proteina,però se io sposto una lettera della sequenza che succede?succede che tutte le triplette che vado a fare sono diverse e quindi mi produce una seconda proteina. Quindi ci sono una serie di meccanismi di questi virus che, utilizzando la stessa sequenza, riproducono più proteine, in questo modo quel virus mi fa anche 100 proteine in quello spazio di 200 kb. Oppure immaginate la prima letterina, la seconda, la terza etc etc…e se lo leggo al contrario?questa è un'altra possibilità, ce ne sono tantissime di queste strategie che permettono di aumentare il numero, ovviamente vale sempre che più è grosso più ne fa, quindi il virus erpetico è considerato un virus complesso, non complesso nel senso della struttura, complesso nel senso di complicato. Complicato perché?facciamo un altro esempio, come vedete sono quasi tutti nudi, quelli con envelope sono quasi tutti a RNA che sono più piccini e poi vi spiegherò perché con la prossima tabella; se pensiamo a questa envelope, che è una membrana lipidica, da chi è codificata? Chi è che fa questa membrana lipidica? È la cellula. È la cellula che fornisce i lipidi già strutturati a membrana, quindi l'envelope virale è direttamente ricavato dalla cellula infetta, con la differenza che su quell'envelope saranno poi inserite proteine che sono direttamente codificate dal virus. Quindi la membrana del virus è diversa dalla membrana della cellula, perché in quella membrana ci sono proteine codificate dal virus. Se vogliamo fare un esempio banale, se prendiamo il virus dell'influenza, che è un virus a RNA, nella sua membrana contiene 2‐3 proteine, poche, il virus come l'Herpes sulla sua membrana contiene almeno 15 proteine, quindi un rapporto più o meno di 1:10, quindi è più complesso. Più aumenta questa quantità e diversità di cose sulla sua superficie più avrà una serie di meccanismi più complicati, più complicati non nell'effettuarsi ma più complicati nel capirli, nello studiarli, per quale motivo?il perché è molto banale, se io voglio scoprire qual è la molecola che sta sul virus dell'influenza che si attacca sopra alla cellula, dovrò fare un'analisi tra 2‐3 proteine, se non è A sarà B, se non è manco B sarà C … dopodiché D non ci sta per cui ho finito, nell'altro caso è molto più complicato. Questa tabella sui virus a RNA invece la faremo la prossima volta, anche per questa cercheremo di trovare dei criteri, anche sono un po’ più complessi. Scaricato da www.sunhope.it