Virologia generale
Argomenti trattati
1.
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9.
10.
Introduzione - Batteriologia generale
Virologia generale e replicazione.
Micologia generale; alcuni patogeni d’interesse clinico
Rapporto ospite-parassita, antibiotici, antivirali, meccanismi di
resistenza
La flora normale e infezioni nosocomiali
Gram positivi: Stafilococchi Streptococchi Enterococchi, Bacilli,
Clostridi.
Gram negativi: Enterobatteri Pseudomonas Neisserie Spirochete
Virus respiratori.
Virus esantematici e Virus erpetici
Virus delle epatiti virali e Virus dell’immunodeficienza umana
Febbre gialla: il primo malessere umano collegato a un virus. Nel 1901, una
squadra di ricercatori guidata da Walter Reed dimostrò che la febbre gialla è
causata da un agente filtrabile, il virus della febbre gialla, trasmesso dalle zanzare.
L’ultimo grande focolaio negli Stati Uniti si ebbe nel 1905. A dispetto dei vari sforzi
della sanità pubblica e di un vaccino efficace, la febbre gialla rimane un problema
significativo sia nell’America del Sud sia in Africa. A. Il virus della febbre gialla è
l’agente eziologico della febbre gialla. B. Walter Reed era a capo della squadra che
dimostrò la trasmissione della febbre gialla da parte delle zanzare.
Agenti infettivi emergenti negli ultimi
30 anni
Scoperta dei virus
• Filtri capaci di bloccare i batteri (inizio secolo)
– La prima definizione di un virus è quella di
“agenti filtrabili”
• Colture cellulari (1940)
– È possibile avere un virus in forma pura, e in
quantità per poter essere studiato
• Biologia molecolare (1975 - oggi)
– Ha rivoluzionato il modo di riconoscere un virus,
di fare diagnosi d’infezione virale, di trattare
un’infezione virale
•
•
•
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•
•
•
HIV (1983)
Avian influenza (1997)
SARS (2003) – MERS (2013)
Cryptosporidium
E. coli O157:H7
Nipah virus (1998)
Hendra virus (1994)
nv Creutzfeldt-Jakob disease
Sin Nombre Virus (1993)
West Nile Virus
Clostridium difficle
Bacillus anthracis (BT agent)
Cyclospora
• Rotavirus (1973)
• BK virus (1971)
•
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•
Chlamydia pneumoniae
Pencillinum marneffei
Legionella
MDR- TB and pneumococcus
Burkholderia cepacia complex
VRE/VRSA
Helicobacter pylori
Invasive Group A streptococcal dis.
HHV-6-7-8 (1986-1990-1993)
HPV (anni 70 molecular cloning)
HCV (1989 molecular cloning)
HEV (1983)
HBoV (2005)
LuJo (sett 2008 deep sequencing)
Others…..
1
Virologia generale
4 00
3 50
6
3 00
5
2 50
4
2 00
1 50
3
1 00
2
50
1
0
0
1 850
1 90 0
Year
1 9 50
World population in billions
Days to circumnavigate the globe
Speed of Global Travel in Relation to
World Population Growth
20 00
La parola
VIRUS: dal Latino vīrus (veleno, tossina)
F Viruses cannot be
grown on sterile media,
but require the presence
of specific host cells.
CHE COSA E’ UN VIRUS?
“UNA CATTIVA NOTIZIA INCARTATA IN
UNA PROTEINA”
…a piece of bad news envrapped in a protein coat
± Envelope lipidico
Genoma
(DNA or RNA)
Proteine capsidiche
(D. Baltimore, Nobel price 1975)
2
Virologia generale
CHE COSA E’ UN VIRUS?
• UN GENOMA:
– DNA O RNA
• RIVESTIMENTO PROTEICO (capside)
IN QUALCHE CASO UN INVOLUCRO LIPIDICO
(envelope)
– PROTEZIONE, INGRESSO
• PICCOLO (dimensioni submicroscopiche)
– (20-400nm)
DUNQUE I VIRUS SONO
• Parassiti che sfruttano in maniera pesante la cellula
ospite.
• Con caratteristiche talmente diverse che non esiste
un antibiotico ad ampio spettro
NE CONSEGUE CHE
CHE FA UN VIRUS?
Non avendo una sua propria attività
metabolica, è un
PARASSITA INTRACELLULARE
OBBLIGATO
Replica all’interno della cellula
dove le componenti
neosintetizzate, virus specifiche,
vengono assemblate
Morbillo
PARASSITI ENDOCELLULARI
OBBLIGATI
Ogni cellula ha il proprio virus
Batteri
Miceti
Protozoi
Cellule vegetali
Cellule animali
Batteriofagi
Virus dei miceti
Virus dei protozoi
Virus vegetali
Virus animali
• È necessario conoscere i punti deboli per attuare un
contenimento terapeutico efficace
3
Virologia generale
Elenco alfabetico di tutti i virus. Sono migliaia
SPETTRO D’OSPITE
• PUO’ ESSERE AMPIO O RISTRETTO
• È POSSIBILE TRA INSETTI / ANIMALI,
INSETTI / PIANTE
• MA NON ATTRAVERSANO MAI IL
CONFINE CELLULA EUCARIOTA /
PROCARIOTA
CLASSIFICAZIONE DEI VIRUS
• IN PASSATO:
– spettro d’ospite
– tessuti infettati
– malattia causata
– via di trasmissione
– modalità di trasmissione
Neurotropi
Virus Linfotropi
Pneumotropi
virus dell’ Epatite
Respiratoria
Fecale-orale
Parenterale
Arbovirus (arthropod borne)
• STRUTTURA DI BASE E BIOLOGIA
MOLECOLARE
•
Dal sesto report della International Committee on
Taxonomy of Viruses (ICTV) 1995.
•
63U-11 virus, Bunyaviridae
75V-2374 virus, Bunyaviridae
75V-2621 virus, Bunyaviridae
78V-2441 virus, Bunyaviridae
Abadina virus, Reoviridae
Abelson murine leukemia virus, Retroviridae
Abras virus, Bunyaviridae
Abraxas grossulariata cypovirus 8, Reoviridae
Abraxas grossulariata NPV, Baculoviridae
Absettarov virus, Flaviviridae
Abu Hammad virus, Bunyaviridae
Abu Mina virus, Bunyaviridae
Abutilon mosaic virus, Geminiviridae
Acado virus, Reoviridae
Acalypha yellow mosaic virus, Geminiviridae
Acantholyda erythrocephala NPV, Baculoviridae
Acara virus, Bunyaviridae
Acciptrid herpesvirus 1, Herpesviridae
Achaea janata NPV, Baculoviridae
Acherontia atropas virus, Tetraviridae
Acheta domestica densovirus, Parvoviridae
Acholeplasma phage Oc1r, Inoviridae
Acholeplasma phage 10tur, Inoviridae
Acholeplasma phage L2, Plasmaviridae
Acholeplasma phage L51, Inoviridae
Acholeplasma phage M1, Plasmaviridae
Acholeplasma phage MV-L1, Inovindae
Acholeplasma phage MVG51, Inoviridae
Acholeplasma phage 01, Plasmaviridae
Acholeplasma phage vl, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v2, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v4, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v5, Plasmaviridae
Acholeplasma phage v7, Plasmaviridae
Achroia grisella NPV, Baculoviridae
Acidalia carticcaria NPV, Baculoviridae
Acleris gloverana NPV, Baculoviridae
Acleris variana NPV, Baculoviridae
Acrobasis zelleri entomopoxvirus, Poxviridae
Acronicta aceris NPV, Baculoviridae
Actebia fennica NPV, Baculoviridae
Actias selene Cypovirus 4, Reoviridae
Actias selene NPV, Baculoviridae
Actinomycetes phage 108/016, Myoviridae
Actinomycetes phage 119, Siphoviridae
Actinomycetes phage A1-Dat, Siphoviridae
Actinomycetes phage Bir, Siphoviridae
Actinomycetes phage f115-A, Siphoviridae
Actinomycetes phage f150A, Siphoviridae
Actinomycetes phage f31C, Siphoviridae
•
• Actinomycetes phage M1, Siphoviridae
Actinomycetes phage MSP8, Siphoviridae
Actinomycetes phage P-a-1, Siphoviridae
Actinomycetes phage R1, Siphoviridae
Actinomycetes phage R2, Siphoviridae
Actinomycetes phage SK1, Myoviridae
Actinomycetes phage SV2, Siphoviridae
Actinomycetes phage VP5, Siphoviridae
Adelaide River virus, Rhabdoviridae
Adeno-associated virus 1, Parvoviridae
Adeno-associated virus 2, Parvoviridae
Adeno-associated virus 3, Parvoviridae
Adeno-associated virus 4, Parvoviridae
Adeno-associated virus 5, Parvoviridae
Adisura atkinsoni NPV, Baculoviridae
Adoxophyes orana NPV, Baculoviridae
Aedes aegypti densovirus, Parvoviridae
Aedes aegypti entomopoxvirus, Poxviridae
Aedes aegypti NPV, Baculoviridae
Aedes albopictus densovirus, Parvoviridae
Aedes annandalei NPV, Baculoviridae
Aedes atropalpus NPV, Baculoviridae
Aedes epactius NPV, Baculoviridae
Aedes nigromaculis NPV, Baculoviridae
Aedes pseudoscutellaris densovirus, Parvoviridae
Aedes scutellaris NPV, Baculoviridae
Aedes sollicitans NPV, Baculoviridae
Aedes taeniorhynchus NPV, Baculoviridae
Aedes tormentor NPV, Baculoviridae
Aedes triseriatus NPV, Baculoviridae
Aedia leucomelas NPV, Baculoviridae
Aeromonas phage 29, Myoviridae
Aeromonas phage 37, Myoviridae
Aeromonas phage 43, Myoviridae
Aeromonas phage 44RR2.8t, Myoviridae
Aeromonas phage 51, Myoviridae
Aeromonas phage 59.1, Myoviridae
Aeromonas phage 65, Myoviridae
Aeromonas phage Aeh1, Myoviridae
Aeromonas phage Aeh2, Myoviridae
African cassava mosaic virus, Geminiviridae
African green monkey cytomegalovirus,
Herpesviridae
African green monkey HHV-like virus, Herpesviridae
African green monkey polyomavirus, Papovaviridae
African horse sickness viruses 1 to 10, Reoviridae
African swine fever virus, African swine fever-like
viruses
AG83-1746 virus, Bunyaviridae
AG83-497 virus, Bunyaviridae
Agaricus bisporus virus 1, Unassigned
Agaricus bisporus virus 4, Partitiviridae
Agraulis vanillae virus, Tetraviridae
Agrobacterium phage PIIBNV6, Myoviridae
Agrobacterium phage PS8, Siphoviridae
Agrobacterium phage PT11, Siphoviridae
Agrobacteriurn phage Y, Siphoviridae
Agrochola helvolva cypovirus 6, Reoviridae
Agrochola lychnidis cypovirus 6, Reoviridae
Agropyron mosaic virus, Potyviridae
Agrotis exclarnationis NPV, Baculoviridae
Agrotis ipsilon NPV, Baculoviridae
Agrotis segeturn cypovirus 9, Reoviridae
Agrotis segeturn NPV, Baculoviridae
Aguacate virus, Bunyaviridae
Ahlum water-borne virus, Tombusviridae
Aino virus, Bunyaviridae
Akabane virus, Bunyaviridae
AKR (endogenous) murine leukemia virus,
Retroviridae
Alabama argillacea NPV, Baculoviridae
Alajuela virus, Bunyaviridae
Alcaligenes phage 8764, Siphoviridae
Alcaligenes phage A5/A6, Siphoviridae
Alcaligenes phage A6, Myoviridae
Alcelaphine herpesvirus 1, Herpesviridae
Alcelaphine herpesvirus 2, Herpesviridae
Alenquer virus, Bunyaviridae
Aletia oxygala NPV, Baculoviridae
Aleutian disease virus, Parvoviridae
Aleutian mink disease virus, Parvoviridae
Afalfa cryptic virus 1, Partitiviridae
Alfalfa cryptic virus 2, Partitiviridae
Alfalfa latent virus, Carlavirus
Alfalfa mosaic virus, Bromoviridae
Alfuy virus, Flaviviridae
Allerton virus, Herpesviridae
Alligatorweed stunting virus, Closterovirus
Allitrich herpesvirus 1, Herpesviridae
Allomyces arbuscula virus, Unassigned
Almeirim virus, Reoviridae
Almpiwar virus, Rhabdoviridae
Alphaea phasma NPV, Baculoviridae
Alsophila pometaria NPV, Baculoviridae
Alstroemeria mosaic virus, Potyviridae
Alstroemeria streak virus, Potyviridae
Alstroemeria virus, Carlavirus
Altamira virus, Reoviridae
Alteromonas phage PM2, Corticoviridae
Amapari virus, Arenaviridae
Amaranthus leaf mottle virus, Potyviridae
Amathes c-nigrum NPV, Baculoviridae
Amazon lily mosaic virus, Potyviridae
Aglais urticae cypovirus 2, Reoviridae
Aglais urticae cypovirus 6, Reoviridae
Aglais urticae NPV, Baculoviridae
Agraulis vanillae cypovirus 2, Reoviridae
Agraulis vanillae densovirus, Parvoviridae
Agraulis vanillae NPV, Baculoviridae
Andraca bipunctata GV, Baculoviridae
Aneilema virus, Potyviridae
Angel fish reovirus, Reoviridae
Anhanga virus, Bunyaviridae
Anhembi virus, Bunyaviridae
Anisota senatoria NPV, Baculoviridae
Anomala cuprea entomopoxvirus, Poxviridae
Anomis flava NPV, Baculoviridae
Anomis sabulifera NPV, Baculoviridae
Anomogyna elimata NPV, Baculoviridae
Anopheles A virus, Bunyaviridae
Anopheles 8 virus, Bunyaviridae
Anopheles crucians NPV, Baculoviridae
Antequera virus, Bunyaviridae
Anthela varia NPV, Baculoviridae
Anthelia hyperborea NPV, Baculoviridae
Antheraea eucalypti virus, Tetraviridae
Antheraea mylitta cypovirus 4, Reoviridae
Antheraea paphia NPV, Baculoviridae
Antheraea pemyi cypovirus 4, Reoviridae
Antheraea pemyi NPV, Baculoviridae
Antheraea polyphemus NPV, Baculoviridae
Antheraea yamamai NPV, Baculoviridae
Anthonomus glandis PV, Baculoviridae
Anthoxan, thum latent blanching virus, Hordeivirus
Anthoxanthum mosaic virus, Potyviridae
Anthrenus museorum NPV, Baculoviridae
Anthriscus virus, Carlavirus
Anthriscus yellows virus, Sequiviridae
Anticarisia gemmatalis MNPV, Baculoviridae
Antitype xanthomista cypovirus 6, Reoviridae
Aotine herpesvirus 1, Herpesviridae
Aotine herpesvirus 2, Herpesviridae
Aotine herpesvirus 3, Herpesviridae
Apamea anceps GV, Baculoviridae
Apamea anceps NPV, Baculoviridae
Apamea sordens GV, Baculoviridae
Apanteles fumiferanae virus, Polydnaviridae
Apeu virus, Bunyaviridae
Aphid lethal paralysis virus, Picornaviridae
Aphodius tasmaniae entomopoxvirus, Poxviridae
Apocheima cinerarius NPV, Baculoviridae
Proprietà utilizzate per una
classificazione politetica dei virus.
• Struttura del genoma (RNA, DNA , doppio o
singolo filamento, il senso, segmentato, ecc)
• Morfologia del virione (taglia, forma, tipo di
simmetria, presenza o assenza di envelope)
• Proprietà biologiche (strategia di replicazione,
spettro d’ospite, modo di trasmissione,
patogenicità)
• Sequenza . Permette di definire la composizione e
la funzione delle macromolecole e quindi permette
un raggruppamento su base genetica
4
Virologia generale
Il sistema universale di tassonomia virale.
• Ierarchico (ma non sistematico) e politetico. L’ordine ha suffisso
virales, le famiglie hanno il suffisso viridae, le sottofamiglie
virinae. Il genere ha il suffisso virus.
• La definizione di specie è importante. “Una linea replicativa che
occupa in maniera stabile una nicchia ecologica” FIV non è
rischioso per l’uomo come HIV
7
Classificazione ICTV update 2012
ordini
Tymovirales
Caudovirales
Ligamenvirales
Herpesvirales
Nidovirales
Picornavirales
Monegavirales
Ordine (“virales”)
per esempio, Herpesvirales
~ 650 infettano esseri
umani o animali
92
famiglie
20 sottofamiglie
419
~ 2.619 specie
Varicellovirus
centinaia di ceppi/ tipi
generi
Human Herpes Virus 3 - VZV
Virus a RNA
Quasi-specie
17
18
I principali virus che infettano i vertebrati (animali e uomo) appartengono a 24 famiglie
CLASSIFICAZIONE
• TIPO DI ACIDO NUCLEICO
La prima grande distinzione va fatta tra
• VIRUS A DNA
• STRUTTURA: SIMMETRIA DEL CAPSIDE
E PRESENZA DELL’ENVELOPE
• STRATEGIA DI REPLICAZIONE
• VIRUS A RNA
5
Virologia generale
CLASSIFICAZIONE
• nel 30% dei virus animali il genoma è DNA
– doppio filamento tranne nei Parvovirus (ss DNA)
e negli Hepadnavirus (doppio filamento
incompleto quando non è in fase di replicazione)
– lineare o circolare
• nel 70% dei virus animali il genoma è RNA
– Sempre a singolo tranne nei Reovirus (ds RNA)
– il genoma a singolo filamento può avere:
• polarità positiva (come mRNA)
• polarità negativa (complementare al mRNA)
• ambisenso (regioni di RNA + e - unite testa coda)
• TIPO DI ACIDO NUCLEICO
• STRUTTURA: SIMMETRIA DEL CAPSIDE
E PRESENZA DELL’ENVELOPE
• STRATEGIA DI REPLICAZIONE
– segmentato o non segmentato
La seconda grande distinzione riguarda la
simmetria del capside
A SIMMETRIA ELICOIDALE
Le unità proteiche (protomeri) tutte
identiche sono sistemate come i gradini
di una scala a chiocciola
A SIMMETRIA ICOSAEDRICA
Le unità proteiche (una o comunque poche) si
uniscono a formare protomeri, poi capsomeri
(pentoni ed esoni) che si aggregano in un capside
con forma di icosaedro
Simmetria elicoidale
Paramixovirus
Inflenza virus
ma in altri virus il
nucleocapside può
essere flessibile
arrotolarsi e
assumere forme
diverse come nei
paramixovirus
Ebola
Rabdovirus
Solido a 20 facce, 12 vertici, 30 lati
Un capside virale mostra una simmetria a
elica se può essere ruotato lungo il suo
asse centrale senza mostrare caratteri
distintivi.
Gli icosaedri hanno un duplice, triplice o
quintuplice asse di simmetria
la struttura del TMV o
dei rabdovirus è
rigida, a bastoncino
o proiettile
Perché ciò avvenga non è necessaria nessuna forma di energia dall’esterno
6
Virologia generale
Simmetria complessa
Simmetria icosaedrica
Enterovirus
Alcuni virus sfuggono alla
simmetria icosaedrica o
elicoidale e hanno una
struttura più complessa.
In questi casi anche se i
principi generali della
simmetria sono spesso
utilizzati per costruire parte
dell’involucro della
forma a mattone con
sulla superficie
particella, la struttura non creste
esterna e corpi
laterali all’interno, il
può essere definita da
DNA virale è
un’equazione matematica. contenuto in un
HSV
Papillomavirus
Adenovirus
Rotavirus
Parvovirus
HBV
nucleoide a forma di
disco biconcavo
circondato da diversi
strati di proteine e
lipidi
Genoma
IN
Rivestimento proteico
formato da subunità
uguali (CAPSOMERI)
CAPSIDE
Ulteriore rivestimento
proteico
MATRICE
Ulteriore rivestimento
formato da un doppio
strato di lipidi di origine
cellulare e da
glicoproteine virus
specifiche
PERICAPSIDE
OUT
virus rivestiti virus nudi
La terza grande distinzione va fatta tra
La terza grande distinzione va fatta tra
Virus nudi
Virus rivestiti
matrice
HPV
HSV
27
7
Virologia generale
La funzione dei rivestimenti esterni
1) Protezione del fragile genoma da danni fisici, chimici,
enzimantici
- I capsidi sono formati da repliche di una sola proteina o di poche
proteine (struttura resistente)
2) Conferimento della capacità di riconoscimento del recettore
cellulare
- Step essenziale alla replicazione del virus
3) Rilascio del genoma virale nella cellula in una conformazione
adatta ad interagire con l’apparato biosintetico
- 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 fanno modificazioni importanti al genoma del virus
mentre questo è ancora dentro la particella virale
5 TIPI DI PARTICELLE VIRALI
nucleocapsid
icosahedral nucleocapsid
lipid bilayer
ICOSAHEDRAL
ENVELOPED ICOSAHEDRAL
helical nucleocapsid
COMPLEX
nucleocapsid
lipid bilayer
glycoprotein spikes
= peplomers
HELICAL
ENVELOPED HELICAL
Adattata da Shaechter et al: Mechanism of Microbial Disease
CLASSIFICAZIONE
Classi replicative di Baltimore
Acido
nucleico
Classe Genoma
tipo fisico
ds
• TIPO DI ACIDO NUCLEICO
DNA
ds circolare
II
III
• SIMMETRIA DEL CAPSIDE E PRESENZA
DELL’ENVELOPE
• STRATEGIA DI REPLICAZIONE
I
ss
ds 10-12 segm.
ss (+)
IV
RNA
ss (-)
Schema di Baltimore: è basato sulla composizione
del genoma, su come il virus produce il proprio
mRNA e su come replica il proprio genoma
V
RNA (RT)
DNA (RT)
VI
VII
ss (-) 8 segm.
ss (-) 3 segm.
ss (-)(-;+)2segm
ss (+) diploide
ds circolare
Taglia
genoma
36-38
124-235
130-375
5
8
5.6
16-27
7-8
7-8
8
7
10-12
10-12
20-33
15-16
11-15
19
9
12-15
10-23
5-7
7-11
3.2
Famiglia
Adenoviridae
Herpesviridae
Poxviridae
Poliomoviridae
Papillomaviridae
Parvoviridae
Reoviridae
Picornaviridae
Astroviridae
Caliciviridae
HEV like
Togaviridae
Flaviviridae
Coronaviridae
Paramixo
Rabdoviridae
Filoviridae
Bornaviridae
Orthomixoviridae
Buniaviridae
Arenaviridae
Retroviridae
Hepadnaviridae
Morfologia
Capside
ico
ico
complessa
ico
ico
ico
ico
Env
no
si
no
no
no
no
no
ico
complessa
ico
compl.-?
complessa
si
elica
si
complessa
Ico
si
si
8
Virologia generale
Il ciclo replicativo
FASI DELLA REPLICAZIONE VIRALE
ü ADSORBIMENTO
ü Riconoscimento della cellula target ed attacco
ü PENETRAZIONE ed UNCOATING (eclisse)
ü Liberazione del genoma
ü SINTESI DELLE MACROMOLECOLE
fase extracellulare
Il virus esprime i suoi geni
la particella virale “virione” che si libera dalla cellula al termine
del ciclo di moltiplicazione ha una struttura ben definita:
genoma + involucro proteico
fase intracellulare
il virione perde l’integrità strutturale. Le componenti virali
vengono sintetizzate separatamente poi si uniscono dando
luogo a virioni maturi che vengono rilasciati dalla cellula ospite
ü mRNA precoci e proteine non strutturali (es.enzimi e
nucleic acid binding protein)
Il genoma viene replicato
ü mRNA tardivi e proteine strutturali
ü Modificazioni post-traslazionali delle proteine
ü ASSEMBLAGGIO (MATURAZIONE)
ü RILASCIO
ü LISI
ü GEMMAZIONE dei virus con envelope
1- Adsorbimento
Enveloped viruses
Naked Virus
• Temperatura/energia-indipendente
• Presenza di un bersaglio cellulare (recettore di
membrana/co-recettore)
• Presenza di una Viral Attachment Protein (V.A.P.)
9
Virologia generale
proteine, glicoproteine,
glicolipidi della membrana
citoplasmatica della cellula
ospite
strutture di superficie del virione
• virus nudi: proteine del capside (fibre, rientranze)
• virus con envelope: glicoproteine dell’envelope
per poter reagire con la struttura di superficie utilizzata come recettore,
l’antirecettore virale deve avere una struttura almeno in parte simile a
quella del ligando fisiologico
L’espressione o l’assenza del recettore sulla superficie della cellula
determina largamente il tropismo del virus ovvero se la cellula è
suscettibile o non per l’infezione virale.
2- Penetrazione
3) UNCOATING
esposizione dell’acido nucleico
1
• In termini generali comprende tutti quegli eventi che fanno
seguito alla penetrazione del virus e che portano alla
espressione del suo genoma
cytoplasmic
membrane fusion
2
endocytosis
2
Il processo di penetrazione è sempre energia dipendente
• Il genoma deve essere reso disponibile: esso può essere
rilasciato come acido nucleico libero (picornavirus), ovvero in
forma di nucleocapside (reovirus)
• Dopo l’uncoating il virus non è più dimostrabile (eclissi)
• La fase di eclissi dura fino alla formazione di nuova progenie
virale
• I virus sono il solo esempio in cui la dissoluzione dell’agente
infettivo è una tappa obbligatoria del ciclo replicativo
10
Virologia generale
La sintesi dei genomi virali
Replicazione dei virus a DNA
Le proteine vengono sempre sintetizzate nel citoplasma
Il genoma virale a meno che non sia un RNA (+) deve essere
trascritto in mRNA che possano essere tradotti in proteine41
dall’apparato biosintetico della cellula
Replicazione dei virus a RNA
Replicazione dei virus a RNA
Classe III d/s RNA
RNA polimerasi
all’interno del
virione
RNA-polimerasi RNA dipendente!!!
(+ve) sense mRNA
AAA
Double-stranded genomic RNA
Reoviridae
11
Virologia generale
Replicazione dei virus a RNA
RNA virale è infettante di
per sè e non necessita di
proteine virali
Classe IV s/s (+) RNA
(+ve) sense mRNA
AAA
Replicazione dei virus a RNA
Classe V s/s (-) RNA
RNA polimerasi
all’interno del
virione
Double-stranded genomic RNA
Picornaviridae
Astroviridae
Caliciviridae
Togaviridae
Flaviviridae
Coronaviridae
(+ve) sense mRNA
Orthomyxoviridae
Paramyxoviridae
Rhabdoviridae
Filoviridae
Bornaviridae
Bunyaviridae
Arenaviridae
AAA
Replicazione dei virus a RNA
(+ve) sense mRNA
(-ve) sense genomic RNA
Replicazione dei virus a DNA + RT
Classe VI s/s (+) RNA diploide
La trascrittasi inversa
è contenuta all’interno
del virione.
DS
DNA
Classe VII d/s DNA + RNA
La trascrittasi inversa
è contenuta all’interno
del virione.
CCC
DNA
DS
DNA
+VE
RNA
Retrovirus
AAA
RC
DNA
RNA+
RT
RC
DNA
Hepadnavirus
12
Virologia generale
4) ASSEMBLAGGIO E MATURAZIONE
•
•
•
•
Implica la raccolta dei componenti necessari per la formazione della particella virale
Avviene nel citoplasma per tutti i virus a RNA
Avviene nel nucleo per tutti i virus a DNA
Il sito di assemblaggio dipende dal sito di replicazione e dal meccanismo usato dal virus
per uscire dalla cellula (virus nudi vs virus rivestiti)
Maturazione
Formazione delle particelle infettanti
cambiamenti strutturali nella particella virale
• clivaggio delle proteine del capsidiche
• cambiamenti conformazionali nelle proteine
può avvenire all’interno della cellula durante
l’assemblaggio e la fuoriuscita o anche all’esterno,
dopo che i virus della progenie sono usciti dalla
cellula
Polio
Il processo è automatico e dipende dalla concentrazione dei protomeri e delle proteine
HIV : GEMMAZIONE E
MATURAZIONE
Mature particles
5- RILASCIO
lisi della cellula,
liberazione simultanea
• Virus nudi
gemmazione dalla membrana (nucleare,
del golgi o plasmatica) senza morte
immediata della cellula
• Virus con envelope
Budding particles
esocitosi
Hsiung, GD et al., Diagnostic Virology 1994 p204 (D. Medina)
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Virologia generale
Una infezione può essere
EFFETTO CITOPATICO
• Abortiva
– le cellule sono sensibili ma non permissive (es. manca
qualche proteina chiave); oppure il virus è difettivo.
Vengono espresse solo poche proteine
• Produttiva
– Acuta (Litica): l’ingresso in cellule permissive è seguito
da formazione di virioni, la cellula muore.
– Persistente (Non litica): la cellula non muore
Aggregazione a grappolo
delle cellule (adenovirus)
Necrosi e lisi cellulare
(picornavirus/echovirus 3)
Formazione di sincizi
(virus respiratorio sinciziale )
– cronica le cellule producono virus e non muoiono
– latente le cellule sono semi-permissive non supportano tutte le fasi della
replicazione ma il genoma viene mantenuto (es. EBV,HSV,VZ)
• immortalizzante le caratteristiche della crescita cellulare risultano
alterate (elevato tasso di crescita, perdita di inibizione da contatto, capacità di
crescere in sospensione o in soft agar), la conseguenza della
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trasformazione cellulare è il cancro.
EFFETTO CITOPATICO
• OGNI CAMBIAMENTO DIMOSTRABILE
NELLA CELLULA OSPITE
– MODIFICHE DELLA MORFOLOGIA
– MORTE
– APOPTOSI
– CRESCITA INDEFINITA
Emoadsorbimento
(influenza virus A)
Trasformazione
(virus oncogenico es.HTLV-1)
Che cosa sono i virus
q I virus sono agenti filtrabili;
q I virus sono parassiti intracellulari obbligati;
q I virus non possono produrre energia o sintetizzare proteine
in modo indipendente, è necessaria la macchineria della
cellula ospite;
q Il genoma virale può essere RNA o DNA ma non entrambi;
q Il genoma è protetto da un capside e talvolta anche da un
envelope;
q I virus non replicano per divisione, ma per assemblaggio dei
propri componenti (proteine e acido nucleico);
q Mostrano strategie replicative diverse a seconda del tipo di
acido nucleico
q Debbono codificare per tutte le proteine richieste per la
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replicazione che non sono provviste dalla cellula ospite
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