Appunti di Microbiologia (Virologia)

Classificazione dei virus secondo lo schema di Baltimore

Più specie sono contenute all'interno di un genere. I virologi preferiscono classificare i virus secondo lo schema di Baltimore, che si basa sulla natura del genoma virale. I virus sono stati quindi raccolti in 7 classi a seconda delle caratteristiche del loro genoma.

Il genoma di qualsiasi tipologia deve essere in grado di generare un mRNA che possa essere letto dai ribosomi della cellula ospite: tutti i virus della Terra seguono questa regola, nessuna eccezione.

Polarità acidi nucleici

I virus con genoma a singolo filamento di RNA si differenziano a seconda che abbiano polarità positiva o negativa.

• Polarità positiva: Nel caso del DNA è il filamento che contiene la sequenza codificante. Nel caso dell'RNA è il filamento che presenta una funzione analoga a quella dell'mRNA.
• Polarità negativa: Nel caso del DNA è il filamento che contiene la sequenza complementare alla sequenza codificante. Esso fa da stampo per...

un RNA apolarità positiva. Nel caso dell'RNA è il filamento complementare all'RNA messaggero, devono quindi sintetizzarlo prendendo come stampo l'RNA genomico. Ci sono sette tipologie di genomi virali e ogni tipologia rappresenta un diverso metodo di replicazione del genoma stesso:

• CLASSE I: genoma composto da un DNA a doppio filamento (dsDNA). La produzione di mRNA avviene in maniera uguale a quella delle cellule umane.
• CLASSE II: genoma composto da un DNA a singolo filamento (ssDNA). Non c'è una differenziazione di polarità in quanto comunque nell'assemblaggio il DNA viene usato come stampo per formare un DNA bicatenario nella replicazione. Presenta quindi la DNA polimerasi per produrre questo intermedio bicatenario. Un filamento fa da stampo per l'altro, poi la produzione di mRNA avviene come in tutte le cellule.
• CLASSE III: genoma composto da un RNA a doppio filamento (dsRNA) L'RNA bicatenario si comporta come un

DNA bicatenario, uno dei due filamenti farà da stampo per la sintesi dell'mRNA.

CLASSE IV: genoma composto da un unico filamento di RNA con polarità positiva (RNA+)

L'RNA funziona come un mRNA, viene quindi riconosciuto dai ribosomi cellulari e viene tradotto: il primo step della loro replicazione è la traduzione.

L'RNA viene poi usato come stampo per portare alla produzione di maggiori quantità di mRNA.

CLASSE V: genoma composto da un unico filamento di RNA con polarità negativa (RNA-)

Il primo step della replicazione è la sintesi di un filamento complementare a polarità positiva che faccia da messaggero attraverso la RNA polimerasi RNA-dipendente. Tale enzima non è presente nelle cellule ospiti, quindi questa proteina viene trasportata a livello della nucleocapside di influenza e ebolavirus in maniera tale da poter tranquillamente avviare la replicazione all'interno dell'ospite.

CLASSE VI: genoma composto da un

singolo filamento di RNA a carica positiva che presenta come intermedio di replicazione un intermedio di DNA.

CLASSE VII: genoma composto da un DNA parzialmente bicatenario.

I genomi virali, indipendentemente dalla loro natura di DNA o RNA, possono presentare strutture diverse:

• ambisenso: una parte del genoma è a polarità positiva, l'altra è a polarità negativa.

Per permettere l'inizio del ciclo di replicazione di un virus, la cellula ospite deve essere suscettibile e permissiva: deve quindi presentare un recettore a livello della sua superficie che sia in grado di reagire in maniera specifica con certe componenti del capside/pericapside del virione.

Una volta entrato nella cellula però non è detto che il virus riesca a replicarsi, la cellula deve essere permissiva: deve fornire al virus tutto il macchinario necessario per il ciclo di replicazione.

Suscettibile: cellula dotata di recettore per l'attacco del virus (può o

non può supportare la replicazione virale).

Permissiva: cellula in cui il virus può replicarsi (può o non può essere suscettibile).

Resistente: cellula priva del recettore per l'attacco del virus (può o non può supportare la replicazione virale).

Suscettibile E permissiva: cellula capace di acquisire il virus e di consentire il suo ciclo di moltiplicazione.

REPLICAZIONE DEI VIRUS A dsDNA

Come modello della replicazione dei virus con genoma a DNA bicatenario prendiamo la dell'Herpesvirus.

replicazione

Tutti i virus aventi genoma costituito da DNA si replica nel nucleo, tranne i Poxvirus che si replicano nel citoplasma.

I geni contenuti all'interno di questi virus si dividono in:

Geni precocissimi

Geni precoci

Geni tardivi

la loro espressione avviene in maniera sequenziale.

1. Una volta che il genoma ha raggiunto il nucleo, inizia la sintesi di RNA messaggeri precocissimi

2. I mRNA vengono traspostati nel citoplasma, riconosciuti dai

1. I virus utilizzano i ribosomi delle cellule ospiti per formare le proteine precoci virali.

2. Le proteine precoci funzionano come innesco per la trascrizione dei geni precoci.

3. Gli mRNA che trasportano i geni precoci vengono tradotti nel citoplasma per produrre le proteine precoci necessarie per la replicazione del DNA virale.

4. Tra le proteine precoci ci sono enzimi virali, come quelli necessari per la replicazione del genoma virale e la sintesi della progenie. Ci sono anche altri enzimi che supportano una replicazione efficace del genoma.

5. Non viene coinvolta la DNA polimerasi cellulare, poiché non può sintetizzare in modo efficiente il DNA virale. Per questo motivo, il virus ha evoluto una propria polimerasi.

6. Il DNA della progenie viene utilizzato come stampo per la trascrizione dei geni tardivi e la produzione di mRNA tardivi, che consentono la sintesi delle proteine del capside.

7. L'assemblaggio dei nucleocapsidi avviene nel nucleo. Prima si formano i capsidi e solo successivamente vengono riempiti.

1. Si trasmette in seguito al contatto con saliva infetta e penetra nel tessuto epiteliale delle cellule labiali.
2. La penetrazione del virus nella cellula ospite avviene per fusione del pericapside con la membrana citoplasmatica.
3. A questo punto il nucleocapside viene rilasciato nel citoplasma assieme alle proteine del tegumento.
4. Il nucleocapside raggiunge il poro nucleare usando i microtubuli cellulari. Nel mentre, la proteina del tegumento VHS inizia a degradare gli mRNA della cellula ospite in maniera tale da eliminare la "concorrenza" per legarsi ai ribosomi.
5. Quando il genoma del virus entra nel nucleo, circolarizza e si replica.

replica con il meccanismo del cerchio rotante.

6. Inizia quindi la trascrizione dei geni precocissimi se infetta una cellula permissiva (nelle cellule neuronali che innervano l'epitelio non possono replicarsi, quindi entrano in latenza silenziando l'espressione di questi geni precocissimi)

7. Vengono sintetizzate le proteine per iniziare la trascrizione dei geni precoci, che saranno tradotti in proteine precoci per la replicazione del DNA virale.

8. Si genera un lungo filamento di DNA costituito da concatameri, tante copie del genoma unite tra loro testa-coda. Questo viene usato come stampo per trascrivere i geni tardivi, che verranno tradotti nelle proteine tardive strutturali, che producono capside e pericapside. Le glicoproteine del pericapside si inseriscono nella membrana del RER e del nucleo, quelle del capside entrano nel nucleo e vanno a contenere il genoma.

9. Formato il nucleocapside, fuoriesce per gemmazione della membrana nucleare, entra nel RER e da qua passa al Golgi

ciascuno.RNA A SINGOLO FILAMENTO CON POLARITà POSITIVA

Quando questi virus sono penetrati nella cellula ospite ed hanno rilasciato il genoma nel citoplasma, il primo step di replicazione è la traduzione: il loro RNA viene visto come un mRNA, quindi viene riconosciuto dai ribosomi della cellula ospite > per questo motivo questo genoma è detto INFETTANTE > inserire un unico RNA permette la produzione di una progenie virale.

Il genoma deve essere amplificato per produrre tanti mRNA e tante copie del genoma della progenie virale. Per fare ciò necessita una RNA polimerasi RNA-dipendente: usa l'RNA+ come stampo per sintetizzare un filamento complementare antisenso.

Questo tipo di enzima non esiste nelle nostre cellule, ma questi virus non devono trasportarlo nel virione lo stesso in quanto viene comunque immediatamente tradotto quando entra nella cellula permissiva, quindi sintetizzano la proteina una volta raggiunto il citoplasma.

L'RNA antisenso fa

1. da stampo per la sintesi di una nuova copia di RNA genomico positivo che viene usato come messaggero.
2. I picornaviridae presentano una proteina VPg legata covalentemente all'estremità 5' del loro genoma. Sembra permetta l'incorporazione del genoma stesso nel capside, inoltre avvia la sintesi dell'RNA virale.
3. I messaggeri non hanno un cap, quindi per essere riconosciuti dal ribosoma (internal ribosome entry site) cellulare usufruiscono di una sequenza IRES a livello della regione 5'. È caratterizzata da una serie di strutture ad ansa che vengono riconosciute dal ribosoma nonostante non presenti un cap.
4. La replicazione avviene a livello del citoplasma. Il primo step è la traduzione, che porta alla formazione dell'RNA polim