Appunti Microbiologia e domande

STRUTTURA DEL VIRIONE

Per vedere le particelle virali abbiamo bisogno di un microscopio ottico perché le dimensioni sono nell'ordine dei nanometri (nm). Recentemente sono stati scoperti virus di 300 nm simili quindi alle dimensioni di un batterio che infettano protozoi.

La particella virale contiene un acido nucleico e delle proteine che avvolgono l'acido nucleico che costituiscono il capside virale. Le singole subunità proteiche sono codificate dal genoma del virus generalmente, quindi sono proteine virali che prendono il nome di capsomeri.

A tratti alcuni virus, essendo parassiti obbligati, usano enzimi e molecole che trovano all'interno della cellula, alcuni di questi, hanno bisogno di enzimi che non le appartengono, infatti questa tipologia si è evoluta per produrre gli enzimi di cui necessitano da sé per la replicazione, portandoseli all'interno della particella virale.

Troviamo virus con:

• Capside nudo
• Pericapside: esternamente al capside acquisiscono una

La membrana della cellula funziona come una doppia membrana fosfolipidica, che può essere presa dal nucleo della cellula o dalla cellula stessa in cui vengono inserite delle glicoproteine virali.

Il genoma virale può essere costituito da DNA o RNA. Il DNA può essere a singolo filamento o doppio filamento, lineare o circolare. Ad esempio, gli herpes virus hanno un DNA a doppia elica lineare, mentre i papillomavirus (causa del carcinoma cervicale) hanno un DNA a doppio filamento circolare.

L'RNA può essere RNA+ (si lega direttamente ai ribosomi e funge da RNA messaggero, come nel caso del Sars-Cov2) o RNA- (non viene tradotto in proteine e deve essere copiato in RNA complementare, ovvero RNA+, grazie alla RNA polimerasi). Può essere a singolo filamento, doppio filamento o ambisenso, e può essere presente come unica molecola o in segmenti.

La capside è la struttura geometrica che avvolge il genoma virale. Le proteine possono assemblarsi in vari modi e forme. Può essere di forma icosaedrica, con 12 facce triangolari, o elicoide, con una forma allungata.

All'interno la molecola di DNA a singola elica si dispone aspirale, ad esempio il virus del mosaico del tabacco o ebola virus.

PERICAPSIDE O ENVELOPE

All'esterno del nucleocapside è presente una membrana fosfolipidica in cui sono inserite le proteine codificate dal genoma virale. Gli Herpesviruses consistono di un capside icosaedrico circondato dalla membrana envelope. Il capside contiene il dsDNA virale. Tra il capside e l'envelope si trova uno strato di proteine chiamato tegumento.

STRUTTURA VIRALE:

1. VIRUS A CAPSIDE NUDO

Componenti:

• Proteine

Proprietà:

• Resistente a temperatura, acidi, proteasi, detergenti ed essicamento
• Viene rilasciato dalla cellula per lisi.

Conseguenze:

• Può essere facilmente diffuso (da una mano all'altra ecc).
• Può essere essiccato e mantenere l'infettività.
• Può sopportare le avverse condizioni dell'intestino.
• Può essere resistente ai detergenti e in acqua di
scolo.

1. L'azione degli anticorpi può essere sufficiente per la protezione immunitaria.
2. VIRUS CON PERICAPSIDE
Componenti:
• Membrana, lipidi, proteine e glicoproteine.
Proprietà:
• Distrutto da acidi, detergenti, essicamento e calore.
• Modifica le membrane cellulari durante la replicazione. È rilasciato per gemmazione o lisicellulare.
Conseguenze:
• Deve rimanere in ambiente umido.
• Non sopravvive nel tratto gastrointestinale.
• Si diffonde in grandi gocce d'acqua, secrezioni, trapianti d'organo e trasfusioni.
• Non deve necessariamente uccidere la cellula per diffondersi.
• Può essere necessaria una risposta immunitaria sia umorale che cellulare per la protezione e il controllo dell'infezione.
• Produce ipersensibilità e infiammazione.
LA REPLICAZIONE VIRALE
1. Adesione e riconoscimento del recettore
Il primo passaggio per infettare una cellula è l'adesione quindi il riconoscimento del virus che lega un

recettore cellulare. Stabilisce un contatto tra le sue proteine capsidiche o dell'envelope (se lo ha) con la molecola presente sulla cellula ospite. Non tutti i virus possono infettare tutte le cellule infatti ogni virus ha un certo tipo di cellula bersaglio (Il virus HIV riconosce e aderisce al recettore CD4 e ai corecettori presenti sulle cellule target, penetrando al loro interno. I farmaci in grado di bloccare il legame con il recettore CD4 sono chiamati inibitori della fusione o dell'entrata).

2. Ingresso

L'ingresso può avvenire in vari modi: nel caso dei virus con envelope può avvenire con un processo di fusione tra il pericapside e la membrana cellulare che fa si che entri nel citoplasma della cellula. Un altro tipo di processo è quello di endocitosi: quando arrivano a contatto con il recettore vengono inglobati in una vescicola endocitica che si ritovano poi nel citoplasma della cellula. Da questa vescicola, i virus poi possono liberare il capside.

1. Entrata nella cellula

Il virus si lega alla membrana cellulare e viene inglobato all'interno della cellula ospite.

2. Penetrazione

Il virus rilascia il suo materiale genetico (acido nucleico) all'interno della cellula ospite.

3. Spoliazione

Il genoma virale deve essere "messo a nudo" dalle proteine virali perché deve essere trascritto e replicato. Se rimane avvolto dal capside, questi processi non possono avvenire.

• Virus a DNA: l'acido nucleico arriva nel nucleo e si replica, venendo poi trascritto in RNA messaggero e poi in proteine.
• Virus a RNA: l'acido nucleico rimane nel citoplasma, dove viene espresso e replicato.
4. Replicazione e espressione del genoma

Una volta che le proteine sono state sintetizzate, queste si assemblano in particelle virali vuote, all'interno delle quali si inserisce il genoma replicato (RNA o DNA). In questo modo si formano delle particelle virali complete, identiche alla particella infettante.

5. Rilascio dalla cellula
• Lisi cellulare: la cellula scoppia e libera le particelle virali nell'ambiente extracellulare, dove andranno a infettare altre cellule.

infettare le cellule vicine

Gemmazione: i virus con envelope vengono gemmati da quella porzione della membrana in cui sono state inserite le glicoproteine virali e fuoriescono con un processo opposto all'endocitosi.

PRINCIPALI METODI DI CLASSIFICAZIONE

Esistono due metodi principali per la classificazione dei virus:

1. La classificazione di Baltimore: si basa sulla strategia di espressione e di replicazione del genoma virale;
2. La classificazione ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses), lo schema gerarchico è:
1. Ordine
2. Famiglia
3. Sottofamiglia
4. Genere che si suddivide in:
5. Ceppo o il tipo (1 o 2), e le quasi-specie.

Le quasi-specie sono una categoria che comprende il concetto di variazione delle caratteristiche e delle varianti virali: i virus RNA durante il ciclo replicativo mutano il loro genoma all'interno della cellula molto più rapidamente rispetto ai virus a DNA, in quanto questi ultimi si replicano solo nel nucleo della cellula dove, a sua volta,

• Gli enzimi addetti alla riparazione della replicazione del DNA sono responsabili della correzione degli errori durante il processo di replicazione del DNA. Questi enzimi permettono di mantenere l'integrità del materiale genetico.
• I primi, che svolgono la replicazione nel citoplasma, non subiscono rallentamenti dovuti alla correzione enzimatica dei processi.
• Quando un ceppo virale accumula molte variazioni che lo differenziano dal ceppo iniziale, viene definito come variante. Questo avviene solo quando le modificazioni sono abbastanza frequenti. In caso contrario, il ceppo viene definito come quasi-specie.
• Secondo la classificazione ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses), finora sono stati considerati solo una piccolissima parte dei virus conosciuti che circolano. Esistono 7 ordini:
1. Caudavirales: comprende i virus che infettano batteri e batteriofagi.
2. Herpesvirales: comprende i grandi virus a DNA a doppia elica degli eucarioti.
3. Mononegavirales: include tutti i virus a RNA a singola elica delle piante e degli animali.
4. Nidovirales: comprende i virus a RNA a singola elica dei vertebrati.
5. Picornavirales: comprende i virus a
doppia elica, sia lineare che circolare, polarità negativa; 3. Classe III: virus a RNA a doppia elica, polarità negativa; 4. Classe IV: virus a RNA a singola elica, polarità positiva; 5. Classe V: virus a RNA a singola elica, polarità negativa; 6. Classe VI: virus a RNA a singola elica, polarità positiva, con trascrizione inversa; 7. Classe VII: virus a DNA a doppia elica, polarità inversa. La classificazione dei virus è un campo in continua evoluzione e nuove famiglie, generi e specie vengono scoperti e aggiunti regolarmente. La comprensione della diversità virale è fondamentale per lo studio delle malattie infettive e per lo sviluppo di strategie di prevenzione e controllo.

singola elica;

3. Classe III: virus a RNA a doppia elica, polarità positiva;

4. Classe IV: virus a RNA a singola elica, polarità positiva;

5. Classe V: virus a RNA a singola elica, polarità negativa;

6. Classe VI: virus a RNA a singola elica, polarità positiva, retrovirus;

7. Classe VII: virus a DNA a doppia elica, polarità negativa.

I virus a DNA con polarità positiva devono trascrivere, per iniziare il ciclo replicativo, un RNA messaggero: vale sia per quelli a doppia elica che a singola elica, solo che nel secondo caso verrà replicato il filamento come un doppione. I virus a RNA con polarità positiva fungono direttamente come RNA messaggeri, mentre quelli a polarità negativa devono essere prima trascritti. I retrovirus per essere espressi devono essere convertiti con la trascrittasi inversa da RNA a DNA a doppia elica che si andrà poi ad integrare nel genoma della cellula e poi trascrive i RNA messaggeri.

REPLICAZIONE DNA

REPLICAZIONE RNA

CINETICA DI UN SINGOLO CICLO DI

REPLICAZIONE DI UN VIRUS RILASCIATO PER LISI CELLULARE

La fase di eclissi consiste nel momento iniziale del ciclo replicativo del virus, in quanto è appena entrato nella cellula, venendo poi espresso, replicato ed infine assemblato; soltanto dopo questi passaggi iniziano ad accumularsi le particelle virali all'interno del corpo cellulare e, man mano che l'infezione progredisce, iniziano a diffondersi le particelle che vengono rilasciate nell'ambiente extra-cellulare. Di conseguenza, per cinetica replicativa, si intende il tempo necessario per il completamento delle varie fasi; è sottointeso che queste cambino la durata in base al virus, come per esempio i virus a RNA con polarità positiva che, già a poche ore dopo il contagio, è in grado di diffondere particelle infette, però altri virus possono impiegare giorni prima di farlo. Il tutto vale per quei virus rilasciati