Appunti Virologia medica

1. RICONOSCIMENTO DEL VIRUS DA PARTE DELLA CELLULA

virus nudi parte del capside serve come recettore.

Nei virus con envelope, le proteine transmembrana servono come recettori.

Nei

Il legame tra il recettore e la cellula è un legame forte covalente ed è un legame altamente specifico: i virus

riconoscono esclusivamente le proprie cellule target che presentano sulla superficie i recettori specifici per i virus.

Quale parte della cellula viene riconosciuta come recettore virale dal virus stesso? Sicuramente delle molecole, delle

proteine di superficie che normalmente svolgono dei ruoli ben specifici nella cellula. Di solito queste molecole fanno

famiglia delle immunoglobuline

parte della (immunoglobuline-like superfamily). Altre molecole con questo ruolo sono

recettori di membrana canali e proteine

i come i recettori dei fattori di crescita, per le citochine ecc. oppure sono

trasportatori transmembrana. Sono molecole che hanno un ruolo ben preciso ma che il virus riconosce come

recettore. Dal momento che il virus riconosce queste molecole come recettori, durante un’infezione virale, le

molecole modificano il loro ruolo. Se i recettori sono utilizzati dal virus, non potranno essere utilizzati dalla parte

cellullare (per esempio dai fattori di crescita). Quindi, fin dall’inizio il fenomeno dell’infezione sovverte le normali

funzioni della cellula.

A: Virus nudi che utilizzano il capside come

recettori.

B: Virus con envelope che utilizzano le

glicoproteine come recettori. LISTA MOLTO LIMITATA DI RECETTORI

UTILIZZATI DA ALCUNI VIRUS

Per esempio, il virus della rabbia utilizza come

recettore quello per l’acetilcolina; l’herpesvirus

utilizza come recettori quelli dei fattori di crescita.

CO-RECETTORI

il legame recettore-recettore non è

In alcuni virus

sufficiente: legare anche dei co-

hanno bisogno di

recettori. Co-recettori: molecole presenti sulla superficie

della cellula e specifici. Ci sono due co-recettori specifici

per l’HIV. Solo dopo la formazione di questi legami, il

virus può entrare nella cellula. 14

1. RICONOSCIMENTO DELLA CELLULA DA PARTE DEL VIRUS

Dalla parte della cellula, i recettori che un virus riconosce sono sempre gli stessi. Questi determinati recettori cellulari

Un virus ha uno specifico TROPISMO CELLULARE: riconosce

chiaramente sono presenti solo su alcuni tipi di cellule.

esclusivamente alcune cellule.

Esempi: Epatotropismo: virus che infettano il fegato. Neurotropismo: virus che infettano il sistema nervoso.

Linfotropismo: virus che infettano i linfonodi.

I virus possono avere più tropismi: se un recettore è presente su più tessuti/organi, il virus avrà un doppio tropismo.

Per esempio, il virus della poliomielite riconosce un recettore presente sui motoneuroni e sulle cellule muscolari,

quindi, ha un mototropismo e un neurotropismo.

2. PENETRAZIONE

Il processo di ingresso del virus all’interno della cellula avviene in due modi diversi a seconda che il virus sia nudo o

che abbia l’envelope.

VIRUS NUDI I virus nudi entrano nella cellula

attraverso un processo noto

viropexis,

come che è

un’endocitosi mediata da

recettore. Si crea una vescicola

endocitotica che trasporta il

virus all’interno della cellula. I

virus entrano in

un’invaginazione e si crea la

vescicola.

VIRUS CON ENVELOPE

Nei virus che hanno l’envelope, il virus entra mediante fusione

dell’envelope con la membrana cellulare. Facilmente le due

strutture si fonderanno e il virus verrà trascinato dentro grazie a

questa fusione tra le due strutture. Questo fenomeno di fusione

è aiutato dalla presenza di un dominio fusogeno presente sulle

glicoproteine dell’envelope. Quest’ultime agiscono da recettori

ma hanno anche dei

domini fusogenici, che

sono parte della

proteina che

favoriscono la fusione

tra l’envelope e la

membrana cellulare. 15

3. SVESTIMENTO liberare il suo acido nucleico,

Il virus, una volta entrato nella cellula, deve

che è la parte che porta le informazioni ed è necessaria al virus per

replicarsi. Il genoma per essere espresso non può essere circondato dal

capside che si deve disgregare. Lo step dello svestimento è meno

studiato perché non sembra avere una grande importanza dal punto di

vista funzionale. Il capside essendo assemblato con forze deboli, si

Lo svestimento si verifica nel

disgrega e lascia libero il genoma.

citoplasma per quanto riguarda i virus a RNA; nel nucleo per i virus a

DNA. Questo perché i primi processi di replicazione avvengono prima in

questi rispettivi compartimenti.

4. REPLICAZIONE DEL GENOMA ED ESPRESSIONE GENICA

Il genoma è entrato nella cellula ospite: ora deve avvenire l’espressione del proprio genoma. Qualsiasi sia la natura del

virus, ciascun virus deve replicare il proprio genoma e deve anche costituire il nuovo virione. Ha bisogno anche delle

proteine del virus: ha bisogno di replicare, trascrivere e tradurre il proprio genoma. Tutto questo non può essere fatto

in un solo modo perché i virus hanno meccanismi diversi in base all’acido nucleico considerato: un virus a RNA non

Vedi classi di baltimore

replica come quelli a DNA.

5. ASSEMBLAGGIO E MATURAZIONE Per i virus a DNA avviene nel nucleo; per quelli a RNA

Avviene in modo spontaneo nel sito principale di replicazione. nel citoplasma. In questo step si ha

l’assemblaggio dei tanti virioni finali.

Qualche virus ha bisogno di qualche step di

maturazione. In questa fase finale

cambiamenti post

avvengono tutti i

traduzionali che servono per maturare il virione.

6. RILASCIO

Adesso i virioni possono fuoriuscire dalle cellule ed essere rilasciati. Il rilascio avviene in due modi diversi a seconda

che il virus sia nudo o con l’envelope.

I virus nudi vengono rilasciati mediante lisi

della cellula: la cellula esplode e rilascia i

virioni.

Nell’immagine a destra vediamo che la cellula

esplode e i virioni stanno uscendo.

i virus che hanno l’envelope,

Per invece, il meccanismo è diverso. Infatti, questi virus nella cellula hanno il capside, il

vengono

genoma ma non possiedono ancora l’envelope. Non possono, quindi, essere rilasciati per lisi e quindi

rilasciati per budding o gemmazione: il virus esce dalla membrana cellulare creando una vescicola che è l’envelope. Il

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virus prende anche le glicoproteine di superficie che erano

state deposte sulla superficie cellulare. Nel giro di poche

ore una cellula, infettata da un virus che continua a essere

prodotto e fuoriuscire, morirà.

TEMPO DI REPLICAZIONE A seconda della dimensione e della complessità del virione, il tempo di

replicazione sarà diverso. I piccoli virus completeranno il loro ciclo

replicativo nel giro di 6-10 ore. Gli herpesvirus anche in 72 ore. SarsCov2 ha

un picco a 54 ore. Creiamo una coltura di virus e seguiamo gli step di

replicazione, contando quanti virus si sono formati dopo tot ore. Quando

aggiungo il virus alle cellule, ho un periodo di latenza. Il tempo di latenza

dipende dal virus: questo periodo di latenza è di circa 6 ore per i virus

normalmente grandi. Dopo ho una crescita esponenziale dei virus, con un

rilascio continuo dei virus nel surnatante delle cellule. Essendo un sistema

chiuso, il virus non trova più cellule dove replicarsi e la conta virale rimane

costante. Tutto ciò si può fare attraverso una serie di esperimenti

abbastanza semplici. 17

LA CLASSIFICAZIONE DI BALTIMORE

David Baltimore nel 1971 ha un’intuizione e afferma che: è vero che esistono migliaia di virus differenti ma tutti i virus

7 categorie La classificazione di

possono essere classificati all’interno di specifiche sulla base del loro acido nucleico.

Baltimore si basa sulla natura dell’acido nucleico del virus. In realtà Baltimore aveva fatto 6 classi a cui noi ne abbiamo

aggiunta una, dopo la scoperta del virus dell’epatite B.

È vero che ci sono 7 diverse categorie di virus sulla base dell’acido nucleico di partenza ma è anche vero che tutti i

virus passano attraverso lo step di mRNA. Infatti, qualsiasi sia il punto di partenza della replicazione, è indispensabile

che, a un certo punto del proprio ciclo replicativo, il virus abbia un mRNA che permetta di tradurre le proteine

utilizzando i ribosomi della cellula ospite.

Sulla base di quanti e quali step il virus utilizza per arrivare all’mRNA abbiamo le 7 diverse classi.

Questa classificazione è alla base di tutto quanto studieremo successivamente.

LE 7 CLASSI DI BALTIMORE 1°: dsDNA

Virus a DNA doppio filamento.

2°: ssDNA

Virus a DNA singolo filamento.

3°: dsRNA

Virus a RNA doppio filamento.

4°: Virus a RNA singolo filamento positivo.

ss(+)RNA

Si divide in 4°a e 4°b.

5°: Virus a RNA singolo filamento negativo.

ss(-)RNA

6°: Retrovirus, ovvero RNA singolo

filamento positivo ma che non può essere

ss(+)RNA con DNA

utilizzato come mRNA.

intermedio

7°: Virus dell’epatite B, ovvero DNA doppio

Gapped dsDNA

filamento incompleto. 18

1° C LASSE: DNA DOPPIO FILAMENTO

3 classi geniche: 3 GRUPPI DI GENI che vengono trascritti e tradotti in tempi diversi. geni

Per prima cosa vengono trascritti quei geni che si definiscono

precocissimi o immediate early genes. (IE genes mRNA)

Si crea l’mRNA

immediate early

per questi geni che vengono tradotti a formare le

proteins, proteine precocissime (IE proteins).

ovvero le Questo primo

passaggio è mediato da RNA polimerasi DNA dipendenti cellulari. Tutte

queste proteine precocissime sono regolatorie e funzionali.

geni early,

Queste ritornano nel nucleo e stimolano la trascrizione dei

precoci proteine early o precoci.

che codificano per Anche queste sono

proteine funzionali o regolatorie, che rientrano nel nucleo e vanno ad

geni tardivi late late

attivare la trascrizione dei che codificano per le

protein, le proteine tardive.

C’è un processo a cascata: geni precocissimi – geni precoci – geni tardivi

IE genes mRNA IE proteins E genes mRNA E proteins L genes mRNA L proteins

à à à à à

Le proteine late sono quelle strutturali: capside e proteine di superficie se il virus ha l’envelope.

Tra le proteine precoci abbiamo una DNA

polimerasi DNA dipendente che servirà a replicare

il genoma a DNA del virus. Abbiamo una

polimerasi che creerà tante copie del genoma. A

questo punto abbiamo tutte le componenti per

assemblare nuovi virioni e quindi ho la

formazione della progenie virale.

La divisione in 3 gruppi di geni è possibile solo per i virus molto grandi come gli Herpes. Quelli più piccoli hanno solo