Virologia molecolare - parte 2

TRASCRIZIONE

La trascrizione è particolare. Ci sono 3 trascritti maggiori, ossia quando la RNA

pol quando inizia a funzionare legandosi al promotore (early o late che sia)

vengono prodotti 3 trascritti. E poi attraverso il nostro spliceosoma vengono

prodotte tutte le proteine.

Quando il virus infetta una cellula dell’epitelio basale l’RNA pol riconosce il

promotore early (TF compatibili: NF1, Oct1, YY1 etc) e il segnale di poli-A early. Si

forma il primo messaggero early che andando incontro a splicing formerà le

proteine E1, 2, 4, 5, 6 e 7. (INFEZIONE NON PRODUTTIVA)

Quando poi il virus passa alla cellula epiteliale (cheratinocita differenziato) al

livello del quale ci saranno fattori che riconosceranno i promotori late e quindi

porterà alla formazione degli altri due messaggeri (promotore late, poliA early;

promotore late, poliA late). Nel primo caso si formano solo E1 ed E2, mentre nel

caso del secondo messaggero si formano ANCHE, in più, le proteine strutturali.

L’immagine sotto può aiutarti a capire meglio.

L’aumento di E1 ed E2 porta ad un’accelerazione del genoma che passerà da una

replicazione plasmidica a una replicazione vegetativa.

Qui sotto sono elencate le diverse proteine e i loro ruoli associati:

- L1 è la proteina principale del capside

- L2 è l’altra proteina del capside, più interna, e assiste nell’impacchettamento del

DNA virale

- E1 ha funzione di elicasi, va a legarsi all’ori e promuove la replicazione del

genoma

- E2 ha una doppia funzione. Di per sé è un TF (aumenta l’espressione dei

trascritti che partono dai promotori virali tranne per E6 ed E7) ma ha anche una

funzione di co-fattore di E1. I due formano un complesso, ha quindi un ruolo

secondario nella replicazione

- E4 ancora non ha una vera e propria funzione, ma si è visto che è coinvolto

nell’impacchettamento del nucleocapside

- E5 (molto studiata nel bovino) e si è visto ha un ruolo nel differenziamento

cellulare, simili alle prossime due, considerate le più importanti da un punto di

vista di patogenesi (le proteine oncogene).

- E6 ha una funzione di stop al differenziamento cellulare, spingendo la cellula a

proliferare (regolazione del ciclo cellulare). Agisce su p53 che serve a bloccare i

meccanismi di replicazione incontrollata (regolando la trascrizione di p21) e di

mandare in apoptosi la cellula se non dovesse riuscirci (regolando la trascrizione

di Bax). L’azione di E6 consta nel legarsi ad una proteina cellulare che è stata

chiamata E6AP (adattratrice di E6), cui ruolo biologico è ubiquitina ligasi,

insomma porta alla degradazione di p53. In questo modo il virus si assicura che

la replicazione possa andare avanti SENZA che venga disturbato.

PPS: Nel caso dei virus NON oncogeni l’efficienza di questa proteina è ridotta.

Tieni presente che in questi tumori p53 NON è mutato.

La proteina ha anche altri ruoli come attivare la telomerasi cellulare, indurre

duplicazione abnorme dei cenarosomi e aneuploidia.

- E7 ha una funzione di stop al differenziamento cellulare, spingendo la cellula a

proliferare (regolazione del ciclo cellulare). Si lega alla pRB con un effetto

stimolatorio della replicazione cellulare (ricorda il ruolo di pRB che si associa a

E2F: Passaggio di G1-S quando E2F è libero). In questo modo si accendono gli

enzimi della replicazione ESSENZIALI per la replicazione del virus stesso (lei

non ha i suoi quindi deve spingere la cellula a sintetizzarli).

PS: questa cosa la fa ANCHE il poliomavirus tramite la proteina LT, analogo di

E7!

NB: non c’è una DNA polimerasi, il virus usa la nostra.

Le cellule che più caratterizzano, presenti in laboratorio da anni, sono le HeLa,

cellule trasformate da queste due proteine (fortemente espresse).

REPLICAZIONE

Una volta entrato il virus fa l’uncoating, il genoma va nel nucleo. Parte la prima

trascrizione con i promotori early “primari” (E1 ed E2) e tramite la divisione cellulare

(mitosi) passa da una cellula all’altra (ricorda che non si possono formare i virioni

— REPLICAZIONE PLASMIDICA).

Ma mano che siamo nella zona proliferativa del tessuto i fattori per il

differenziamento aumenteranno e si andrà incontro alla produzione degli altri geni

Early e dei geni Late, fase che noi chiamiamo REPLICAZIONE VEGETATIVA

perché il virus è per così dire vivo perché si possono formare i virioni. La

produzione dei trascritti, la replicazione del genoma e l’incapsidamento è molto più

veloce.

USCITA

Meccanismo che avviene poi per desquamazione delle cellule epiteliali.

L’INFEZIONE PRODUTTIVA, quella che forma i veri e propri virioni, si ha con le

cellule terminalmente differenziate.

PARADOSSO DEL CICLO VIRALE DEI PAPILLOMA VIRUS

Il fatto che il virus abbia due step nella replicazione: ossia può entrare solo nelle

cellule basali e può replicare solo nelle cellule differenziate. A questo, inoltre, va

aggiunto che il virus utilizza i nostri enzimi cellulari per questi meccanismi di base

ma induce il cheratinocita a replicare, nonostante sia terminalmente differenziato e

non in grado di farlo, normalmente.

PATOLOGIA e PROFILASSI

L’infezione avviene essenzialmente per contatto diretto ma raramente ci può essere

una trasmissione indiretta (oggetto contaminato) come nel caso, per esempio

nell’HPV1 (comune nelle piscine non ben trattata o asciugamani infetti, etc).

Il 95% dell’infezione da papilloma virus si trasmetta per via sessuale con un 5% che

riguarda una strumentazione medica infetta o un contagio madre-feto!

Generalmente, l’infezione di questi virus non è pericolosa perché in una situazione

non immuno-compromessa e con ceppi non estremamente patogeni (cioè con E6-

E7 pericolosi) il virus viene fermato dal sistema immunitario (quando l’infezione è

produttiva) al 90% che porta a regressione dell’infezione. Inoltre, tieni presente che

non c’è viremia perché l’infezione è localizzata.

Però qualora ci dovesse essere una risposta immunitaria limitata (magari anche

solo per un altra infezione in corso) si può avere l’instaurarsi di un infezione più

prolungata, il ché è rischioso perché l’iperproliferazione che va a instaurarsi

potrebbe trasformare le cellule. Da aggiungere, che i ceppi oncogeni possono

inserirsi nel nostro genoma in maniera random per la cellula mentre fisso per il

virus: tra E2 ed E1, rompendo la continuità del gene E2 (separando la sua ORF e

quindi disattivando la sua funzione). Questo porta ad una over espressione di E6

ed E7: la trasformazione è al lungo andare inevitabile. Il processo è abbastanza

lento che vede una piccola displasia che se viene trascurata può evolvere in

carcinoma. Ci sono diversi livelli della displasia denominati con l’acronimo CIN e i

livelli 1-3 (cui ultimo è quello pericoloso, che al pap-test ci dice che quella neoplasia

potrebbe diventare neoplasia).

Il 74% delle nuove infezioni di HPV avviene tra i 15 e 24 anni. Il 50% della

popolazione mondiale è stato infettato dal virus con una media di 500 000 nuovi

cancri della cervice uterina all’anno. Il virus è principalmente diffuso in posti in

Africa e alcuni posti dell’Asia e Sud-America.

Oggi esiste il vaccino, anzi più di uno. Si da obbligatoriamente alle bambine di

circa 12 anni. Ne esiste uno tetravalente di Merck e Sanofi che contiene 4 ceppi: 2

ad alto rischio (16, 18) e 2 a basso rischio (6, 11), ricombinante (le proteine L1

vengono espresse in lievito, ricorda parte generale sui vaccini) e sfrutta l’auto-

assemblaggio della proteina del capside. Per questo molto sicuro ed efficace

(100% sulle lesioni gravi). Poi ne esiste uno bivalente, Cervarix (solo i ceppi ad

alto rischio). Si fanno 3 sommini-strazioni (0-2-6 mesi dalla prima) per entrambi. In

america oggi ci sta un nonavalente, Gardasil 9 contro altri ceppi che

sembrerebbero essere anche loro oncogeni (31, 33, 45 e 58).

POLIOMAVIRIDAE

Non verranno studiati in dettaglio, ma sarebbe importante dare qualche nozione a

riguardo di questi virus. Quelli che vengono studiati in laboratorio (non nocivi per

l’uomo ma con attività trasformante) è il SV40. Il virus è stato scoperto nella

produzione del vaccino e scaturì un timore generale per la paura che allle persone

vaccinate potesse venire il tumore. Fortunatamente no, vista la sua specie

specificità ed oggi è usato in laboratorio per trasformare le cellule.

Il LT antigen me cinismo simile a quello del papilloma che funziona sulla proteina

del retino blastoma. Molte cellule sono persistentemente infettate da questi virus.

Per l’uomo sono interessanti due virus:

- JC virus associato alla leucoencefalopatia multifocale profressiva

- BK virus che fa venire delle malattie del rene

RETROVIRIDAE

Il nome della famiglia è legato al loro meccanismo di replicazione unico, in quanto

sono a RNA + ma che non si comportano assolutamente come RNAss positivi

normali e che per trascrivere e replicare devono passare attraverso un intermedio

di cDNA, e dato che nella cellula non esiste un enzima del genere se la portano

dietro. Si tratta anch’essa di una famiglia grandissima di virus, che comprende 3

sotto-famiglia sulla base della sequenza genomica (in particolare sulla base delle

trascrittasi inversa, RT. Ricorda che i papilloma in base a L1).

Queste sono:

- ONCOVIRINAE i primi ad essere stati scoperti perché sono oncogeni. Ciò che li

distingue dalla maggior parte delle altre sottofamiglie è che si integrano nel

nostro genoma ma anche la presenza di geni (detti onc) che possono dare

tumori (da Bishop nel 1970 e sono di 4 tipi: 1) protein chinasi; 2) GFR grow-

factor receptor; 3) G-protein; 4) TF). Si dividono in 5 generi denominati

dall’alfabeto greco

- ALPHARETROVIRUS

- SARCOMA DI ROUS VIRUS il primo in assoluto ad essere stato scoperto

(1911), negli uccelli e polli.

- BETARETROVIRUS

- DELTARETROVIRUS

- HTLV1 (Human T cell Luekemia Virus, 1) virus fratello gemello di HIV, e di

questa sottofamiglia, quello pericoloso per l’uomo. Scoperto qualche anno

prima del fratello, è molto raro ma diffuso in Italia del sud, Caraibi e

Giappone (soprattutto).

La sua trasmissione è identica ad HIV (sangue e sessualmente) con la

differenza fondamentale che invece di distruggere queste cellule (T cell) le fa

iper-replicare.

PS può dare anche, raramente, specialmente nel Sud Est Asiatico anche

l’HAM/TPS (HTLV1 Associated Myelopathy / Tropical Spastic Paresis).

- GAMMARETROVIRUS

- EPSILONRETROVIRUS

- SPUMAVIRINAE di cui non sappiamo quasi nulla, scoperti per la prima volta

nelle sci