Appunti Virologia

Retrovirus e la loro variabilità

I retrovirus sono molto variabili a causa dell'infedeltà della trascrittasi inversa, che non ha attività di correzione delle bozze al suo interno. Questo porta all'acquisizione di molte mutazioni.

Inoltre, i retrovirus sono in grado di fare ricombinazione. Nel proprio virione, il virus impacchetta due molecole di acido nucleico, che possono non essere uguali. Essendo diploide, ciò permette la ricombinazione tra queste due molecole.

I sottogruppi M e N sembrano derivare da eventi indipendenti dal SIV dello scimpanzé, prima che questo virus passasse dalle scimmie più piccole. Quindi, l'HIV sembra essere il risultato di un virus che deriva da almeno tre scimmie diverse.

Dallo scimpanzé, il virus è passato anche al gorilla. I gruppi O e P sembrano derivare da due passaggi indipendenti prima di arrivare all'uomo.

Ogni gruppo deriva quindi da uno spill over indipendente dalla scimmia e poi fino all'uomo. Tuttavia, lo spill over non è sufficiente.

favorire questo passaggio ci sono una serie di fattori. La popolazione umana è molto esposta ai portatori di questi virus. Esistono più di 40 specie diverse di scimmie, e almeno la metà di questi albergano il virus. Nelle scimmie non causa l'AIDS; questo ha favorito perché nella scimmia si ha un equilibrio tra virus e animale che permette una convivenza; in questo modo l'animale è in grado di essere un diffusore continuo di infezione. Nell'uomo invece il virus causa la sindrome. L'uomo ha una serie di meccanismi per combattere l'infezione e abbassare la viremia. Se nell'uomo non venisse fatta una terapia, il virus causa una sindrome importante e debilitante. Quando il virus sviluppa una patologia, la possibilità di diffusione del virus stesso è però ridotta. Inoltre, l'esposizione viene favorita, perché spesso le scimmie vengono usate come animali domestici in alcune popolazioni. Un altro

Il fattore che favorisce l'esposizione è che l'uomo fa uso anche di carni selvatiche. Lo spill over presuppone la presenza di un intermedio per alcuni virus, questo non accade per HIV in cui lo spill over è stato diretto. A favorire lo spill over è stata la caccia, macellazione, morsi. In questi modi l'uomo è stata esposto a dosi molto elevate di virus, anche perché HIV diffonde e replica in modo molto efficace. Anche la similitudine tra uomo e scimmia è stato un punto importante per lo spill over. Il virus si è poi adattato bene e rapidamente nell'uomo. A favorire l'adattamento sono state le caratteristiche di retrovirus che gli permettono di integrare il suo genoma; alto numero di mutazioni e ricombinazioni; il genoma integrandosi permette un'espansione clonale dell'infezione. Il virus ha potuto usare anche fattori dell'ospite per il suo adattamento. I fattori di restrizione delle infezioni esistono.

contro HIV per la sua sconfitta, ma alcuni di questi fattori non erano efficienti nell'uomo per ostacolare il virus e questo ha permesso l'adattamento del virus.

Anche la via di trasmissione è improntata. Viene trasmesso per via sessuale. È stata dimostrata anche una trasmissione verticale tra madre e figlio e questo garantisce un'enorme diffusione. La sua diffusione inoltre avviene con l'uso di aghi contaminati o prodotti ematici contaminati (trasfusioni di sangue quando ancora non si sapeva l'eziologia del virus, e quando ancora il virus non era stato isolato).

In Africa centrale dove si ha avuto spill over sono presenti in modo uguale i vari sottotipi del gruppo M. Infetta linfociti T helper 1 CD4+. Infetta anche macrofagi, DC, microglia. All'interno del nucleocapside abbiamo la trascrittasi inversa, le portasi, e varie copie delle proteine accessorie visto che ha un genoma complesso. Per cui oltre a gal, env e pol ci sono altre ORF che codificano per

proteine accessorie. Nel virus a genoma semplice abbiamo solo gal, pol e env; mentre in HIV oltre a questi 3 abbiamo una serie di geni accessori.

I geni in HIV possiamo dividerli in vari gruppi:

• strutturali: geni che sono necessari perché vi sia produzione di nuova progenie viale (gag, env e pol).
• geni di trans attivazione: che codificano per le proteine tat e rev.
• geni accessori: codificano per le proteine vif, vpr, vpu e nef.

gag, env e pol vengono tradotti come nei retrovirus con genoma semplice. Abbiamo RNA genomico che viene tradotto nella poliproteina gag, o con un frame-shift nella proteina di fusione gag, env e pol. In seguito a splicing viene generato un RNA subgenomico dal quale viene prodotto env. O per un inizio alternativo di trascrizione viene prodotta vpr. Vif e vpu derivano da un sito alternativo di splicing. Per tat, rev e nef sono tradotte da RNA subgenomico che sono il risultato di almeno due eventi di splicing.

Questo virus ha un tropismo molto ristretto. Questo è

Detto dal recettore che viene legato dalla GP120. Perché questo virus possa entrare nella cellula, la cellula sopite deve avere l'antigen CD4. Questo virus inietta i linfociti T. Per saggiare recettori per un virus si esprime in modo ectopico delle proteine specifiche per quella cellula in altre cellule. Questo è stato fatto con le cellule HeLa. Le HeLa, sebbene fossero cellule umane, se sottoposte ad HIV non vengono infettate. Mediante studi di espressione genica dei vari putati recettori, è stato visto che quando le cellule HeLa avevano il CD4 potevano essere infette dal virus. Questo non è però sufficiente, perché si voleva studiare usando cellule murine che sono più diffuse delle HeLa. Nel tentativo di infettare le cellule murine con CD4 umana il tentativo è fallito. Questo perché il CD4 non è sufficiente per avere l'entrata nella cellula. Ci sono alcuni ceppi di HIV che infettano e replicano delle T attivate.

ma non replicano con la stessa efficienza nei macrofagi e nei monociti che hanno CD4. Anche questo ha fatto pensare che il virus avesse bisogno di un co-recettore. La differenza di tropismo per il co-recettore dipende dalla regione di legame di una regione di superficie della GP120. Il co-recettore usato nei macrofagi è il CCR5 che è un corecettore per chemochine. Un CCR5 mutato, o un eccesso di ligando che si lega al CCR5 vanno ad iniziare l'entrata del virus nella cellula. Il CCR5 è uno dei target usati infatti nella terapia contro HIV. Questo perché bloccare il co-recettore significa bloccare l'entrata del virus e la sua diffusione. La gp120 viene maturata dalla poli-proteina env, così come la gp41. La gp120 ha una serie di domini variabili, a livello del dominio v3 in un loop particolare, si ha la specificità di legame della gp120 con un co-recettore o un altro. Il fatto che la specificità di legame avvenga in un dominio variabile ha

un grosso significato a livello della sua diffusione. Si possono avere delle mutazioni a livello di v3 e passare da virioni che riconoscono CCR5 a virioni che riconoscono altri co-recettori; si può cambiare quindi il suo tropismo. Questa transizione può avvenire, e quando avviene i ceppi di HIV che mostrano la mutazione e cambiano tropismo per il co-recettore (il tropismo nuovo è per CCR4) diventano ceppi R4 (gli altri sono ceppi R5). Il nuovo virione infetta più linfociti T helper e non più macrofagi e monociti. Gli R4 sono più aggressivi, e hanno un fenotipo sinciziale cioè una modalità con la quale HIV diventa molto patologico. La formazione di sincizi tra cellule infette e non, è uno dei meccanismi con i quali il virus porta alla non funzionalità e morte delle cellule T helper CD4+. I domini di legame al CD4 invece si trovano nelle regioni meno variabili della gp120. Il dominio fuso genico mappa all'interno della

gp41. All'interno della gp41 si ha anche il domino trans-membrana, che serve per ancorare la proteina di superficie gp120 all'envelope del virus.

Meccanismo di ingresso: Il legame di gp120 con CD4 posta ad un cambio conformazionale che permette il legame anche con il co-recettore. Questo permette la fuoriuscita di gp41, che si fonde con il domino fuso genico che permette poi il rilascio del nucleocapside. Nel nucleocapside rilasciato avvena la retro-trascrizione.

L'espressione più o meno abbondante dei co-recettori determina il maggior tropismo di HIV verso uno o l'altro tipo cellulare. Chi riconosce CCR4 infatti, i T helper, quelli che riconosce i CC5 infetta tutti gli altri tipi cellulari. Questi sono tutti co-recettori di chemochine. Si pensa che i ceppi che più facilmente riescono ad entrare in un individuo gli R5, perché possano accedervi facilmente nelle mucose dove ci sono i macrofagi residenti. I ceppi R5 possono attraverso mutazioni transitare verso un

ceppo R4 o R5. Questo è dato dal fatto che la specificità di legame risiede in un dominio che è ipervariabile. La transazione è associata ad una prognosi peggiore. Esiste una terapia antiretrovirale, ma non è una cura, perché ad oggi il virus non può essere ancora eradicato del tutto. Però permette comunque di convivere con il virus perché abbassa molto la viremia; questo permette anche di abbassare molto la propagazione del virus. Ci sono però delle eccezioni, di persone che sono state guarite dall'HIV. Ad oggi siamo a 2-3 casi. Il primo fu il paziente Berlino, e poi di Londra. Il paziente di Berlino era un eterozigote per il co-recettore ccr5, perché ha una mutazione su un allele, questa mutazione delta 32 interferisce con il legame della GP120. I pazienti, oltre ad essere HIV-positivi, avevano sviluppato una neoplasia ematica. Entrambi hanno subito trapianto allogenico di midollo osseo. I donatori di midollo osseo in

entrambi i casi provenivano da donatori che erano omozigoti per la mutazione delta 32. Alla fine, i pazienti sono diventati omozigoti per la mutazione. In questo modo il virus perde la possibilità di infezione. Il paziente di Berlino non ha dovuto nemmeno subire nessun trapianto anti-retrovirale dopo il trapianto; quello di Londra invece l'ha fatto per 10 anni. Entrambi si sono negativizzati. Questo sottolinea l'importanza del co-recettore per la sopravvivenza del virus. Le DC possono permettere la diffusione del virus, spesso possono essere usate come carrier del virus da presentare ai linfociti T helper. Le DC con una lectina legano i residui di carboidrati presenti sulla gp120. Il virione rimane così attaccato alle DC. Le DC agiscono come APC e vanno in contatto con le T helper. La DC concentra particelle del virus in prossimità del recettore CD4 della T helper. In questo modo garantisce l'infezione dei T helper. Le retrotras