I Virus - Lezione 1

GENOMA

Il genoma dei virus è variabile :possiamo trovare virus a ssDNA , a dsDNA, a ssRNA , a

dsRNA.L rna può contenere molecole più segmentate con polarità negativa o positiva,

questo va ad incidere sulla replicazione del virus stesso, in quanto nel momento stesso sia

ha un template che sia ad rna positivo questo template può essere utilizzato direttamente

come rna messaggero nel caso in cui l rna ha polarità negativa c è bisogno di una

replicazione rna dipendente e che questo virus abbia dei enzimi virus specifici presenti nel

capside.L herpes virus e l adenovirus sono particolarmente grandi rispetto ai soliti genomi

virali che possono codificare per pochi geni; una delle strategie di replicazione è quella di

produrre rna policistronici e quindi in base all occorrenza grazie a fenomeni di splicing

possono dare un corredo cromosomico diverso e fasi diverse nel processo di replicazione

ovvero fasi precocissime, intermedie o tardive di sintesi proteica . Il virus quando infetta la

cellula usufruisce dei pattern enzimatici della cellula stessa ma per innescare le fasi

precoci è essenziale che sintetizzi delle proteine proprie che servono per proseguire la

sintesi del genoma e per la sintesi di proteine strutturali e di sintesi.Gli harpes virus hanno

un genoma a doppia catena che circolarizza di 275 kb , la capacità di agganciarsi dipende

dalla presenza di strutture di quattro isomeri che risultano essere equivalenti. Gli

adenovirus hanno un dna a doppia catena più piccolo di quello dell herpes con frequenze

ripetute terminali a singolo filamento, la trascrizione avviene nel nucleo e utilizzano delle

dna-polimersi, quindi queste proteine che vengono sintetizzate precoci che possono

innescare il processo di replicazione. Il poliomavirus ha un genoma piccolo a singola

catena superavvolto grazie alla presenza di istoni di natura cellulare, sei geni la cui

trascrizione è mediata da un sistema di operoni i quali hanno sequenze sono sovrapposte,

ci sono sequenze non codificanti che possono mediare la trascrizione mediante la

capacità di modulare la sintesi di tratti anziché ampi grazie alla sovrapposizione. I

carbovirus hanno genoma lineare a singola catena, molto piccolo, hanno 2 geni :un gene

che codifica par le proteine della trascrizione e il gen cap che sintetizza per le proteine del

capside. I sistemi di organizzazione del genoma dei virus presentano sequenze

sovrapposte, le sequenze palindromiche cioè tutti quei sistemi che possono mediare la

struttura del genoma differente a seconda della fase di trascrizione ; queste sequenze

palindromiche presenti alle estremità sono costituite da 115 nt ed inducono l inizio della

replicazione. I picornavirus e i coronavirus (ssRNA+) hanno un genoma a singola catena.

Nei picornavirus la sequenza di innesco della sintesi non è il cap ma hanno sequenze

IRES che sostituiscono il cap mentre nei coronovirus vi è un rna a polarità positiva di 27-

30kb, che ha il cap metilato al 5’ come un rna messagero e quindi essendo positivo

funziona da rna messaggero nelle fasi precoci di sintesi e l rna sintetizzatato è di tipo

monocistronico. Mentre i picornavirus hanno sempre la sequenza IRES legata alla

proteina VPg che media l innesco della sintesi proteica, viene prodotta un'unica proteina di

circa 2000 aa. paramyxovirus e Rhabdovirus (ssRNA-)presentano una singola molecola di

rna a polarità negativa che determina la necessità di una fase di sintesi degli rna

messaggeri per cui la particella non risulta essere infettata nelle prime fasi. Nei

paramyxovirus ogni gene presenta un proprio segnale di inizio della traduzione I

rhabdovirus (sempre segmentato)hanno un genoma di circa 11 kb, ha una regione leader

di 50nt al 3’ e una sequenza UTR presente al 5’di 60 nt. Gli orthomixovirus (ssRNA-)

possiedono un genoma segmentato perché possiede più rna, ha sequenze comuni al 5’ e

3’ che hanno la capacità di interagire tra di loro creando dei ripiegamenti ,strutture

elicoidali grazie alle sequenze terminali che consentono anche l impacchettamento del

virus nel completamento della particella virale (ovvero le interazioni di tipo covalente che

permettono l assemblaggio). Esistono virus con genoma a tre segmenti in cui abbiamo rna

a polarità negativa ma possiamo avere anche segmenti a polarità sia positiva sia negativa

detti per questo ambi senso come i bunyavirus caratterizzati da un terzo segmento S

caratterizzato da polarità diversa;non hanno né cap ne adenilazione al 3’. I virus a genoma

segmentato dal punto di vista evolutivo possono presentare un vantaggio ovvero il virus

può sopportare maggiori variazioni e riuscire a mantenere il fenotipo e la capacità

infettante, questo però determina un prolungamento della fase di impacchettamento, tutti i

segmenti devono poter interagire tra loro e creare strutture elicoidali di cui sopra grazie

alle sequenze ripetute ma in più devono interagire più segmenti con le strutture

proteiche cosi andranno a costituire il virione nell assemblaggio. A volte questi genomi

segmentati possono essere contenuti in più virioni che da un lato migliora i tempi di

assemblaggio e dall altro riduce la capacità infettante del virus stesso in quanto tutti i

segmenti suddivisi in più virioni devono infettare la stessa cellula affinchè l infezione sia

produttiva, soprattutto nel virus vegetale avviene questo non in quelli animali.

CLASSIFICIZIONE

La classificazione è in continua evoluzione perché i virus hanno un alta variabilità

strutturale dovuta ai cicli replicativi che dipendono dalle interazioni e delle eventuali

confezioni che i virus abbiano potuto avere .La classificazione è basata sulla morfologia,

uno dei fattori predominanti è l individuazione della simmetria: elicoidale,

icosaedrica,complessa.La valutazione sierologica può tipizzare le varie specie ma in

maniera relativa. la principale classificazione si basa sull individuazione del genoma che

può essere:ssDNA,dsDNA,ssRNA,dsRNA (anche in base alla capacità di retrotrascrivere o

alla presenza di retrotrascrittasi inverse). Il principio della TASSONOMIA inizialmente era

basato su virus che attaccavano i batteri e virus che attaccavano le cellule eucariote in

maniera grossolana, quindi virus animali e virus vegetali. La classificazione tassonomica è

basata sulla suddivisione in ordine famiglia sottofamiglia genere e specie. questa

classificazione è basata sia sulle caratteristiche strutturali ma anche su quelle riguardanti

la patogenesi che i virus possono determinare. In base a questa classificazione si

conoscono sei ordini dove l ordine è individuato nel nome dall aggiunta del suffisso –

virales, mentre 87 famiglie dove il suffisso è –viridae , sottofamiglie con suffisso - il

genere con suffisso –virus. I generi sono circa 184 ma sono in continua evoluzione sia nel

numero che per la caratteristiche e si conoscono 2288 specie virali tra quelli vegetali,

eucarioti, e batteri (ad esempio il virus dell ebola classificato in base al luogo dove è stato

individuato). L individuazione dell ordine non ci dà nessuna indicazione sulle

caratteristiche del virus stesso. Appartengono alla stessa famiglia quei virus che possono

la simmetria capsidica le dimensioni del virione e del genoma . si fanno valutazioni anche

in base alla presenza dell involucro e quindi della tipologia del genoma cioè a dna o rna

per cui quando si indica la famiglia, possiamo indicare una serie di caratteristiche che ci

possono far ben delineare la particella virale e le capacità re plicativa del virus stesso

perché abbiamo l indicazione del tipo di genoma ed eventualmente la presenza o meno di

capside. Con il genere andiamo ad indicare le caratteristiche patogenetiche, per cui dalla

famiglia si passa al genere andandolo a raggruppare in base alla capacità di determinare

manifestazioni viriliche. Famiglia=caratteristiche strutturali. Genere=caratteristiche

patogenetiche. Le caratteristiche della specie possono variare

sulla base del dna o dell rna si può effettuare una valutazione del grado di identità

mediante sistemi specifici quali l analisi del genoma. le pressioni del sistema immunitario

che ambientali possono causare variabilità nella specie( basti pensare al virus dell

influenza) Nella variabilità virale, soprattutto nei virus a dna dove abbiamo processi di

trascrizione o quando parliamo di dna polimerasi rna-dipendente, le caratteristiche di

questi enzimi possono creare delle mutazioni che possono essere più o meno evidenti e

creare variabilità antigenica al virus stesso. I ceppi virali possono derivare dal ceppo

parentale o selvatico di cui si conosce la struttura e determinare mutazioni che possono

essere dovute a delezione , che possono creare variazioni nello spettro d ospite,attenuare

la virulenza o avere caratteristiche di crescita differenti come la sensibilità alla

temperatura. Questi ceppi possono derivare da ricombinazione di nuovi ceppi (come il

virus HSV1 e HSV2) che hanno soprattutto una variabilità antigenica, possono derivare

da ricombinazione tra virus o un riassortimento genetico che può essere determinato tra

più ceppi diversi o all interno del ceppo stesso, quindi mutazioni puntiformi o interazione

tra virus con spettro d ospite diverso che possono creare le pandemie influenzali. Una

capacità infettante e la dipendenza da una serie di eventi enzimatici può determinare

mutazioni che sommandosi possono creare cambiamenti fenotipici e antigenici eclatanti.

Possiamo avere mutazioni spontanee o mutazioni indotte, di tipo genetico o non genetico

di interazione con altri virus perché possono acquisire le caratteristiche antigeniche

differenti rispetto a quelle del ceppo parentale. Le interazioni genetiche sono interazioni a

livello intragenetico per cui può accadere che vi sia una complementazione allelica cioè

quando differenti mutanti hanno difetti nello stesso gene quindi vanno ad interagire tra di

loro oppure una complementazione non allelica intergenica dove vi sono interazioni dovute

a difetti in geni differenti e quindi i virus tendono a complementarsi con l infezione( es,

virus dell influenza). Per quanto riguarda le interazioni non genetiche vi possono essere

mutazioni tra più virus create da delle interferenze o fenomeni di soppressione o vi può

essere un mixing fenotipico che può determinare variazione .La ricombinazione virale

determina una serie di eventi che possono indurre una notevole variabilità genotipa

fenotipica e quindi antigenica, la classificazione del virus può essere per questo tanto

complessa quando si procede verso la specie. La classificazione di: Sierotipi Genotipi e

Ceppi è difficile e si basa sulla differenza di epitopi o genotipi differenti dove il virus del