Microbiologia - virologia

Microbiologia Virologia

Virus veleno

⇢ Come si elimina un virus?

Sono agenti patogeni in grado di infettare animali, piante e batteri (i

parassiti endocellulari obbligati⇢

batteriologi o fagi) . Sono Creando ambienti in cui non

vi siano cellule viventi

Incapaci di moltiplicarsi in assenza di cellule viventi permissive; inoltre suscettibili all’infezione,

sono sprovvisti di enzimi metabolici e organelli. ovvero delle popolazioni

resistenti⇢vaccini (profilassi

Dimensioni molto piccole (18-300 nm), si possono distinguere: indiretta)

- ⇢ Parvovirus parvus

Piccoli virus 18 – 20 nm (dal latino piccolo)

=

- ⇢ Herpes

Medi virus 80 – 180 nm

- ⇢ Poxvirus

Grossi virus 180 – 300 nm (vaiolo)

Cenni storici

Nel 1800, l’unico metodo di sterilizzazione era dato dall’ultrafiltrazione; venivano

soprattutto usati filtri di porcellana che filtravano i batteri ma non filtravano altri

microrganismi più piccoli che erano anch’essi capaci di produrre una malattia(

i virus).

La prima malattia virale studiata (1892 da parte degli scienziati Iwanowski e

mosaico del tabacco,

Beijerinck) fu il una malattia delle piante:

Venne dimostrato che il fluido ottenuto da piante infette conservava la propria

infettività, anche dopo aver attraversato filtri di porcellana con porosità tale da

fermare tutti i batteri. Inoltre, esclusero che fosse implicata una tossina nella

malattia, perchè nonostante venisse inoculata nella pianta una piccolissima quantità

di succo infettante, che poi veniva notevolmente diluita nei passaggi da una pianta

all'altra, il succo ottenuto dall'ultima pianta aveva lo stesso potere infettante di

alla base della malattia vi doveva essere

quello della prima. Era quindi chiaro che

un agente in grado di replicarsi che per fare ciò doveva venire necessariamente

sfruttare le sue strutture biosintetiche.

inoculato in una pianta e “contagium

Beijerinck descrisse l’agente del mosaico del tabacco come un vivum

fluido vivente contagioso “.

fluidum - trasmissibilità in serie

Negli stessi anni (1898) Loffler e Frosh dimostrarono la

dell’afta epizootica tramite inoculazione in animali sani di materiale patologico

filtrato (privo quindi di funghi e batteri). I ricercatori si convinsero che dovevano

particelle infettive submicroscopiche, “virus

esistere coniarono il termine di

filtrabili”. batteriofagi

Un'altra scoperta interessante fu quella dei (1915) . Essa offre

infatti la possibilità di studiare comodamente e velocemente i rapporti virus-

cellula ospite (batterio). Batteriofago

tecniche di allestimento e

Solo più tardi (1920) lo sviluppo delle

mantenimento in vitro delle colture cellulari tessuti animali

partendo da

1 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

connesso alla scoperta degli antibiotici,

(strettamente senza i quali è molto

difficile evitare contaminazioni batteriche o fungine letali per le cellule ospiti) ha

ciclo replicativo

finalmente consentito di studiare il anche dei virus animali.

Altra tappa fondamentale, mentre si sviluppavano le moderne tecniche di analisi

fu l'impiego della microscopia

chimica e fisica, adatte allo studio dei virus,

elettronica (1939) che rivelò i dettagli morfologici anche dei virus più piccoli.

Morfologia e struttura

l'acido nucleico, proteine carattere

All'interno del virus vi è solamente delle

strutturale proteine a carattere replicativo,

e in funzione di intermediari della

replicazione virale.

❗ enzimi metabolici e di organelli⇢

sono sprovvisti di NON presentano enzimi

capaci di degradare i nutrienti (lipasi, amilasi..) e di tutti gli organelli che possono

contribuire alla biosintesi, es i ribosomi.

una singola molecola di acido nucleico

I virus più semplici sono costituiti da

( DNA RNA ) , capside.

o circondata da un involucro proteico esterno denominato

L'acido nucleico proteine a funzione stabilizzante,

è associato a nell’insieme

core.

denominato

• core: è il contenuto del capside, formato

dall'acido nucleico associato a proteine

• Nucleocapside: core + capside

• Capsomeri: sono proteine di rivestimento dei

virus, sono le unità morfologiche che

compongono il capside.

Una particella infettante completa viene

virone.

denominata

Alcune famiglie virali presentano una struttura

envelope,

accessoria: una membrana limitante

natura lipoproteica.

esterna di Rappresentazione schematica dell’ultrastruttura

tridimensionale di un virus con envelope

Capside unità morfologiche, capsomeri,

Il capside è composto da un numero definito di i

collegate tra loro da legami non covalenti. La formazione del capside avviene

all'interno della cellula infetta, l'arrangiamento dei capsomeri attorno all'acido

simmetria del capside.

nucleico determina la

Nelle particelle virali sono state servate 3 tipi di simmetria del capside:

• simmetria elicoidale: elica

la struttura è quella di una

sinistrorsa subunità proteiche, capsomeri

costituita da i si

associano strettamente una fianco all'altro seguendo

a spirale

l'andamento dell'acido nucleico.

2 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

rigido,

Il nucleocapside dei virus elicoidali può essere come in alcuni virus

vegetali, ed avere l'aspetto di un bastoncello, oppure, in alcuni virus animali,

può rotolarsi su se stesso ed assumere forme diverse, esempio la forma a

Paramyxovirus

“gomitolo di lana”⇢ tipica dei

• simmetria icosaedri (cubica) : I singoli capsomeri si

icosaedro

distribuiscono lungo gli spigoli e le facce di un (solido

20

con 12 vertici e facce).

Tipici virus animali con questa simmetria⇢Parvovirus e

Picoronavirus

• Complessa ⇢Poxvirus, Retrovirus Virus della peste suina

Virus ad elevata complessità e

africana

Envelope

I virioni acquisiscono l'envelope durante la maturazione, che avviene mediante

envelope è di origine

budding (gemmazione) attraverso le membrane cellulari⇢

cellulare- della cellula infetta.

L’envelope è di natura lipoproteica: la componente lipidica deriva dalla cellula e

ha la tipica struttura bilaminare fosfolipidica; le proteine invece sono codificate dal

virus.

Tutti i virus presentano al loro esterno dei sistemi anti recettoriali che consentono

l'aggancio stabile ai recettori target, presenti sulla cellula suscettibile all’infezione.

Tra le proteine più importanti vi sono le particolari protrusioni superficiali che

peplomeri.

nell'ambito dei virus minuti di envelope prendono il nome di

peplomeri sono glicoproteine transmembrana,

I la cui funzione principale è

legare il virus al recettore cellulare favorirne l'ingresso

proprio quella di e di

nella cellula. Sono sono ancorati all’envelope mediante un

peduncolo/stelo e possono avere forme diverse : forma di aculei- ❗ emoagglutinazione virale

acuminata (Spikes), oppure assomigliare a piccoli globi (Knobs). i residui degli acidi sialici sono

presenti sulla membrana dei globuli

Alcuni esempi: rossi, la carica negativa fa in modo

che essi si respingono tra loro; i

virus contenenti le emoagglutinine

emoagglutinine HA: legano

• sono particolari glicoproteine che si sono in grado di legarsi ai globuli

rossi e di causare

al residuo terminale dell'acido sialico; servono per l'aggancio l’emoagglutinazione, ovvero

l’aggregazione dei globuli rossi fra

del virus a specifici recettori posti sulla membrana cellulare al fine loro.

di iniziare l’infezione.

⇢Paramyxovirus Orthomyxovirus

e dei Test di inibizione dell’emoagglutinazione:

• neuraminidasi NA È una prova sierologica utilizzata in campo medico

e

per identificare alcuni virus (Orthomyxovirus

Parvovirus) in grado di provocare il fenomeno

dell’agglutinazione del sangue.

di anticorpi in grado di

Prova si basa sull'uso

legarsi alle HA del virus impedendo al virus di

legarsi ai globuli rossi (vengono saturati i recettori

3 Giulia Costanzini

virali)

Microbiologia Virologia

quadro antigienico.

Le protusioni esterne del virus vanno a comporre anche il

proteina di matrice (M),

Un'altra proteina dell’envelope è la disposta a formare un

rivestimento strettamente aderente al foglietto interno dell’envelope stesso,

svolge un ruolo fondamentale di ancoraggio del nucleo capside durante la

maturazione. conoscere

L’envelope è un criterio di selezione tassonomica molto importante:

presenza o assenza dell’envelope permette mettere in atto concretamente e

consapevolmente delle misure di prevenzione del rischio perchè la presenza/

assenza determina la resistenza del virus nell’ambiente esterno (la sua stabilità

fisica), ovvero l’infettività.

Affinché avvenga un'infezione è necessario che i sistemi anti-recettoriali posti sul

virus entrino in contatto con i recettori cellulari, se la superficie esterna di un virus

⇢non

viene deteriorata sarà più in grado di legarsi alla cellula e l’infezione non potrà

procedere. Data la natura lipidica della componente dell’envelope, i virus dotati di

questo rivestimento esterno risulteranno molto più labili agli agenti esterni, di

conseguenza, una volta deteriorati, non saranno in grado di infettare.

• virus nudi -virus privi envelope !

⇢Parvovirus canino molto resistente nell’ambiente

⇢(Picoronavirus) Virus dell’afta epizootica molto resistente nell’ambiente

• Virus con envelope- questi virus risultano più soggetti al deterioramento fisico-

ambientale quindi sono POCO resistenti nell’ambiente. Necessitano di modalità di

trasmissione più dirette. ⇢Retrovirus;

⇢Virus Herpes felino

4 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

Acidi Nucleici

genomi virali sono aploidi,

Tutti i contengono una sola copia di ogni gene, fatta

diploide.

Retrovirus

eccezione per il genoma dei che è invece

un solo tipo di acido nucleico: DNA RNA

Vi è o

• virus a DNA : ❗

doppio filamento-dsDNA, Parvovirus Circoviridae

La maggior parte è a e

singolo filamento- ssDNA.

sono a circolare o lineare.

Il DNA può essere segmentato NON segmentato.

Il DNA può essere o 6 6

Dimensioni medie: Parvovirus 1,5 · 10 ; Poxvirus 200 · 10

• Virus a RNA: singolo filamento- ssRNA,

La maggior parte dei virus animali è a ma vi

doppio filamento- sdRNA

sono anche virus a

lineare circolare legame

RNA può essere o ( le estremità sono legate da un

a idrogeno, un legame debole vs il legame covalente che caratterizza i

virus a DNA circolare ).

segmentato NON segmentato.

RNA può essere o 6 6

Dimensioni medie: Picornavirus 2 · 10 ; Reo 15 · 10

Deve essere convertito in mRNA

polarità + -

RNA può essere a o da polimerasi-RNA-dipendente

Agisce direttamente da mRNA

proteica : DNA - RNA- proteine

➛sintesi

I virus che hanno il genoma a base di RNA possono

inserirsi direttamente nell'ambito della sequenza di

eventi cellulari della sintesi proteica; la cellula ospite considera il genoma virale

come un proprio RNA messaggero, per questo motivo l'RNA virale potrà andare

direttamente a livello ribosomiale (nel citoplasma), dove verranno codificate le

polarità

⇢

proprietà virali questo avviene per i virus che hanno il genoma a RNA a

+. polarità - ,

I virus a RNA con per inserirsi nell’ambito della sintesi proteica,

necessitano di un enzima specifico, una RNA polimerasi-RNA dipendente, in grado

convertire il genoma virale in RNA +, grazie a questa conversione mRNA

di per

potrà essere inserito nel ciclo cellulare a livello ribosomiale.

5 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

6 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

RNA virus

DNA virus

7 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

Lipidi

derivazione cellulare envelope,

Sono di nei virus provvisti di il 50% è

fosfolipidi colesterolo,

rappresentato da mentre rimanente è con qualche traccia di

grassi neutri.

Dal momento che l’envelope non è codificato dal virus, se non per la sua

la diversa composizione chimica

componente proteica, che caratterizza virus

dipende strettamente dal tipo di cellule

diversi da cui essi provengono.

⚠ condiziona la loro relativa

la composizione lipidica dei virus con l’envelope

sensibilità detergenti solventi etere cloroformio

ai e ai dei lipidi, in particolare e

Carboidrati

I carboidrati sono presenti come :

catene laterali oligosaccaridiche glicoproteine glicolipidi

- di e dei

- mucopolisaccaridi

Sono codificati dal virus, ma la loro composizione rispecchia quella originaria della

cellula ospite. recettori virali

la sede dei

✓Sono ⇢Ac

✓Sono Ag neutralizzanti

glicopreteine⇢ peplomeri

✓ Alcune presenti come nell’envelope (emoagglutinine

HA neuroaminidasi NA)

,

Proteine proteine strutturali proteine

Un genoma virale (DNA o RNA) può codificare sia sia

a carattere funzionale.

• proteine strutturali: nucleocapside

proteine che costituiscono il e l’envelope.

Oltre a queste nei virus più complessi ( ) esistono

Polyomavirus, herpesvirus, adenovirus

proteine strettamente associate all'acido nucleico, tali proteine sembra che

abbiano la funzione di favorire la condensazione e assicurare la stabilità del DNA

all'interno del capside.

l'acido nucleico dalle nucleasi

✓Proteggono all'aggancio del virus alla cellula

✓Partecipano struttura virale

la

✓Determinano l'antigienicità

✓Determinano

agglutinare emazie

✓possono

8 Giulia Costanzini

Microbiologia Virologia

• proteine NON strutturali- carattere funzionale: attività

proteine spesso ad

enzimatica, coinvolte nelle diverse fasi della replicazione virale

RNA polimerasi-RNA dipendente

✓ DNA polimerasi-DNA dipendente

✓ DNA polimerasi-RNA dipendente

✓

virochine: sono proteine in grado di agire a distanza cellule non infette: inibiscono

•

l'azione dell'interferone*, riducono il processo infiammatorio oppure ostacolano la

risposta immunitaria.

* Interferone⟶ Gli interferoni (IFN) appartengono alla vasta classe di

glicoproteine citochine.

note come Sono potenti citochine con attività

antivirale, immunomodulatrice e antitumorale. Sono molecole dotate di breve

emivita in circolo, pertanto vengono utilizzati elevati dosaggi per via

sistemica, che risultano però piuttosto tossici. Gli effetti collaterali più

frequenti sono i sintomi simil-influenzali, leucopenia, trombocitopenia e

problemi neurologici.

NON sono strettamente virus-specifici⇢

Gli IFN svolgono un ruolo

prima difesa

determinante nella dell'organismo verso le infezioni, vengono

prodotti entro 12-24 ore. La proprietà interessante degli IFN è che quando

inducono uno stato antivirale in una cellula, questa è in grado di trasferire

l'attività antivirale ad altre cellule attraverso il contatto cellula-cellula⇢

amplificazione dell'effetto antivirale.

interferire con la sintesi proteica

Esistono poi proteine in grado di o altre

•

funzioni delle cellule ospiti. deregolare l'espressione di geni cellulari,

Possono

inibire la sintesi cellulare, trasformazione neoplastica della cellula

portare alla e

indurre il fenomeno dell’apoptosi.

❗ indurre nelle cellule il fenomeno dell'apoptosi

alcuni virus possono mediante

la sua diffusione

produzione di specifiche proteine: il vantaggio per il virus è che

nell'organismo è favorita perché il contenuto delle cellule, compresi i virioni

corpi apoptotici

neoformati, viene impacchettato nei connessi alla membrana che

successivamente incorporati dalle cellule adiacenti.

vengono

❗ proteine in grado di rallentare i processi di

altri virus invece producono

apoptosi, per esempio inibendo l