Sintesi microbiologia

VANTAGGI DEL BIOFILM:

• Resistenza ad agenti esterni:
  • Essiccamento
  • Shock termico
  • Trattamento con detergenti
  • Trattamento con antimicrobici
  • Sistemi di difesa dell'ospite
  • Maggiore frequenza di eventi di scambio genico orizzontale
• Forma di resistenza che consente alla cellula di rimanere in uno stato vegetativo e continuare a moltiplicarsi

VIROLOGIA

"Viviamo e prosperiamo in una nuvola di virus"

• I virus infettano qualsiasi forma vivente
• Mangiamo e beviamo bilioni di virioni regolarmente (usati anche come additivi nel cibo)
• Genomi virali fanno parte del nostro corredo genetico

Ci sono più di 10 batteriofagi nelle acque del mondo

COS'È UN VIRUS?

Elementi genetici che possono esistere in due fasi diverse: intracellulare ed extracellulare

• Intracellulare: capaci di replicarsi indipendentemente dai cromosomi cellulari ma non dalle cellule; sfruttano il macchinario metabolico cellulare per la

I capsomeri si formano dall'associazione dei protomeri (unità strutturali), i protomeri si formano dall'associazione delle proteine (subunità strutturali).

Una cellula ospite per consentire il ciclo di replicazione di un virus deve essere suscettibile e permissiva.

• Suscettibile: cellula dotata di recettore per l'attacco del virus (può o non può supportare la replicazione virale)
• Permissiva: cellula in cui il virus può replicarsi (può o non può essere suscettibile)
• Resistente: cellula priva del recettore per l'attacco del virus (può o non può supportare la replicazione virale)
• Suscettibile E permissiva: cellula capace di acquisire il virus e di consentire il suo ciclo di moltiplicazione

Step 1: adesione elettrostatica alla superficie cellulare (aspecifica)

Step 2: attacco a recettori cellulari che riconoscono specifici ligandi virali - possono essere coinvolti

più recettori cellulari (stesso virus può riconoscere più recettori)

Step 3: trasferimento del nucleocapside all’interno della cellula

I virus in una cellula eucariote possono entrare per:

• Fusione del pericapside con la membrana citoplasmatica (HIV, Herpesvirus, morbillo)
• Endocitosi e successiva fusione del pericapside con la membrana dell’endosoma (virus influenza, ebola)
• Endocitosi (per i virus nudi), l’abbassamento del pH può indurre la lisi della membrana dell’endosoma (es. poliovirus)

La replicazione del genoma virale e l’assemblaggio dei virioni della progenie può avvenire nel citoplasma o nel nucleo (dipende dalle caratteristiche del virus)

Filoviridae: es. Ebola virus (sRNA-)•(ds DNA)

Flaviviridae: es. HCV (virus epatite C)• Hepadnaviridae: es. HBV (virus epatite (sRNA+)•B) (DNA parzialmente bicatenario)

Poxviridae: es. virus del vaiolo (dsDNA)• Orthomyxoviridae: es. virus influenza(sRNA-, segmentato)

L'assemblaggio dei virioni dipende da:

• proteine del nucleocapside (nella loro sequenza c'è "scritto" come interagire tra di loro per assemblare il capside)
• chaperonine virali
• chaperonine cellulari (in alcuni casi)

Il riconoscimento dei genomi virali dal DNA o RNA cellulare avviene tramite segnali di impacchettamento nel genoma virale.

Modalità di rilascio dei virioni:

• Lisi cellulare (generalmente i virus nudi)
  • Apoptosi
  • Necroptosi
  • Viroporine (alcuni virus)
  • Perdita dell'integrità di membrana per inibizione della sintesi proteica
• Gemmazione (virus con pericapside): il nucleocapside protrude

• Esocitosi

CLASSIFICAZIONE VIRUS

Schema di Baltimore che si basa sulla natura del genoma virale

POLARITÀ ACIDI NUCLEICI:

• Polarità +: filamento codificante
• Polarità -: filamento complementare al filamento codificante

Classe I:

DNA a doppio filamento (producono mRNA come le nostre cellule)

Classe II:

DNA a singolo filamento, entrano nel nucleo e utilizzano la DNA pol della cellula ospite per generare la doppia elica e replicarsi

Classe III:

RNA a doppio filamento, il filamento + fa da stampo

Classe IV:

RNA a singolo filamento con polarità +, l'RNA può funzionare direttamente da mRNA ed entrare nei ribosomi. Viene sintetizzato un filamento complementare a polarità - che fungerà da stampo (attraverso RNApol RNAdip)

Classe V:

RNA a singolo filamento con polarità -, quando entrano nella cellula sintetizzano il filamento complementare a polarità + che fungerà da stampo

1. Classe VI: RNA a singolo filamento con polarità+

Retrovirus. Sintetizza filamento di DNA grazie all'enzima trascrittasi inversa. Si forma un ibrido DNA-RNA, poi la trascrittasi inversa elimina il filamento di RNA e il filamento di DNA funge da stampo per la sintesi di DNA+ che entra nel nucleo dove si integra nel genoma delle cellule.

2. Classe VII: DNA parzialmente bicatenario

Alcuni tratti del filamento singolo, altri doppio. Vengono sintetizzati i tratti mancanti per produrre un filamento bicatenario completo e generare mRNA.

3. VIRUS A DNA
• Adenovirus
• Herpesvirus
• Papillomaviridae
• Poxviridae
• Parvoviridae
• Hepadnaviridae
• Polyornaviridae
4. VIRUS A RNA
• Retroviridae
• Filoviridae
• Rabdoviridae
• Flaviviridae
• Picornaviridae
• Coronaviridae
• Paramyxoviridae
• Orthomyxoviridae
5. I virus che hanno come genoma ssRNA+ utilizzano il genoma direttamente come messaggero ma per produrre più mRNA deve essere copiato in RNA-

immediatamente tradotto: il genoma è mRNA.

IRES (internal ribosome entry site): consente ai ribosomi di legarsi all'mRNA virale senza necessità del "cap"; il ribosoma riconosce una struttura secondaria ad ansa.

Il genoma dei virus ssRNA- non è infettante in quanto il virus deve avere con sé la RNApol RNAdip. Questo enzima fa quindi parte del virione.

POLIOVIRUS: VPg (virion protein genomic-linked) legata covalentemente all'uridina in posizione 5'terminale dell'RNA genomico; importante per l'incorporazione del genoma virale nel capside e per l'inizio della sintesi dell'RNA virale.

RETROVIRUS

• Il nome deriva dalla loro capacità di invertire il flusso dell'informazione genetica.
• Trascrittasi inversa: enzima che produce DNA da uno stampo di RNA.
• RT sembra essersi evoluta prima della separazione tra Bacteria, Archaea e Eukaryota (l'attività della RT si ritrova anche nei

Bacteria e Archaea)

• RT potrebbe essere il ponte di connessione tra il mondo primordiale con RNA e quello moderno con DNA
• RT è presente anche nel virus dell'epatite B (HBV)

RNAsi H: una seconda attività dell'RT

• Taglia l'RNA solo quando è in forma duplex: DNA:RNA oppure RNA:DNA
• Genera tagli endonucleotidici
• Produce oligonucleotidi con 5'-fosfato e 3'-OH

La trascrittasi inversa introduce un tasso di errore 1 su 2000-10000 basi: praticamente ogni copia della progenie contiene una mutazione

CICLO DI REPLICAZIONE VIRUS CLASSE I (Herpes Simplex Virus)

L'Herpesvirus reagisce con il recettore sulla superficie della cellula ospite ed entra all'interno per fusione del pericapside con la membrana citoplasmatica. Nelle proteine del capside sono presenti delle sequenze segnale che attraverso il citoscheletro raggiungono il complesso del poro. Il genoma entra nel nucleo, se la cellula è permissiva vengono

Trascritti i messaggeri precocissimi (altrimenti se non permissiva messaggerilat) che verranno indirizzati al citoplasma dove troveranno i ribosomi per la produzione delle proteine precocissime che possiedono dei segnali che le reindirizzano all'interno del nucleo poiché servono per attivare la trascrizione dei geni precoci. Avverrà la trascrizione dei geni precoci (tra cui RNA del virus) e sulle varie copie del genoma virale verranno trascritti i messaggeri tardivi che usciranno nel citoplasma per produrre le proteine tardive (proteine del capside) che poi rientreranno nel nucleo dove si assembleranno per formare il capside. Il virus uscirà per gemmazione della membrana del nucleo e finirà nel reticolo endoplasmatico, le glicoproteine si inseriranno nella membrana nucleare. Il virione uscirà per gemmazione per raggiungere il Golgi, da dove uscirà per esocitosi. A volte la cellula può lisare e rilasciare il virus per lisi, attivando una

risposta infiammatoria.

CICLO DI REPLICAZIONE VIRUS CLASSE IV (Poliovirus)

Il ciclo di replicazione del Poliovirus avviene nel citoplasma. Il virus reagisce con il recettore sulla membrana ed entra per endocitosi. Il genoma viene rilasciato nel citoplasma dove viene riconosciuto direttamente dai ribosomi. Si ha la sintesi della poliproteina che viene processata dalle diverse proteine virali, tra cui RNApol-RNAdip per sintetizzare copie del genoma che verrà poi copiato nel citoplasma in prossimità di vescicole di membrana indotte dal virus.

POLIOVIRUS: VPg (virion protein genomic-linked) legata covalentemente all'uridina in posizione 5' terminale dell'RNA genomico; importante per l'incorporazione del genoma virale nel capside e per l'inizio della sintesi dell'RNA virale

CICLO DI REPLICAZIONE DEI VIRUS CLASSE V (Virus influenza)

Il ciclo di replicazione dei Virus classe V (Virus influenza) avviene nel citoplasma. Il virus si lega ai recettori sulla superficie delle cellule ospiti e viene endocitato. Una volta all'interno della cellula, il genoma virale viene rilasciato nel citoplasma e viene trascritto in RNA messaggero. L'RNA messaggero viene quindi tradotto in proteine virali che vengono assemblate per formare nuovi virus. Infine, i nuovi virus vengono rilasciati dalla cellula ospite attraverso la lisi cellulare o il budding.