Scarica Appunti virus - microbiologia e più Appunti in PDF di Microbiologia Clinica solo su Docsity!
Virologia generale
Il termine virus deriva dal latin o “ virulentum ” che sta a significare veleno/velenoso e venne utilizzato per la prima volta alla fine del XIX sec.(fine del 1800),per indicare i MO patogeni più piccoli dei batteri. Inizialmente i virus erano definiti agenti filtrabili poiché erano in grado di attraversare speciali filtri in ceramica a porosità micrometrica creati (da un allievo di Louis Pasteur) con lo scopo di separare i batteri dalle soluzioni.
L’esistenza dei virus fu accettata nel 1892 quando lo scienziato russo Dmitrij Iosifovich Ivanovskij scopri l’esistenza delle particelle microscopiche conosciute in seguito come virus del mosaico del tabacco.
Principali scoperte in campo virologico: 1915 – Frèderick Twort scopre un piccolo agente filtrante in grado di infettare ed uccidere i batteri. 1917 – Scoperta dei batteriofagi; Félix D’Hérelle scopre in modo indipendente che esiste un virus che parassita i batteri. 1933 – Si scopre che l’influenza è una malattia virale e non batterica. 1940 – Helmith Ruska ottiene le prime immagini dei virus con il microscopio elettronico. 1941 – George Hirst dimostra che il virus dell’influenza ha la capacità di agglutinare i globuli rossi.
Composizione chimica e struttura dei virus : I virus sono degli agenti filtrabili che no n possono essere considerati esseri viventi. Sono più piccoli dei batteri e non sono visibili al microscopio ottico. Sono parassiti intracellulari obbligati in quanto non sono in grado né di replicare autonomamente il proprio genoma né di produrre energia autonomamente; Per sopravvivere in natura devono essere infettivi (anche in condizioni ambientali sfavorevoli ed essere in grado di sfuggire alla risposta immunitaria dell’ospite).
VIRIONE = [(GENOMA) + CAPSIDE ] + PERICAPSIDE* + VAP
(particella virale) (o peplos o ENVELOPE)
Virione : particella virale che viene liberata da una cellula infetta al termine del ciclo replicativo.
GENOMA virale: può essere costituito dalla molecola di acido nucleico , DNA o RNA (ma non da entrambi, differenza fondamentale con la cellula che li possiede entrambi contemporaneamente). La molecola di acido nucleico può essere a singolo o a doppio filamento e può essere a una polarità positiva(+),negativa(–)o contenere entrambi i tipi di polarità(es. Hepadna virus,Reovirus,Adenovirus,…). polarità POSITIVA RNA(+) : si comporta da mRNA( RNA messagero),viene letto direttamente dai ribosomi cellulari. DNA(+) polarità NEGATIVA RNA(–) : per essere riconosciuto dai ribosomi cellulari deve essere trascritto in RNA(+). DNA(–)
CAPSIDE: rigido rivestimento proteico in grado di resistere a condizioni ambientali difficili. I virus dotati di capsidi nudi (privi di pericapside o envelope) sono resistenti all’essiccamento, acidi,detergenti,bile,… sopravvivono al tratto GI,si trasmettono per via oro-fecale. Le singole proteine si associano a formare strutture via via più grandi: proteinesubunitàprotomericapsomericapside
Per alcuni virus il capside si forma intorno al genoma per altri il capside si forma prima come guscio vuoto(procapside) e solo successivamente viene riempito con il genoma(diventando capside). Le strutture virali più semplici sono a simmetria elicoidale e icosaedrica. Le strutture elicoidali hanno l’aspetto di bastoncelli mentre quelli a simmetria icosaedrica sono l’approssimazione di una sfera.
Simmetria elicoidale: scaturisce dall’associazione di protomeri intorno ad un unico asse di simmetria (l’asse dell’elica),ogni protomero presenta un avvallamento nel quale va ad inserirsi l’acido nucleico. genoma + capside = nucleo capside tegumento= spazio compreso tra nucleo capside e pericapside. N.B. I virus animali a simmetria elicoidale in genere sono provvisti di pericapside/envelope. es. vegetale: virus nudo a simmetria elicoidale è quello del virus del mosaico del tabacco (virus a RNA).
Simmetria icosaedrica :
L’icosaedro è un solido(platonico) che si forma dall’associazione di 20 triangoli equilateri. Quando si parla di simmetria icosaedrica dei virus non ci si riferisce mai all’icosaerdo ma ad una struttura più complessa e meno regolare simile a quella di un pallone da calcio(icosa-delta-edro). La simmetria icosaedrica è originata dall’associazione di 2 tipi di capsomeri :
- pentoni (o pentameri )
- esoni (o esameri) L’assemblaggio dei capsidi icosaedrici solitamente parte dai vertici dell’icosaedro (formati dai pentoni / strutture pentagonali) e prosegue con i lati (ciascun pentamero è circondato dagli esoni).
PERICAPSIDE o ENVELOPE: È membrana costituita da lipidi,proteine e glicoproteine. Deriva dalla membrana cellulare della cellula infetta.Nel doppio strato fosfolipidico dell’envelope sono incastonate le spikes (proteine di membrana che mediano la fusione del virus con la membrana citoplasmatica della cellula). I virus dotati di pericapside/envelope sono sensibili all’essiccamento,acidi,… non sopravvivono al tratto GI, per restare infetti richiedono presenza di umidità , la loro trasmissione avviene attraverso i fluidi corporei (saliva,sangue,…). [envelope = incolucro] La maggior parte dei virus dotati di pericapside ha una forma rotonda o pleimorfa. Eccezioni : poxvirus( forma a mattone).
VAP = P roteine V irali di A ttacco ,sono glicoproteine specifiche dei virus dotati di pericapside,
mediano l’interazione tra il virus e la cellula bersaglio. Le VAP in grado di legarsi agli eritrociti (globuli rossi) sono chiamate emoagglutinine (HA).
I virus provvisti di envelope sopravvivono più difficilmente, l’assenza di umidità distrugge l’envelope e con esso le VAP presenti sulla sua superficie, il genoma virale resta protetto dal capside ma perde la capacità di interagire con le cellule bersaglio. I virus a simmetria icosaedrica se sono nudi hanno una forma più o meno sferica, mentre i virus rivestiti invece hanno una forma diversa, a seconda della forma che assume l’envelope(rotonda o pleomorfa). N.B.I virus animali a simmetria elicoidale in genere sono provvisti di pericapside/envelope. I virus nudi sono rilasciati dalla cellula per lisi. I virus provvisti di pericapside/envelope possono essere rilasciati sia per lisi che per gemmazione. Tutti i virus a RNA a singolo filamento sono dotati di pericapside.
Classificazione dei virus
In base al genoma( acido nucleico ),possono essere distinti in 2 grandi classi :
Fasi del ciclo re plicativo virale
- (^) Attacco del virus alla superficie cellulare (adsorbimento)
- Penetrazione all’interno della cellula ospite
- Esposizione dell’acido nucleico virale (scapsidamento)
- Sintesi delle macromolecole virus-specifiche
- Assemblaggio dei virioni neoformati (maturazione)
- Liberazione della progenie virale
Le prime 3 fasi sono svolte con meccanismi comuni dalle differenti famiglie virali.
Attacco del virus alla superficie cellulare (adsorbimento) Interazione tra specifiche strutture del virione (antirecettori ) con i recettori della membrana citoplasmatica della cellula. Gli antirecettori nel caso dei virus con l’envelope sono le VAP mentre nel caso dei virus nudi sono delle proteine del capside. I recettori sono strutture con funzioni specifiche e fisiologiche per la cellula che tuttavia presentano zone complementari agli antirecettori virali. La presenza di specifici recettori cellulari condiziona: -spettro d’ospite (organismo infettabile: uomo,animale,…) -patogenesi (meccanismo con cui si instaura la malattia ed il tipo di malattia,intestinale,respiratoria,…) Alcuni virus complessi ( es. HIV o Herpes Virus) sono capaci di usare più di un recettore e quindi possiedono vie di ingresso alternative. es. HIV riconosce il recettore CD4 (presente sui linfociti T helper, producono citochine e attivano i linfociti T citotossici,senza l’azione dei linfociti T helper no risposta immunitaria cellulomediata). Alcuni virus inoltre usano un processo a due fasi per aderire e penetrare all’interno della cellula,inizialmente aderiscono a dei recettori a bassa affinità che li portano in contratto con dei recettori a maggior affinità.
Penetrazione all’interno della cellula ospite Il processo è stimolato dall’interazione dei recettori cellulari con gli antirecettori virali,richiede un consumo di energia da parte della cellula bersaglio e può avvenire mediante 3 meccanismi : a) traslocazione ( virus nudi) b) endocitosi ( virus con l’envelope) c) fusione( virus con l’envelope)
Traslocazione:solo per i virus nudi; l’intero virione oltrepassa la membrana citoplasmatica ed entra come tale nel citoplasma.
Fusione: fusione del pericapside/envelope con la membrana citoplasmatica della cellula per azione delle spikes( proteine incastonate nel pericapside).
Endocitosi :è il processo di cui la cellula si avvale normalmente per portare al suo interno molecole di grandi dimensioni (che non sono in grado di attraversare la membrana citoplasmatica es. ormoni,lipoproteine,…). Alcuni virus con l’envelope entrano per endocitosi perché le loro spikes[proteine fusogene] non sono attive. Penetrano all’interno della cellula mediante vescicole (endosomi),il pH acido degli endosomi attiva le spikes incastonate nell’invelope,le spikes fondono la membrana delle vescicole(identica alla membrana citoplasmatica della cellula),il virus viene a trovarsi all’interno della cellula.
- Esposizione dell’acido nucleico virale (scapsidamento o un-coating) È l’evento attraverso il quale il genoma virale si separa dalle proteine che lo rivestono. Avviene in seguito all’entrata del virus nella cellula e precede la replicazione del genoma. Per alcuni virus le proteine virali si disaggregano spontaneamente, per altri grazie all’intervento di enzimi lisosomiali che si riversano all’interno degli endosomi, per altri ancora grazie all’acidificazioe dovuta a
proteine con ruolo di canale ionico ( permette ingresso ioni H +^ ) come es. proteinaM nel caso del virus influenzale o Orthomyxovirus. La replicazione del genoma dei virus a RNA ha luogo generalmente nel citoplasma mentre quella dei virus a DNA avviene generalmente nel nucleo. Eccezioni:
- Orthomyxovirus( a RNA) ma replicano nel nucleo perché necessitano di inneschi per dare inizio alla trascrizione. -Retrovirus (a RNA) replicano nel nucleo,il loro genoma a RNA viene trascritto in DNA che si integra nella cromatina della cellula ospite per poi essere trascritto come gene cellulare. -Poxvirus (a DNA) ma replicano nel citoplasma in quanto possiedono proprie polimerasi virali.
Quando l’acido nucleico virale viene spogliato dei suoi rivestimenti inizia la fase di eclisse (durante la quale la non è rilevabile presenza del virus all’interno della cellula)che termina con la comparsa di nuovi virioni.
Una volta all’interno della cellula,il genoma virale dirige la sintesi di mRNA e di proteine virali e genera copie identiche di se stesso; le modalità attraverso cui ciascun virus compie queste fasi dipendono dalla natura del suo genoma (DNA o RNA) e dal sito di replicazione (nucleo o citoplasma).
VIRUS A DNA seguono 4 differenti strategie replicative:
a. I virus a DNA bicatenario replicano nel nucleo (Papovavirus,Papillomavirus,Adenovirus,Herpes Virus) Questi virus usano per la trascrizione RNA-polimerasi-DNA-dipendenti della cellula e pertanto debbono iniziare la loro trascrizione nel nucleo ( dove ci sono gli enzimi necessari).
b. (^) I virus a DNA bicatenario replicanti nel citoplasma (Poxvirus) La loro replicazione avviene nel citoplasma perché nel virione sono presenti le RNA-polimerasi virali.
c. I virus a DNA monocatenario (Parvovirus) Replicano nel nucleo dove formano come intermedio replicativo dsDNA. Utilizzano le polimerasi cellulari.
d. Virus a DNA parzialmente bicatenario e circolare (Virus dell’epatite B)
Svantaggio della replicazione virus a DNA: avviene nelle cellule che presentano sintesi di DNA(disponibilità di DNA-polimerasi e di substrati deossiribonicleotidici),la maggior parte delle cellule non presenta sintesi di dna in quanto si trova nella fase di riposo cellulare(GAP). Quanto più i virus sono piccoli tanto più sono dipendenti dalla cellula ospite. I virus più grandi possiedono in genere DNA-polimerasi proprie
VIRUS A RNA differenti tipologie:
- Virus con genoma a polarità positiva: (es. Picornavirus) L’RNA è in genere monocatenario. Le sintesi macromolecolari e l’assemblaggio dei virioni hanno luogo nel citoplasma,non richiedono la trascrizione del genoma virale(non richiedono presenza di polimerasi),il genoma virale funziona da mRNA (RNA- messagero),
- Retrovirus : (es.HIV) genoma bicatenario a polarità positiva (che non è in grado fungere da mRNA) e l’enzima trascrittasi inversa, la replicazione del genoma virale ha luogo nel nucleo ,l’enzima trascrittasi inversa sintetizza una molecola di DNA(complementare alla molecola di RNA virale),questa va ad integrarsi nel DNA della cellula ospite,questo DNA può rimanere silente per lunghi periodi. Quando il DNA-integrato si riattiva,viene trascritto come gene cellulare; l’assemblaggio dei virioni ha luogo nel citoplasma.
