Struttura dei virusStruttura dei virus Nell'infezione virale si distinguono due fasi:: Fase intracellulare: replicazione dei componenti virali per

formare particelle virali complete. Fase extracellulare: particella virale completa, libera e

infettante (detta virione). Il virione è formato da una

parte centrale (core) e da un rivestimento (capsìde); il loro insieme si dice nucleocapsìde.

Alcuni virus presentano un ulteriore involucro membranoso più esterno (envelope o peplos o pericapsìde).

Il Il corecore Il core è costituito dal genoma virale (acido nucleico: Il core è costituito dal genoma virale (acido nucleico:

RNA o DNA) associato con proteine.RNA o DNA) associato con proteine. Il DNA virale è generalmente a doppio filamento; solo nei Il DNA virale è generalmente a doppio filamento; solo nei

Parvovirus è a singolo filamento.Parvovirus è a singolo filamento.

L'RNA virale è quasi L'RNA virale è quasi sempre a singolo sempre a singolo filamento; in un solo filamento; in un solo caso (Reovirus) è a caso (Reovirus) è a doppio filamento doppio filamento segmentato.segmentato.

Il capsìdeIl capsìde Il capsìde:Il capsìde:

– è costituito da subunità proteiche (capsomeri)è costituito da subunità proteiche (capsomeri)– conferisce una forma caratteristica al virioneconferisce una forma caratteristica al virione– racchiude e protegge il genomaracchiude e protegge il genoma

– presenta, presenta, sulla sulla superficie, superficie, proteine con proteine con funzioni di funzioni di aggancio a aggancio a specifici specifici recettori recettori cellulari.cellulari.

L'envelopeL'envelope L'envelope è costituito da lipidi e glicoproteine.L'envelope è costituito da lipidi e glicoproteine. Queste ultime, quasi sempre, formano proiezioni Queste ultime, quasi sempre, formano proiezioni

sporgenti dalla superficie (spicole), che permettono sporgenti dalla superficie (spicole), che permettono al virione di aderire ai recettori della cellula ospite.al virione di aderire ai recettori della cellula ospite.

Tra l'envelope e il Tra l'envelope e il capsìde sono presenti capsìde sono presenti

proteine di matrice proteine di matrice (proteina M) con funzione (proteina M) con funzione

di rinforzo e di rinforzo e connessione; esse connessione; esse

costituiscono gli antigeni costituiscono gli antigeni maggiori dei virioni.maggiori dei virioni.

Virus con Virus con pericapsidepericapside

Esempi di simmetria viraleEsempi di simmetria virale MorfologiaMorfologia Ac. nucleicoAc. nucleico FamigliaFamiglia VirusVirus

Capside Capside DNADNA ParvovirusParvovirus AdenoassociatiAdenoassociati icosaedrico icosaedrico PapovavirusPapovavirus Papilloma/PolyomaPapilloma/Polyoma nudonudo AdenovirusAdenovirus RNARNA PicornavirusPicornavirus PolioPolio ReovirusReovirus

Capside Capside DNADNA HerpesvirusHerpesvirus Herpes simplexHerpes simplex icosaedrico icosaedrico HepadnavirusHepadnavirus Epatite B (HBV)Epatite B (HBV) rivestitorivestito

Capside Capside RNARNA Virus di pianteVirus di piante Mosaico del tabaccoMosaico del tabacco elicoidale elicoidale nudonudo

Capside Capside RNARNA OrthomyxovirusOrthomyxovirus InfluenzaInfluenza elicoidale elicoidale ParamyxovirusParamyxovirus ParotiteParotite rivestitorivestito RhabdovirusRhabdovirus Stomatite vescicolareStomatite vescicolare

Capside Capside DNADNA Grandi Grandi Colifagi serie T pariColifagi serie T pari a simmetria a simmetria batteriofagibatteriofagi binariabinaria Virioni Virioni DNADNA PoxvirusPoxvirus Vaiolo / VaccinoVaiolo / Vaccino complessicomplessi

Virus a simmetria icosaedrica (Adenovirus)Virus a simmetria icosaedrica (Adenovirus)

Virus a simmetria icosaedricaVirus a simmetria icosaedrica

Virus a Virus a simmetria simmetria elicoidaleelicoidale(Mosaico (Mosaico

del del tabacco)tabacco)

Struttura dei VirusStruttura dei VirusVirus del mosaico del Tabacco.Virus del mosaico del Tabacco.

Calici VirusCalici Virus

RhinovirusRhinovirus

HIVHIV

VSV Vesicular stomatitis virusVSV Vesicular stomatitis virus

Batteriofago T4Batteriofago T4

BatteriofagiBatteriofagi

Batteriofagi adesi a un batterioBatteriofagi adesi a un batterio

CICLO CICLO REPLICATIVO REPLICATIVO

VIRALEVIRALE

CICLO CICLO REPLICATIVO REPLICATIVO

VIRALEVIRALE

ADSORBIMENTOADSORBIMENTO

PENETRAZIONEPENETRAZIONEPENETRAZIONEPENETRAZIONE FUNZIONIFUNZIONIDELLADELLA

CELLULA OSPITECELLULA OSPITE

ASSEMBLAGGIO(MATURAZIONE)

Trascrizione

REPLICAZIONE

RILASCIO

UNCOATINGUNCOATINGUNCOATINGUNCOATING

Traduzione

MOLTIPLICAZIONE VIRALE

Moltiplicazione virale - 1Moltiplicazione virale - 1AdsorbimentoAdsorbimento: attacco del virione alla superficie della cellula : attacco del virione alla superficie della cellula

ospite in conseguenza del legame tra recettori specifici sulla ospite in conseguenza del legame tra recettori specifici sulla membrana cellulare e siti di combinazione specifici sulla membrana cellulare e siti di combinazione specifici sulla superficie del virione.superficie del virione.

Adenovirus animali adesi su emazia di polloAdenovirus animali adesi su emazia di pollo

PenetrazionePenetrazione: ingresso del virione nella cellula ospite.: ingresso del virione nella cellula ospite. La penetrazione avviene generalmente per La penetrazione avviene generalmente per endocitosiendocitosi

(formazione di un vacuolo intracitoplasmatico) o per (formazione di un vacuolo intracitoplasmatico) o per fusionefusione (cioè fusione diretta dell’envelope alla membrana cellulare).(cioè fusione diretta dell’envelope alla membrana cellulare).

Moltiplicazione virale - 2Moltiplicazione virale - 2

Penetrazione per endocitosi di un virus nudoPenetrazione per endocitosi di un virus nudo

Penetrazione Penetrazione per fusione di per fusione di

un virus un virus rivestitorivestito

Penetrazione Penetrazione per endocitosi per endocitosi

di un virus di un virus rivestitorivestito

SpoliazioneSpoliazione: rimozione del capside e liberazione citoplasmatica del : rimozione del capside e liberazione citoplasmatica del genoma virale. genoma virale.

Le proteine del capside vengono disgregate dagli enzimi idrolitici (proteasi) Le proteine del capside vengono disgregate dagli enzimi idrolitici (proteasi) contenuti nei lisosomi o localizzati alla superficie della cellula.contenuti nei lisosomi o localizzati alla superficie della cellula.

Da questa tappa inizia la fase di Da questa tappa inizia la fase di eclissieclissi: dalla scomparsa del virione alla : dalla scomparsa del virione alla comparsa nel citoplasma di nuove particelle virali (per osservazione al comparsa nel citoplasma di nuove particelle virali (per osservazione al M.E.).M.E.).

In questa fase il genoma virale acquisisce il controllo del metabolismo In questa fase il genoma virale acquisisce il controllo del metabolismo cellulare finalizzandolo alla sintesi macromolecolare dei componenti virali.cellulare finalizzandolo alla sintesi macromolecolare dei componenti virali.

Moltiplicazione virale - 3Moltiplicazione virale - 3

ReplicazioneReplicazione: le varie parti del virus sono costruite : le varie parti del virus sono costruite separatamente in siti cellulari spesso diversi:separatamente in siti cellulari spesso diversi:

a) duplicazione dell’acido nucleicoa) duplicazione dell’acido nucleico b) (trascrizione e) traduzione del messaggio virale per formare b) (trascrizione e) traduzione del messaggio virale per formare

proteine virali.proteine virali.

Moltiplicazione virale - 4Moltiplicazione virale - 4

MontaggioMontaggio: le varie parti del virus vengono : le varie parti del virus vengono assemblate per formare il virione.assemblate per formare il virione.

Moltiplicazione virale - 5Moltiplicazione virale - 5

I virus nudi vengono eliminati per rottura della I virus nudi vengono eliminati per rottura della membrana citoplasmatica e quindi lisi della cellula.membrana citoplasmatica e quindi lisi della cellula.

I virus con envelope gemmano attraverso la I virus con envelope gemmano attraverso la membrana citoplasmatica, i cui componenti formano membrana citoplasmatica, i cui componenti formano quest’ultimo rivestimento.quest’ultimo rivestimento.

LiberazioneLiberazione: il virione fuoriesce dalla cellula.: il virione fuoriesce dalla cellula.

Moltiplicazione virale - 6Moltiplicazione virale - 6

Liberazione virale per lisi cellulareLiberazione virale per lisi cellulare

Fasi della Fasi della gemmazione gemmazione

virale - 1virale - 1

Fasi della gemmazione virale - 2Fasi della gemmazione virale - 2

Fasi della gemmazione virale - 3Fasi della gemmazione virale - 3

Rilascio del virus per gemmazioneRilascio del virus per gemmazione

Virioni di HIV Virioni di HIV gemmanti da gemmanti da un linfocita Tun linfocita T

Replicazione viraleReplicazione viraleVirus a RNA a singolo filamento con polarità positiva* Virus a RNA a singolo filamento con polarità positiva*

(Picornavirus, Togavirus)(Picornavirus, Togavirus)

*stessa sequenza dell'mRNA cellulare*stessa sequenza dell'mRNA cellulare

Trascrittasi: Trascrittasi: RNA-polimerasi RNA-polimerasi RNA-dipendenteRNA-dipendente

Interamente tradottoInteramente tradottoin una in una poliproteinapoliproteinada cui originano le varieda cui originano le varieproteine funzionaliproteine funzionali

(+) RNA(+) RNAparentaleparentale

(-) RNA(-) RNA

ProgenieProgenieviralevirale

(come mRNA cellulare)(come mRNA cellulare)

Proteine strutturaliProteine strutturali

trascrittasitrascrittasi

(codificata dal virus)(codificata dal virus)

trascrittasitrascrittasi

(codificata dal virus)(codificata dal virus)

(+) RNA(+) RNAcopiacopia

Replicazione viraleReplicazione virale Virus a RNA a singolo filamento (Orthomyxovirus, Paramyxovirus, Virus a RNA a singolo filamento (Orthomyxovirus, Paramyxovirus,

Arenavirus) o a doppio filamento (Reovirus) con polarità negativaArenavirus) o a doppio filamento (Reovirus) con polarità negativa

Trascrittasi: Trascrittasi: RNA-polimerasi RNA-polimerasi RNA-dipendenteRNA-dipendente

(-) RNA(-) RNAparentaleparentale

(+) RNA(+) RNA

ProgenieProgenieviralevirale Proteine strutturaliProteine strutturali

trascrittasitrascrittasi

(codificata dal virus)(codificata dal virus)

trascrittasitrascrittasi

(codificata dal virus)(codificata dal virus)

trascrittasitrascrittasi

(presente nel virione)(presente nel virione)(+) RNA(+) RNA

messaggeromessaggero

Traduzione nelle varieTraduzione nelle varieproteine funzionaliproteine funzionali

(-) RNA(-) RNAcopiacopia

Replicazione viraleReplicazione viraleVirus a DNA a doppio filamento (Herpesvirus, Papovavirus, Virus a DNA a doppio filamento (Herpesvirus, Papovavirus,

Adenovirus)Adenovirus)DNADNA

parentaleparentale

DNADNAcopiacopia

ProgenieProgenieviralevirale

DNA-polimerasiDNA-polimerasiviralevirale

RNA-polimerasiRNA-polimerasi

cellularecellularemRNA (mRNA ()) ProteineProteine

mRNAmRNA ( ()) ProteineProteine RNA-polimerasiRNA-polimerasi

cellularecellulare

(proteine (proteine funzionalifunzionali

e strutturali)e strutturali)

RNA-polimerasiRNA-polimerasi

cellularecellularemRNAmRNA ( ())

(proteine(proteinestrutturali)strutturali)

ProteineProteine

Replicazione viraleReplicazione virale Virus a RNA con trascrittasi inversa (Retrovirus)Virus a RNA con trascrittasi inversa (Retrovirus)

RNARNAparentaleparentale

RNARNAcopiacopia

ProgenieProgenieviralevirale

Proteine strutturaliProteine strutturali

trascrittasi inversatrascrittasi inversa

(presente nel virione)(presente nel virione)

DNADNAbicatenariobicatenario

RNA-polimerasiRNA-polimerasi

cellularecellulare

DNA integrato nelDNA integrato nelgenoma cellularegenoma cellulare

mRNAmRNA

PoliproteinePoliproteine

Trascrittasi inversa:Trascrittasi inversa:DNA-polimerasiDNA-polimerasiRNA-dipendenteRNA-dipendente

Replicazione• Il rapporto fra particelle/infettività può essere basso.

Qualche volta solo 1 su 1000 virioni sono infettanti.• La maggior parte delle infezioni sono abortive.

Replicazione

• Fase di eclissi : soltanto una piccola quota di virus parentali è presente. Inizia la replicazione del genoma virale. La durata varia da minuti a ore.

Fase di eclissi

Replicazione Replicazione

Fase di maturazioneFase di maturazione: i virus si accumulano nelle cellule e nello spazio circostante. Le cellule infettate con ciclo litico sono metabolicamente disturbate e muoiono, la produzione virale cessa. Il titolo virale scende lentamente. Le cellule infettate con virus non litici possono continuare a produrre particelle virali indefinitamente.

MATURAZIONE

Replicazione

Il ciclo di replicazione dura meno di un’ora per molti batteriofagi, 6-8 ore per le Picornaviridae e più di 40 ore negli Herpesviridae.

Cellule infettate con Poliovirus possono dare più di 100000 virus per cellula.

Coltivazione dei virusColtivazione dei virus

Animali da esperimentoAnimali da esperimento: si riproducono : si riproducono manifestazioni cliniche e lesioni specifiche.manifestazioni cliniche e lesioni specifiche.

Uova embrionateUova embrionate: si formano lesioni specifiche nei : si formano lesioni specifiche nei diversi siti di inoculazione.diversi siti di inoculazione.

Colture cellulariColture cellulari: si producono effetti citopatici (lisi, : si producono effetti citopatici (lisi, vacuolizzazione, cellule giganti multinucleate vacuolizzazione, cellule giganti multinucleate [sincizi]).[sincizi]).

Coltivazione dei virus Coltivazione dei virus nell’uovo embrionato di pollonell’uovo embrionato di pollo

Colture Colture cellularicellulari