1

I genomi dei virus a RNA

Polarità (+)

Polarità (–)

il genoma ha la STESSA polarità degli mRNA

viene direttamente tradotto come un mRNA

il genoma è COMPLEMENTARE (polarità opposta) agli mRNA

il virus utilizza il genoma per trascrivere gli mRNA

il virus deve contenere una trascrittasi (RNA-polimerasi RNA-dipendente) per trascrivere gli mRNA

Doppio filamento (–)/(+)

il virus trascrive gli mRNA messaggeri utilizzato il filamento negativo del genoma. il virus deve contenere una trascrittasi (RNA-polimerasi RNA-dipendente) per trascrivere gli mRNA

2

I virus a RNA ds (Reovirus) hanno un capside doppio

Tutti I virus a RNA (-) presentano involucro

Alcuni virus a RNA (+) presentano involucro (Togavirus)

Morfologia dei virus a RNA

3

VIRUS a RNA

Svantaggi Le cellule non esprimono costitutivamente gli enzimi necessari

per replicare o trascrivere molecole di RNA (il virus deve codificare la sua propria RNA polimerasi RNA-dipendente: replicasi/trascrittasi)

Vantaggi la RNA polimerasi-RNA dipendente non richiede “primer” (la

trascrizione e/o replicazione dell’ RNA inizia all’estremità della molecola lineare)

i virus ad RNA replicano nel citoplasma eccezioni: virus dell’influenza e retrovirus

la sintesi de novo inizia all’estremità della molecola stampoSintesi 5’ 3’

4

La RNA polimerasi RNA-dipendente dei virus a RNA

alcune richiedono come primer: - proteina legata covalentemente al 5’ - strutture cap di derivazione cellulare

Caratteristiche delle RNA polimerasi RNA dipendenti

Resistenti a sostanze che inibiscono le RNA polimerasi DNA-dipendenti (actinomicina D)

RdRP codificata dal virus

può necessitare di proteine accessorie di origine virale o cellulare

non ha funzioni di “editing” (highly error prone), responsabile dell’alto tasso di mutazione e dell’evoluzione dei virus a RNA

5

TRASCRIZIONE DEI VIRUS ad RNA

i virus ad RNA non hanno elementi di controllo dell’espressione genica simili a quelli dei virus a DNA

meccanismi differenti per regolare l’espressione dei geni virali

gli mRNA virali devono essere organizzati e tradotti come gli mRNA cellulari

i virus a RNA eucariotici devono avere una struttura genomica che genera mRNA monocistronici

6

EnterovirusEnterovirusvirus Polio (1, 2, 3)virus Coxsackie A (1-24) virus Coxsackie B (1-6)

virus ECHO* (1-34)Enterovirus (68-71) Enterovirus 72 (Epatite A)

RhinovirusRhinovirus 120 sierotipi

*Enteric Cytopathogenic Human Orphan

22-30 nmcapside icosaedrico

nudo

7

2C e 3AB ancorano la replicasi alle membrane ER

Genoma a RNAss di polarita’ positiva7441 b

vPg clivata da enzimi cellulari: il genoma diventa un mRNA

240 KDa

Replicasi 3D

attive nella forma di precursore

8

POLIOVIRUSPVR =

PolioVirus Receptor(Ig-like membrane

glycoprotein)

RHINOVIRUS

ICAM-1 =Adhesion molecule

9

Ruolo di VPg nella replicazione del genoma di Poliovirus

3AB (precursore di VPg) ancora vRNA alle membrane del ER

3Cpro processa 3AB VPg

3Dpol lega 3AB

VPg- funge da primer per il processo di elongazione da parte di 3Dpol

Sintesi del filamento (-):

10

Poliovirus: regolazione della replicazione del genoma

A. RNA(+) non incapsidato

RNA(+) neoformato = mRNA

B. RNA(+) incapsidatoNon partecipa al processo di replicazione/traduzione

11

TogavirusGruppo IV: Virus a RNA (+)

Famiglia Genere Specie Ospite

Togaviridae Alphavirus* Sindbis virus Vertebrati

Rubivirus Rubella virus Vertebrati

Particelle di 80 nmcon capside icosaedrico ed involucro

Genoma a RNAss di polarita’ positiva 11.7 kb simile a mRNA cellulare

(5’cap e 3’poly-A)

12

Strategia replicativa del virus Sindbis:“RNA subgenomici”

RNA subgenomici: strategia comune dei virus delle piante a RNA (+) controllo temporale dell’espressione genica virale

proteasi virali e cellulari

proteasi (nsP2)codificata dal virus

(subgenomic promoter)

proteine strutturali del virione

genoma

13

Genoma a RNAss di polarita’ positiva

Malattie respiratorie (vie aeree superiori) - Gastroenteriti

E2/S = fusione

E1/M = matriceE = (9-12 kD)

N = nucleoproteina

Envelope (80-220 nm)Capside elicoidale

HE = emagglutinina-esterasi

(solo in alcuni tipi)

HE

14

ORDINE Nidovirales

FAMIGLIA Coronaviridae

GENERE Coronavirus

CLASSIFICAZIONE

GROUP IV

15 specie di HCoV note

SARS virus

15

Genoma a RNAss di polarita’ positiva 7 x 106 d

Trascrizione di mRNA subgenomici per proteine strutturali con sequenzeidentiche al 3’ e identiche sequenze leader non-tradotte al 5’ (72 nt)

b) Genoma RNAss (+) antigenoma RNAss

Endocitosi ofusione

Gemmazione dal Golgi

Trasporto in vescicolesecretorie

QuickTime™ e undecompressore TIFF (Non compresso)sono necessari per visualizzare quest'immagine.

Genoma RNAss(+)

a) Genoma RNAss (+) polimerasi

a

b

16

QuickTime™ and aGIF decompressor

are needed to see this picture.

Genoma a RNAss di polarita’ negativa (17-20 Kb)VIRUS PARAINFLUENZALE

17

Terminazione e Ri-iniziazione nelle Regioni Intergeniche

Pol (P+L) inizia la sintesi al terminale 3’

sintesi della sequenza Leaderla Pol si ferma alla sequenza IR

la trascrizione ricomincia al 3’ del gene N

la trascreizione di N mRNA si blocca alle sequenze IR

Pol ricomincia la sintesi al 3’ del gene P

Modello “Start-Stop

“Start-Stop” continua fino alla sintesi dei 5 mRNA virali

L: RdRP. P: recruita L sul templato.

18

Sintesi della coda poli-A e del cap: Ruolo delle sequenze EIS

Sintesi di sequenze A7 da U7

Sintesi continua per scivolamento di sequenze poliA (fino a 200A) all’estremità 3’

Terminazione del trascritto

Iniziazione e “capping” del mRNA successivo

dinucleotide NA non copiato

19

3’ 5’

Trascrizione polarizzata

mRNA provvisti di sequenze cap e poly A

LP

Sequenze EIS

(mRNA cascade)

20

Transizione tra trascrizione e replicazione del genoma dei PARAMYXOVIRUS

bassi livelli di NP: favoriscono la sintesi di mRNA (non incapsidato)

alti livelli di NP: la RpRd continua la sintesi di RNA attraverso le sequenze EIS

21

VIRUS PARAINFLUENZALE

Trascrizione vRNA

Trascrizione mRNA

FUSIONE

Assemblaggio egemmazione