I virus

• "Virus" dal latino “veleno”

• Combinazione organizzata di macromolecole

• entità biologiche con strutture subcellulari

• Semplicità strutturale: un acido nucleico (DNA o RNA) racchiuso in un

rivestimento di natura proteica (CAPSIDE)

• Complessità biologico-funzionale

• Materiale biochimico inerte al di fuori della cellula

• PARASSITI ENDOCELLULARI OBBLIGATI

• Alcuni possiedono propri enzimi, ma senza assistenza, non sono capaci

di riprodurre le informazioni contenute nei loro genomi

• Spettro d’ospite: micoplasmi, alghe, batteri, piante e animali superiori

Le particelle virali complete, virioni, sono

caratterizzate da dimensioni estremamente

modeste: 10-300 nm.

From Principles of Virology Flint et al ASM Press

Microscopio elettronico

Virus del mosaico del tabacco: primo virus identificato

poliomielite vaiolo

•Prima descrizione di patologia di origine virale: Vaiolo in Cina nel X sec. a.C.

•Alterazioni simil-vaiolose nella mummia del faraone Ramsete II (circa 2000 a.C.).

Varietà di forme e

dimensioni

Sono coltivabili in vitro in cellule eucariotiche, o in batteri

(a seconda del tipo virale).

Alcuni (Orthomyxovirus, paramyxovirus) possono essere coltivabili

con facilita’ in uova embrionate.

Hanno resistenza variabile al pH. Questo regola la loro patogenicita’

-Es. Rinovirus sono distrutti a pH3 (pH gastrico di circa 1) e

pertanto sono non patogeni per l’apparato gastrointestinale.

-Altri picornavirus sono resistenti al pH gastrico e pertanto

patogeni (enterovirus).

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Morfologia

Virus rivestiti : Pericapside o Envelope

doppio strato fosfolipidico che circonda il nucleocapside

1. Genoma

Acido nucleico (DNA o RNA)

2. Capside

Rivestimento proteico

Genoma+capside = nucleocapside

Virus nudi

virus nudi

Envelope

• Doppio strato fosfolipidico

• I virus con envelope sono

comuni nel mondo animale,

ma si conoscono anche virus

batterici dotati di envelope

virus rivestiti

ORIGINE DELL’ENVELOPE

Spikes o

antirecettori

Strato lipidico esterno, presente solo in alcune famiglie di virus

(orthomyxovirus, herpesvirus, retrovirus, poxvirus, ecc.).

Costituito da lipidi della membrana della cellula infettata, rimasti

intorno al virus vero e proprio al momento dell’esocitosi.

Contiene anche alcune glicoproteine virali (Spikes o antirecettori), che

fungono da primorecettore virale nei confronti delle cellule bersaglio.

Svolge funzione di protezione, di riconoscimento antigenico

(emoagglutinina del virus influenzale) e di penetrazione nella cellula

ospite tramite il meccanismo di fusione con la membrana cellulare.

Neuroaminidasi (budding)

La presenza del pericapside rende ragione della sensibilità di alcuni

virus ai disinfettanti organici (eteri, alcooli) in grado di sciogliere i lipidi.

Pericapside (peplos, envelope)

Spikes • Proteine protundenti dall’envelope, sono di

origine virale

• Riconoscono i recettori sulle cellule ospiti

Non possedendo envelope e quindi spikes la capacità

antirecettoriale dei virus nudi è legata alle proteine del Capside.

Ristretta capacità codificante del genoma:

capside limitato tipo di proteine, nei virus più piccoli un solo tipo.

Le diverse subunità proteiche (protomeri) sono tenute insieme da

legami non covalenti e possono disporsi (AUTOASSEMBLARSI)

secondo strutture di tipo

cubico-icosaedrico o elicoidale

I virus si possono dividere in 2 gruppi in base alla simmetria del capside:

A SIMMETRIA ELICOIDALE A SIMMETRIA ICOSAEDRICA

I protomeri si dispongono come i

gradini di una scala a chiocciola,

seguendo l’andamento elicoidale

dell’acido nucleico che vi è racchiuso,

formando una sorta di bastoncello la

cui lunghezza dipende dalla

lunghezza dell’ac.nucleico.

Simmetria elicoidale

Rabies Virus

Simmetria elicoidale: alcuni esempi…

Rabies Virus

Tobacco Mosaic Virus

Questi virus si differenziano per

Lunghezza

Diametro

Passo dell’elica

N° di protomeri per spira.

Simmetria icosaedrica

Capsidi più complessi!

icosaedro

solido regolare costituito da

20 facce a triangolo equilatero,

12 vertici, 30 spigoli

Le catene polipeptidiche disposte sulla superficie di un icosaedro virutale formando

un guscio isometrico

Vi appartengono sia virus nudi che rivestiti

I virus a DNA possiedono prevalentemente una simmetria di tipo icosaedrico,

mentre quelli a RNA possono assumere entrambe le simmetrie

Simmetria icosaedrica

-

- Come in un pallone da calcio

i capsomeri che si associano ai vertici = struttura pentagonale (Pentoni)

i capsomeri distribuiti sulla superficie = struttura esagonale (Esoni)

In genere i Pentoni sono circondati da 5 Esoni (detti peripentonali)

I virus nudi di origine animale hanno una simmetria esclusivamente di tipo

icosaedrico.

I virus con envelope possono avere il nucleocapside sia a simmetria

elicoidale sia a struttura icosaedrica.

I virus più grandi (come i Poxvirus) possono avere una struttura

morfologica più complessa.

Simmetria icosaedrica: alcuni esempi…

poliovirus

Herpes virus

parvovirus

adenovirus

Simmetria icosaedrica, nudo

Simmetria elicoidale, nudo

A. Envelope, simmetria elicoidale

B. Envelope, simmetria icosaedrica

b

Poliomavirus

Poliovirus

Genoma dei virus

Il genoma dei virus

• Contiene l’informazione genetica del virus e codifica per proteine strutturali e proteine funzionali

• E’ costituito da un solo tipo di acido nucleico: DNA o RNA

• 30% dei virus animali

genoma a DNA

• Nella maggior parte dei virus a

DNA, è a doppio filamento

(sempre aploide), circolare o

lineare

• Eccezione: Parvovirus (singolo

filamento lineare),

Hepadnavirus (doppio filamento

circolare, incompleto)

• Trascrizione e replicazione

avvengono nel nucleo

(eccezione: poxvirus)

Genoma a DNA:

Deossiribovirus

• 70% dei virus animali

è ad RNA

• Nella maggior parte dei virus a

RNA, è a singolo filamento

sempre lineare

• Eccezione: Reovirus (RNA a

doppio filamento segmentato),

Orthomyxovirus (RNA singolo

filamento, frammentato)

• Replicazione e trascrizione:

principalmente nel citosol

Genoma a RNA:

Ribovirus

Se il genoma del virus è a RNA, singolo filamento:

L’ RNA a polarità positiva presenta alle estremità 5’ e 3’ delle sequenze analoghe a

quelle degli mRNA della cellula ospite: vengono letti direttamente

L’ RNA a polarità negativa funge da stampo per una trascrittasi virale

(RNA polimerasi che compiono numerosi errori: elevata frequenza di mutazioni e

variabilità tipica dei virus a RNA)

Genomi virali a RNA ss

Positive

(sense)

Negative

(anti-sense)

AUG GCA CGA

UAC CGU GCU

met ala arg

• +ve (sense) and -ve (anti-sense) RNA

genomes

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Classificazione di Baltimore

•Gruppo I - virus a DNA a doppio filamento (dsDNA)

•Gruppo II - virus a DNA a singolo filamento (ssDNA)

•Gruppo III - virus a RNA a doppio filamento (dsRNA)

•Gruppo IV - virus a RNA a singolo filamento a polarità + (ssRNA+)

•Gruppo V - virus a RNA a singolo filamento a polarità - (ssRNA-)

•Gruppo VI - virus a RNA a singolo filamento con capacità retrotrascrizionale

(ssRNA RT)

•Gruppo VII - virus a DNA a doppio filamento con capacità retrotrascrizionale

(dsDNA RT)

PB1, PB2, PA

M2

(ion channel)