Cosa è un virus? E l entità che può essere trasmessa ad una cellula ospite adatta per iniziare una nuova infezione

Transcript

1 Cosa è un virus? Parassita intracellulare obbligato Forma a bastoncello o sferica con alcune eccezioni Le particelle virali (virioni) sono prodotte come risultato dell assemblaggio di componenti preformati: i virioni non crescono e non vanno incontro a divisione (batteri, funghi e protozoi, crescono grazie all aumento controllato dei loro componenti e si moltiplicano mediante il processo di divisione) E l entità che può essere trasmessa ad una cellula ospite adatta per iniziare una nuova infezione

2 Cosa è un virus? Particelle infettanti di livello subcellulare Mancano di tutte le informazioni genetiche che codificano l apparato necessario per la produzione di energia metabolica (ATP) e per la sintesi proteica I virioni sono formati da acido nucleico rivestito di solito da un involucro proteico (capside) ed in alcuni casi da una membrana contenente lipidi e glicoproteine (envelope) Il genoma del virione consiste di DNA o RNA, mai di entrambi.

3

4 Cosa è un virus? Dimensioni sub-microscopiche nm

5 Altri agenti infettivi studiati dai virologi Viroidi: piccoli RNA circolari ( nt), sprovvisti di capside ed envelope. Sono associati ad alcune malattie delle piante. Sono infettivi e parassiti intracellulari obbligati Virusoidi: virus satelliti ad RNA simili ai viroidi, ma più grandi (circa 1000 nt). Dipendono dalla presenza di altri virus per la moltiplicazione (da qui satelliti). Presenti negli animali e nelle piante, Associati a malattie (virus dell epatite delta) Prioni: consistono di un singolo tipo di proteina, privi di acido nucleico. Il prione e il gene che lo codifica è presente anche nelle cellule normali non infettate. Sono associati a malattie infettive (particolari encefalopatie)

6 Origini della Virologia I virus sono probabilmente vecchi quanto le prime forme di vita sulla terra Già gli antichi erano consapevoli delle malattie infettive 1400 AC

7 Le malattie virali erano trattate già nell antichità Smallpox, endemico in Cina dal 1000 AC. Pratica della variolazione.

8 Sviluppato il primo vaccino Jenner aveva notato che le mungitrici che vivevano nella sua contea e che avevano contratto una malattia non grave, chiamata vaiolo bovino, non si ammalavano di vaiolo persino quando era presente in forma epidemica nella loro comunità. Il 14 Maggio 1796 usò materiale infettato con il virus del vaiolo bovino, all epoca sconosciuto, per vaccinare un bambino di 8 anni. L 1 luglio dello stesso anno inoculò deliberatamente lo stesso bambino con materiale da un caso di vaiolo umano. Il bambino non sviluppò la malattia!! Nel 1885 fu generato il primo vaccino antivirale attenuato contro la rabbia, sebbene Louis Pasteur ignorasse completamente la natura dell agente infettivo.

9 La storia della virologia Dimitri Iwanowski (1892) dimostrò che estratti di piante di tabacco ammalate potevano trasmettere la malattia ad altre piante anche dopo aver passato tali estratti attraverso filtri di ceramica in grado di trattenere anche il più piccolo batterio. Tuttavia non realizzò quanto era importante questa osservazione Martinus Beijerinick (1898) confermò ed estese i risultati di Iwanowski sul Tobacco mosaic virus e fu il primo a sviluppare il concetto di virus, a cui si riferì come a contagium vivum fluidum (un un agente vivente solubile)

10 La storia della virologia Freidrich Loeffler & Paul Frosch (1898) dimostrarono che un agente simile era responsabile dell afta epizootica nel bestiame Il primo virus umano identificato, nel 1901, è stato quello responsabile della febbre gialla

11 La scoperta dei batteriofagi Frederick Twort (1915) & Felix d'herelle (1917) sono stati i primi ad identificare i virus che infettano i batteri che d'herelle chiamò batteriofagi (mangiatori di batteri) Negli anni 1930s e nei decenni successivi, pionieri come Salvador Luria, Max Delbruck e molti altri utilizzarono questi virus come sistemi modello per studiare molti aspetti della virologia, comprendenti la struttura dei virus, la genetica, la replicazione etc. La storia della virologia è la storia dello sviluppo di sistemi e strumenti sperimentali atti a permettere lo studio dei virus, attraverso il quale si sono aperte intere nuove aree della biologia.

12

13 L origine dei Virus Evoluzione regressiva: i virus sono forme di vita degenerate che hanno perso molte delle funzioni ed hanno mantenuto soltanto l informazione genetica necessaria per una forma di vita parassita Origini cellulari: i virus sono un insieme di componenti macromolecolari, che hanno abbandonato il loro stato sub-cellulare all interno della cellula Entità indipendenti: I virus si sono evoluti parallelamente agli organismi cellulari da molecole autoreplicanti che si pensa siano esistite nel primitivo mondo ad RNA prebiotico

14 Classificazione funzionale I caratteri del genoma virale La morfologia del virione

15 I caratteri del genoma virale

16 I caratteri del genoma virale

17 From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

18 From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

19 Morfologia del virione (simmetria)

20 Morfologia del virione (simmetria) Nucleocapside icosaedrico nucleocapside bilayer lipidico ICOSAEDRICA ICOSAEDRICA RIVESTITA elical nucleocapsid COMPLESSA nucleocapside bilayer lipidico peplomeri ELICOIDALE ELICOIDALE RIVESTITA Adattato da Schaechter et al., Mechanisms of Microbial Disease

21 SIMMETRIA ICOSAEDRICA 20 facce 12 vertici

22

23 Adenovirus

24 SIMMETRIA ELICOIDALE

25 SIMMETRIA COMPLESSA

26

27 Genoma dei virus Virus a DNA: quasi tutti i virus animali contengono DNA a doppio filamento, con l eccezione dei Parvoviridae (virus adeno-associati) e dei Circoviridae Virus a RNA: quasi tutti i virus a RNA contengono RNA a singolo filamento, con l eccezione dei Reoviridae che contengono RNA a doppio filamento.

28 Genoma dei virus I virus ad RNA sono ulteriormente suddivisi in: - Virus con genoma a RNA a filamento positivo (stessa polarità dell RNA messaggero). I retrovirus contengono due copie di RNA+ - Virus con genoma ad RNA a filamento negativo (polarità opposta a quella dell RNA messaggero). # Non segmantato nell ordine dei Mononegavirales (rhabdoviridae, paramixoviridae e filoviridae). # Segmentato (orthomyxoviridae: 8 segmenti; arenaviridae: 2 segmenti; bunyaviridae: 3 segmenti). Le ultime due famiglie sono uniche in quanto possiedono un genoma definito ambisenso (cioè un genoma contenente RNA a polarità sia + che -)

29 Classificazione secondo Baltimore (suddivisione in classi di replicazione) Tutti i virus devono produrre un mrna che possa essere tradotto dal macchinario traduzionale della cellula La particolare via che dal genoma virale porta alla produzione di mrna definisce una specifica classe virale (basata sulla natura e sulla polarità dell acido nucleico)

30 Classificazione secondo Baltimore (suddivisione in classi di replicazione) From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

31 ADSORPTION

32 ADSORPTION TEMPERATURE INDEPENDENT REQUIRES VIRAL ATTACHMENT PROTEIN CELLULAR RECEPTORS

33 PENETRATION herpesviruses, paramyxoviruses, HIV

34 PENETRATION - ENVELOPED VIRUSES FUSION WITH PLASMA MEMBRANE ENTRY VIA ENDOSOMES, FUSION WITH ACIDIC ENDOSOME MEMBRANE

35

36

37 PENETRATION - ENVELOPED VIRUSES from Schaechter et al, Mechanisms of Microbial Disease, 3rd ed, 1998

38 HIV budding and maturation Hsiung, GD et al., Diagnostic Virology 1994 p204 (D. Medina)

39 PLAQUE ASSAY

40 PLAQUE ASSAY

41 PLAQUE ASSAY

42 Diluted 10 fold Diluted 100 fold Diluted 1000 fold