I virus. - Luria e Darnell: Studi biochimici anni 50 e 60

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Dino Bono
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1 I virus XIX secolo: Koch e Pasteur sottolineano l importanza dei batteri come patogeni. 1892: Ivanoswi: Diffusione della malattia del mosaico del tabacco attraverso un succo filtrato attraverso membrane che trattenevano i batteri = Virus filtrabili Stanley, 1935 Isolation of a crystalline protein possessing the properties of tobacco mosaic virus I virus cristallini sono formati da unità complesse dette VIRIONI che rappresentano l unità strutturale dei virus, cioè la forma attraverso cui si trasferisce da un ospite (o da una cellula) all altro. Virus 1

2 I virus Virus 2

3 I virus Studi biochimici anni 50 e 60 - Dimostrazione della somiglianza dei virus con gli altri organismi per quanto riguarda le caratteristiche biochimiche fondamentali, in particolare per la presenza di ACIDI NUCLEICI che presiedono la formazione di proteine catatteristiche. - Luria e Darnell: Il virus è una entità il cui genoma è un elemento dell acido nucleico, sia DNA che RNA, che si riproduce all interno di cellule viventi ed utilizza i meccanismi propri di queste per presiedere alla formazione di particelle specializzate, i virioni, che contengono il genoma del virus e lo traferiscono ad altre cellule Virus 3

4 I virus - Struttura Virione: Costituito da Una parte centrale di acido nucleico (DNA oppure RNA, ma NON entrambi), circondata da UN involucro proteico che il certi virus può essere a sua volta racchiuso in un involucro non proteico. A volte sono presenti proteine interne distinte da quelle dell involucro. I virioni sono più piccoli dei batteri (virus filtrabili); max 0,3 µ (potere risolvente dei comuni microscopi e limite dei migliori filtri batterici) TMV (Tobacco Mosaic Virus) 0,3 µ x µ Alcuni virus sono estremamente piccoli: Virus di alcune infezioni della bocca e degli zoccoli del bestiame: µ Virus 4

5 I virus - Struttura Involucro proteico = CAPSIDE Contiene uno o più tipi di proteine disposti in un unico strato o in più strati sovrapposti. Presentano due forme: a) Allungati e con le molecole proteiche disposte ad elica b) Isometrici a. Capsidi ad elica (TMV): sono aperti all estramità e cavi internamente, con l acido nucleico che si avvolge in una spirale stretta tutt intorno alla superficie interna del capside. b. Capsidi isodiamentrici: Racchiudono completamente l acido nucleico. Forma poliedrica con facce a forma di triangolo equilatero. Virus 5

6 I virus - Struttura Virus 6

7 I virus - Struttura Virus 7

8 I virus - Struttura Virus 8

9 I virus - Struttura LA maggior parte dei virus a DNA contiene 2 filamenti complementari di DNA a doppia elica. Esistono anche virus con DNA a 1 filamento. I virioni più grandi contengono DNA sufficiente per determinare la struttura specifica di 50 e più proteine (Es. Virus satellite della necrosi del tabacco contiene DNA per 1 proteina di 400 AA) Il capside può essere circondato da involucro di natura differente (ad esempio fosoflipidi) Nessun virus possiede enzimi completi da permettere un metabolismo autonomo distinto da quello dell ospite. I virus dipendono dalla cellula ospite non solo per le sostanze nutritive ma anche per gli enzimi fondamentali della respirazione e di altri processi metabolici. Virus 9

10 I virus - Struttura Virus 10

11 I virus - Struttura Virus 11

12 I virus - Classificazione Le conoscenze sono limitate Virus animali: Parassiti di Vertebrati ed Artropodi ma si possono trovare anche il altri tipi di animali Virus vegetali: Parassiti delle Angiosperme e di alcuni funghi Virus dei batteri: (fagi o batteriofagi) su batteri (o anche su alghe azzurre. Altra classificazione. Prende in considerazione: Virus a DNA Virus a RNA Capside elicoidale Capside isodiamentrico Presenza di involucro Difficoltà nella classificazione: E una classificazione naturale? Approccio filogenetico: Derivazione dei virus dai Batteri? Virales, Viriophyta Virus 12

13 I virus Classificazione Ipotesi di filogenesi dei virus Virus 13

14 I virus Diffusione e propagazione I virioni costituiscono una forma STATICA, chimicamente e fisiologicamente QUIESCENTE dei virus. NON possiedono metabolismo proprio né RIPRODUZIONE diretta. I nuovi virioni NON derivano dall accrescimento e dalla suddivisione di virioni preesistenti, ma si formano per aggregazione e riorganizzazione di nuove molecole di virus, originatese all INTERNO DEL PROTOPLASMA della cellula ospite. Il metabolismo dell ospite è costretto alla formazione di molecole che si organizzano in nuovi virioni. Virus 14

15 I virus Diffusione e propagazione Fasi Introduzione dell acido nucleico virale nella cellula ospite: 4 meccanismi: 1. Batteriofagi: lasciano il capside all esterno 2. Batteriofagi con coda: coniugazione delle fibrille che si coniugano con i componenti della membrana batterica 3. L involucro si fonde con la membrana plasmatica della cellula ospite 4. Pinocitosi (virus della varicella) Virus 15

16 I virus Diffusione e propagazione Ecclisse Distacco dell acido nucleico dalle proteine del capside e inizio della stimolazione del protoplasma dell ospite per la produzione di molecole che si raggrupperanno a formare nuovi virioni Esistono 3 specie di proteine 1. Proteine che alterano alcune funzioni o la struttura della cellula ospite 2. Proteine che rendono l acido nucleico del virus capace di duplicarsi 3. Proteine che saranno incorporate nei virioni Virus 16

17 I virus Diffusione e propagazione Scambio genetico L acido nucleico virale si scompone in geni che si possono poi ricombinare conferendo NUOVI CARATTERI ai virioni. Virus silenti: ad esempio Herpes, virus del corrugamento della patata Virus aggressivi : Fagi Fine del processo Riformazione del capside (in genere non è liberato di nuovo all interno della stessa cellula) Trasduzione batterica: DNA batterico e non virale- Virus 17

18 I virus Origine evolutiva Varie ipotesi 1. Batteri semplificati che hanno progressivamente perduto autonomia 2. Particelle cellulari che hanno gradatamente guadagnato autonomia. Virus 18

19 I virus Patogeni per uomo e animali Patogeni delle piante Febbre indiana Ingiallimento di Aster Encefaliti umane ed equine Accartocciamento fogliare nella patata Influenza Arresto sviluppo pomodori Poliomielite Mosaici: Fagiolo Orecchioni Cetriolo Vaiolo Varicella Pesco Cimurro Barbabietola Raffreddore Tabacco Rabbia Rapa Mixomatosi della farfalla Frumento AIDS Inibiscono la sintesi di clorofilla Ulcere, porri, calli Trasmessi da ferite, insetti (afidi), da Cancro innesti Trasmissione per contatto o attraverso vettori (insetti, uccelli, mammiferii Virus 19

20 I virus Virus 20

21 I virus Stadi dell infezione virale 1. Infezione 2. Crescita e sviluppo 3. Lisi Infezione di fagi su E. coli 1. ATTACCO del fago alla parete batterica con la parte terminale della coda su determinate zone dette SITI RECETTORIALI (mutazioni dei batteri fanno mutare i siti recettoriali con conseguente impossibilità di attacco) 2. Un enzima del fago scioglie una parte della paretebatterica e il DNA del fago viene iniettato nel batterio, mentre il capside rimane all esterno Virus 21

22 I virus Stadi dell infezione virale 3. Il DNA virale replica con capacità di riformare il capside 4. Il metabolismo della cellula ospite viene notevolmente variato e si blocca la sintesi di macromolecole 5. Il metabolismo del batterio è controllato dal fago 6. Quando i fagi raggiungono un determinato numero ( ) la parete batterica si rompe (LISI) ed i fagi fuoriescono Virus 22

23 I virus Stadi dell infezione virale Virus 23

24 I virus Stadi dell infezione virale Virus 24

25 I virus Stadi dell infezione virale Virus 25

26 I virus Influenza Sono virus a RNA Si coltivano su embrioni di pollo o di altri tessuti vivi di vertebrati superiori Esiste in numerosi ceppi Preseanto un ncucleocapside elicoidale e un involucro esterno All involucro corrisponde un ANTIGENE PERIFERICO Al nucleocapside corrisponde un ANTIGENE PROFONDO Il virus dell influenza esiste in 3 tipi: A, B, C, di cui ognuno possiede un antigene profondo stabile Ogni ceppo è responsabile di una epidemia annuale ed è leggermente differente dal precedente Il ciclo dell influenza è simile a quello del fago Virus 26

27 I virus Influenza Virus 27

28 I virus Vaccini Difese Interferone: LA sua produzione è stimolata da un particolare RNA messaggero. Probabilmente stimola in CELLULE NON INFETTE la produzione di una proteina antivirale, in grado di indurre una parziale resistenza fino alla produzione di antigeni specifici. Farmaci: Inibitori della replicazione Basi non senso Chelanti Virus 28

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