PAPOVAVIRIDAE PAPOVAVIRIDAE

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1 PAPOVAVIRIDAE PAPOVAVIRIDAE PA: papillomavirus PO: polyomavirus VA: virus vacuolizzante della scimmia (SV40) Virus senza envelope nm di diametro 72 capsomeri con circa una decina di proteine Struttura icosaedrica DNA bicatenario circolare di 5 8 kb Class. Baltimore: classe I Polimerasi virale: assente Sede replicazione nucleo scaricato da 1

2 Classificazione Attuale PAPILLOMAVIRIDAE DNA di 8 Kb Non crescono in coltura Oncogeni nell ospite naturale POLYOMAVIRIDAE DNA di 5 Kb Crescono in vitro Potere oncogeno dubbio La caratteristiche principali restano PAPILLOM AVIRUS Strettam ente specie-specifici 7 0 diversi tipi infettano l uom o - genom a: DNA circolare bicatenario di 8000 pb Superspiralizzato co m p le ssa to co n 4 isto n i c e llu la ri si tratta di u n MINICROMOSOMA 7 geni: E: precoci c 2 g e n i: L : ta rd iv i 1 zo n a re g o la trice L C R - i diversi tipi si differenziano per om ologie <90% n e i g e n i E 6, E 7, L 1 scaricato da 2

3 Fotografia al microscopio elettronico di HPV(55 nm). Recettore/i sconosciuti Endocitosi Uncoating nucleare RNApolII cell Assemblaggio e maturazione combinati scaricato da 3

4 Ciclo litico L infezione induce la fase S (azione mitogena) Espressione di geni virali precoci (Tag) su un filamento Tag si lega all Ori e fa iniziare la replicazione del genoma Espressione virale tardiva sul filamento complementare Più raramente infezione abortiva o trasformante Tropismo dei papillomavirus In vitro? In vivo Sono epiteliotropi: si replicano solo nelle cellule epiteliali in differenziamento della cute e delle mucose Restrizione di funzioni replicative dei virus legate al differenziamento cellulare scaricato da 4

5 SINTESI DNA SINTESI CAPSIDE STRATO CORNEO - + GRANULOSO SPINOSO + / - - BASALE + / - - Nelle cellule dello strato basale persiste il DNA in forma plasmidica che si replica in fase cellulare S e viene trasmesso alle cellule figlie dello strato spinoso e poi granuloso Differenziazione cellulare ed infezione da HPV L attività del virus negli strati di cellule corrispondenti è stata determinata mediante ibridizzazione in situ scaricato da 5

6 Ibridizzazione in situ Ibridizzazione in situ di un fibropapilloma bovino indotto da BPV-1. A) Controllo B) Sonda per evidenziare il DNA presente nelle cellule C) Sonda per L1 orf D) Sonda per E5 orf scaricato da 6

7 Ciclo replicativo di un papillomavirus P f ill il i d i f tt l ll l it li li b li Per formare un papilloma, il virus deve infettare le cellule epiteliali basali (1) Attachment, (2) uptake, (3) endocytosis, (4) transport to the nucleus and uncoating of the viral DNA, (5) early-region transcription, (6) translation of the early proteins, and (7) steady-state viral DNA replication Tutte queste fasi avvengono nelle cellule dello strato basale (8) viral DNA replication, (9) transcription of the late region, (10) production of the capsid proteins L1 and L2, (11) assembly of the virion particles, (12) nuclear breakdown, and (13) release of virus Tutte queste fasi avvengono nei cheratinociti differenziati scaricato da 7

8 Oncogenicità: sono responsabili di circa il 10% dei tumori umani EV: epidermodisplasia verruciforme. Diffusione delle lesioni a gran parte del corpo. Spesso degenera in carcinom i cutanei. Nell 85-90% di tutti i cancri della cervice uterina è presente DNA di uno dei genotipi di papillomavirus a medio-alto rischio e nel 70% è presente 16 o 18. N el carcinom a cervicale e nelle lesioni m aligne in genere DNA integrato nel genom a cellulare linearizzazione e legame covalente degli estremi rottura tra E1 e E2 i geni tardivi non vengono trascritti i geni E6 e E7 sovraespressi fanno progredire il ciclo cellulare superando il blocco G1/S E6 è in grado di legarsi a p53 e ne promuove la degradazione DNA damaging agents, viral infection, and expression of E7 increase the level of p53. Elevated levels of p53 can lead to either apoptosis or a cell cycle checkpoint arrest in G1 phase through the transcriptional activation of bax or p21cip1. Viral oncoproteins may interfere with this negative growth-regulatory function of p53, either by sequestering p53 into a stable but nonfunctional complex (such as with SV40 TAg or the Ad5 55-kd E1B protein) or by ubiquitination and enhanced proteolysis, as observed with the high-risk HPV E6 proteins scaricato da 8

9 TIPI DI LESIONI SEDE TIPI DI HPV LESIONI BENIGNE Verruche volgari cute, sedi varie 2,4 Verruche plantari e palmari mani, piedi 1, 2, 4 Verruche dei macellai mani 7 Verruche piane cute, sedi varie 3 Verruche genitali (condilomi acuminati) cervice uterina, 611 6, vulva, pene Papilloma laringeo giovanile laringe 6, 11 LESIONI MALIGNE Verruche piane cute 10 Papulosi vulva, pene 16 Neoplasia intraepiteliale premaligna cervice uterina, pene 6, 11, 16, 18, 31, 40, 42, 44 Carcinoma cervice uterina, pene 16, 18 Papilloma/carcinoma laringe 16 Epidermodisplasia verruciforme cute, sedi varie molti tipi, comprendenti 5, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 17,19-29 scaricato da 9

10 Lesioni Tipi di HPV Cofattori Carcinomi della pelle 58 5,8 UV, genetica Cancro dei genitali esterni 16,18,31,33? Trasformazione maligna dei papillomi vie resp. 6,11 raggi X, fumo scaricato da 10

11 Cervical squamous carcinoma Low-grade squamous intraepithelial lesions of the cervix. A: Histologic section showing cells with vacuolated cytoplasm and parakeratosis B: The darkly stained nuclei contain papillomavirus capsid antigen. (Immunoperoxidase stained with genus-specific antiserum) C: Cervical smear. The squamous epithelial cells are rounded D: Cervical smear. The darkly stained nuclei contain papilloamavirus capsid antigen. (Immunoperoxidase staind with genus-specific antiserum) scaricato da 11

12 PAPILLOMAVIRUS Trasmissione: - contatto diretto o indiretto - oggetti acuminati o superfici contaminate in presenza di piccole lesioni (soluzioni di continuo) - - venerea nel caso dei papillomavirus delle mucose genitali Diverse manifestazioni cliniche sono state associate a diversi generi di papillomavirus ritrovati nelle singole lesioni (DIVERSI TIPI DI VERRUCHE ALCUNE ANCHE LEGATE ALL INSORGENZA DI TUMORI DELLA PELLE). scaricato da 12

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16 Diagnosi di infezione da HPV I Papillomavirus non crescono in colture di cellule in vitro Per rilevare la presenza degli HPV nelle lesioni: Citomorfologia Microscopia elettronica Immunocitochimica Rivelazione genomi virali mediante: ibridazione in situ ibridazione su filtro PCR (si può anche identificare il tipo) Sierologia: da non tentare per la quasi assente risposta immune. scaricato da 16

17 Immunoistochimica di verruca plantare Anticorpi monoclonali anti E6 Esempio di un HPV DNA chip in grado di differenziare 22 genotipi di HPV clinicamente significativi A B C D E F G scaricato da 17

18 POLYOMAVIRIDAE POLYOMAVIRUS scaricato da 18

19 POLYOMAVIRUS A B Electron micrographs of human polyomaviruses A: Negative stain of BK virus in the urine, concentrated by ultracentrifugation B: JC virus particles assembled in the nucleus of an infected oligodendrocyte from the brain of a patient with progressive multifocal leukoencephalopathy Organizzazione del genoma scaricato da 19

20 Ciclo replicativo 1. Il virus si lega mediante VP1 al recettore cellulare (MHC molecule) 2. Il virus penetra mediante endocitosi (caveole) 3. Viene trasportato ed entra nell ER 4. Il virus viene poi trasportato al nucleo dove avviene lo scapsulamento 5. Il genoma virale si trova nel nucleo 6. L RNA polimerasi cellulare attiv. 7. Trasporto nel citoplasma 8. Sui ribosomi vengono prodotte le proteine precoci LT e st 9. LT viene trasportata nel nucleo e si lega al genoma virale per iniziare la sintesi del DNA L mrna viene trasportato sui ribosomi, le proteine tardive vengono prodotte e poi trasportate nel nucleo 15. Assemblaggio del virus 16. I virioni vengono rilasciati dalla cellula POLIOMAVIRUS Sono virus Citolitici. A volte l infezione abortisce, raramente trasforma (dipende dal tipo di cellula infettata Sicoltivano facilmente in vitro Importanti nella patologia umana BK JC SV40 Si trasmettono per via aerea e gli organi bersaglio vengono raggiunti per via ematica (spesso viruria) Anticorpi anti BK e JC appaiono nella prima infanzia, INFEZIONE PRECOCE NEL CORSO DELLA VITA Circa il 70-90% della popolazione adulta è immune. scaricato da 20

21 A B Cytopathic effects due to polyomavirus lytic infection of susceptible cells in culture. A: BK virus infection in human embryonic kidney cells demonstrating cell swelling, pycnotic nuclei, and elongation of cytoplasm before cell lysis. B: JC virus infection in human fetal brain cultures, predominantly astrocytes, showing cell enlargement and shrinking of cytoplasmic processes in several cells scaricato da 21

22 POLIOMAVIRUS RESTANO LATENTI (rene, linfociti B, tessuto cerebrale per JC) Patologia solo nei soggetti immuno-depressi. BK e JC sono oncogeni nel topo neonato JC legato all encefalite multifocale progressiva Deficit neurologico progressivo con demielinizzazione POLYOMAVIRUS RESTANO LATENTI (rene, linfociti B, tessuto cerebrale per JC) Patologia solo nei soggetti immuno -depressi. BK e JC sono oncogeni nel topo neonato JC legato all encefalite multifocale progressiva Deficit neurologico progressivo con demielinizzazione scaricato da 22

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25 Il problema dell SV40 poliomavirus dei macachi Causa tumori cerebrali negli animali da laboratorio Trasforma le cellule in coltura L agt lega p53 e la inattiva : presente nel vaccino antipolio iniettato a 10 milioni di bambini in Europe e America : presente nel vaccino anti adenovirus: vaccinato tutto l esercito americano Sequenze di SV40 trovate in tessuti tumorali umani 3-4% della popolazione umana ha anticorpi anti SV40 scaricato da 25

26 Histopathology of demyelinated lesion from PML brain tissue. A: Luxol fast blue stain of white matter demonstrating demyelinated plaques. B: Presence of macrophages (m) and astrocytes (a) frequently associated with progressive multifocal leukoencephalopathy lesions. Magnetic resonance image of PML brain lesions in subcortical white matter. T2 weighted image shows focal hyperintensities present in both cerebral hemispheres and characteristic "scalloped" borders at the junction of the cortical gray matter and subcortical white matter in the left hemisphere. Identification of BKV T protein in productively infected human fibroblast cell line, WI38, detected by immunoflourescence with an anti- BKV specific antibody Electron micrograph of icosahedral virus-like particles (VLPs) formed by self-assembly of BKV VP1 expressed from Baculovirus vector in insect cells. scaricato da 26