Doppio filamento (–)/(+) I genomi dei virus a RNA Polarità (+) il genoma ha la STESSA polarità degli mRNA viene direttamente tradotto come un mRNA Polarità (–) 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

Morfologia dei virus a RNA Tutti I virus a RNA (-) presentano involucro Alcuni virus a RNA (+) presentano involucro (Togavirus) I virus a RNA ds (Reovirus) hanno un capside doppio

VIRUS a RNA Vantaggi i virus ad RNA replicano nel citoplasma Svantaggi eccezioni: virus dell’influenza e retrovirus 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) la sintesi de novo inizia all’estremità della molecola stampo Sintesi 5’ 3’

La RNA polimerasi RNA-dipendente dei virus a RNA RdRP codificata dal virus non ha funzioni di “editing” (highly error prone), responsabile dell’alto tasso di mutazione e dell’evoluzione dei virus a RNA può necessitare di proteine accessorie di origine virale o cellulare 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)

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

*Enteric Cytopathogenic Human Orphan 22-30 nm capside icosaedrico nudo PICORNAVIRUS Enterovirus virus 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) Rhinovirus 120 sierotipi *Enteric Cytopathogenic Human Orphan

Genoma a RNAss di polarita’ positiva PICORNAVIRUS Genoma a RNAss di polarita’ positiva 7441 b vPg clivata da enzimi cellulari: il genoma diventa un mRNA 240 KDa attive nella forma di precursore 2C e 3AB ancorano la replicasi alle membrane ER Replicasi 3D

POLIOVIRUS RHINOVIRUS PVR = ICAM-1 = PolioVirus Receptor (Ig-like membrane glycoprotein) RHINOVIRUS ICAM-1 = Adhesion molecule

Ruolo di VPg nella replicazione del genoma di Poliovirus Sintesi del filamento (-): 3AB (precursore di VPg) ancora vRNA alle membrane del ER 3Dpol lega 3AB 3Cpro processa 3AB VPg VPg- funge da primer per il processo di elongazione da parte di 3Dpol

Poliovirus: regolazione della replicazione del genoma A. RNA(+) non incapsidato RNA(+) neoformato = mRNA B. RNA(+) incapsidato Non partecipa al processo di replicazione/traduzione

Togavirus Famiglia Genere Specie Ospite Particelle di 80 nm Gruppo IV: Virus a RNA (+) Famiglia Genere Specie Ospite Togaviridae Alphavirus* Sindbis virus Vertebrati Rubivirus Rubella virus Vertebrati Particelle di 80 nm con capside icosaedrico ed involucro Genoma a RNAss di polarita’ positiva 11.7 kb simile a mRNA cellulare (5’cap e 3’poly-A)

Strategia replicativa del virus Sindbis: “RNA subgenomici” proteasi (nsP2) codificata dal virus genoma (subgenomic promoter) proteasi virali e cellulari proteine strutturali del virione RNA subgenomici: strategia comune dei virus delle piante a RNA (+) controllo temporale dell’espressione genica virale

CORONAVIRUS Genoma a RNAss di polarita’ positiva Envelope (80-220 nm) Capside elicoidale HE E2/S = fusione E1/M = matrice E = (9-12 kD) N = nucleoproteina HE = emagglutinina- esterasi (solo in alcuni tipi) Malattie respiratorie (vie aeree superiori) - Gastroenteriti

CLASSIFICAZIONE ORDINE Nidovirales FAMIGLIA Coronaviridae GENERE Coronavirus SARS virus GROUP IV 15 specie di HCoV note

Trasporto in vescicole CORONAVIRUS Genoma a RNAss di polarita’ positiva 7 x 106 d Trasporto in vescicole secretorie Endocitosi o fusione a Genoma RNAss(+) b Gemmazione dal Golgi a) Genoma RNAss (+) polimerasi b) Genoma RNAss (+) antigenoma RNAss Trascrizione di mRNA subgenomici per proteine strutturali con sequenze identiche al 3’ e identiche sequenze leader non-tradotte al 5’ (72 nt)

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

Terminazione e Ri-iniziazione nelle Regioni Intergeniche Modello “Start-Stop Pol (P+L) inizia la sintesi al terminale 3’ L: RdRP. P: recruita L sul templato. sintesi della sequenza Leader la 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 “Start-Stop” continua fino alla sintesi dei 5 mRNA virali

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

Trascrizione polarizzata Sequenze EIS L P 3’ 5’ (mRNA cascade) mRNA provvisti di sequenze cap e poly A

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

VIRUS PARAINFLUENZALE FUSIONE Trascrizione mRNA Trascrizione vRNA Assemblaggio e gemmazione