Struttura dei virus Nell'infezione virale si distinguono due fasi: Fase intracellulare: replicazione dei componenti virali per formare particelle virali complete. Fase extracellulare: particella virale completa, libera e infettante (detta virione). Il virione è formato da una parte centrale (core) e da un rivestimento (capsìde); il loro insieme si dice nucleocapsìde. Alcuni virus presentano un ulteriore involucro membranoso più esterno (envelope o peplos o pericapsìde).

Il core Il core è costituito dal genoma virale (acido nucleico: RNA o DNA) associato con proteine. Il DNA virale è generalmente a doppio filamento; solo nei Parvovirus è a singolo filamento. L'RNA virale è quasi sempre a singolo filamento; in un solo caso (Reovirus) è a doppio filamento segmentato.

Il capsìde Il capsìde: è costituito da subunità proteiche (capsomeri) conferisce una forma caratteristica al virione racchiude e protegge il genoma presenta, sulla superficie, proteine con funzioni di aggancio a specifici recettori cellulari.

L'envelope L'envelope è costituito da lipidi e glicoproteine. Queste ultime, quasi sempre, formano proiezioni sporgenti dalla superficie (spicole), che permettono al virione di aderire ai recettori della cellula ospite. Tra l'envelope e il capsìde sono presenti proteine di matrice (proteina M) con funzione di rinforzo e connessione; esse costituiscono gli antigeni maggiori dei virioni.

Virus con pericapside

Esempi di simmetria virale Morfologia Ac. nucleico Famiglia Virus Capside DNA Parvovirus Adenoassociati icosaedrico Papovavirus Papilloma/Polyoma nudo Adenovirus RNA Picornavirus Polio Reovirus Capside DNA Herpesvirus Herpes simplex icosaedrico Hepadnavirus Epatite B (HBV) rivestito Capside RNA Virus di piante Mosaico del tabacco elicoidale nudo Capside RNA Orthomyxovirus Influenza elicoidale Paramyxovirus Parotite rivestito Rhabdovirus Stomatite vescicolare Capside DNA Grandi Colifagi serie T pari a simmetria batteriofagi binaria Virioni DNA Poxvirus Vaiolo / Vaccino complessi

Virus a simmetria icosaedrica (Adenovirus)

Virus a simmetria icosaedrica

Virus a simmetria elicoidale (Mosaico del tabacco)

Virus del mosaico del Tabacco. Struttura dei Virus Virus del mosaico del Tabacco.

Calici Virus

Rhinovirus

HIV

VSV Vesicular stomatitis virus

Batteriofago T4

Batteriofagi

Batteriofagi adesi a un batterio

CICLO REPLICATIVO VIRALE ADSORBIMENTO PENETRAZIONE FUNZIONI DELLA CELLULA OSPITE UNCOATING Trascrizione Traduzione REPLICAZIONE CICLO REPLICATIVO VIRALE ASSEMBLAGGIO (MATURAZIONE) RILASCIO MOLTIPLICAZIONE VIRALE

Moltiplicazione virale - 1 Adsorbimento: attacco del virione alla superficie della cellula ospite in conseguenza del legame tra recettori specifici sulla membrana cellulare e siti di combinazione specifici sulla superficie del virione.

Adenovirus animali adesi su emazia di pollo

Moltiplicazione virale - 2 Penetrazione: ingresso del virione nella cellula ospite. La penetrazione avviene generalmente per endocitosi (formazione di un vacuolo intracitoplasmatico) o per fusione (cioè fusione diretta dell’envelope alla membrana cellulare).

Penetrazione per endocitosi di un virus nudo

Penetrazione per fusione di un virus rivestito

Penetrazione per endocitosi di un virus rivestito

Moltiplicazione virale - 3 Spoliazione: rimozione del capside e liberazione citoplasmatica del genoma virale. Le proteine del capside vengono disgregate dagli enzimi idrolitici (proteasi) contenuti nei lisosomi o localizzati alla superficie della cellula. Da questa tappa inizia la fase di eclissi: dalla scomparsa del virione alla comparsa nel citoplasma di nuove particelle virali (per osservazione al M.E.). In questa fase il genoma virale acquisisce il controllo del metabolismo cellulare finalizzandolo alla sintesi macromolecolare dei componenti virali.

Moltiplicazione virale - 4 Replicazione: le varie parti del virus sono costruite separatamente in siti cellulari spesso diversi: a) duplicazione dell’acido nucleico b) (trascrizione e) traduzione del messaggio virale per formare proteine virali.

Moltiplicazione virale - 5 Montaggio: le varie parti del virus vengono assemblate per formare il virione.

Moltiplicazione virale - 6 I virus nudi vengono eliminati per rottura della membrana citoplasmatica e quindi lisi della cellula. I virus con envelope gemmano attraverso la membrana citoplasmatica, i cui componenti formano quest’ultimo rivestimento. Liberazione: il virione fuoriesce dalla cellula.

Liberazione virale per lisi cellulare

Fasi della gemmazione virale - 1

Fasi della gemmazione virale - 2

Fasi della gemmazione virale - 3

Rilascio del virus per gemmazione

Virioni di HIV gemmanti da un linfocita T

(codificata dal virus) (codificata dal virus) Replicazione virale Virus a RNA a singolo filamento con polarità positiva* (Picornavirus, Togavirus) Interamente tradotto in una poliproteina da cui originano le varie proteine funzionali (come mRNA cellulare) (+) RNA parentale (-) RNA trascrittasi (codificata dal virus) (+) RNA copia trascrittasi (codificata dal virus) Trascrittasi: RNA-polimerasi RNA-dipendente Progenie virale Proteine strutturali *stessa sequenza dell'mRNA cellulare

Replicazione virale Virus a RNA a singolo filamento (Orthomyxovirus, Paramyxovirus, Arenavirus) o a doppio filamento (Reovirus) con polarità negativa trascrittasi (presente nel virione) (-) RNA parentale (+) RNA messaggero (+) RNA Traduzione nelle varie proteine funzionali trascrittasi (codificata dal virus) (-) RNA copia trascrittasi (codificata dal virus) Trascrittasi: RNA-polimerasi RNA-dipendente Progenie virale Proteine strutturali

Replicazione virale Virus a DNA a doppio filamento (Herpesvirus, Papovavirus, Adenovirus) RNA-polimerasi cellulare DNA parentale mRNA () Proteine  (proteine funzionali e strutturali) RNA-polimerasi cellulare mRNA () Proteine  DNA-polimerasi virale RNA-polimerasi cellulare DNA copia mRNA () (proteine strutturali) Proteine  Progenie virale

(presente nel virione) Replicazione virale Virus a RNA con trascrittasi inversa (Retrovirus) trascrittasi inversa (presente nel virione) RNA parentale DNA bicatenario DNA integrato nel genoma cellulare RNA-polimerasi cellulare mRNA Poliproteine RNA copia Trascrittasi inversa: DNA-polimerasi RNA-dipendente Proteine strutturali Progenie virale

Replicazione Il rapporto fra particelle/infettività può essere basso. Qualche volta solo 1 su 1000 virioni sono infettanti. La maggior parte delle infezioni sono abortive.

Replicazione Fase di eclissi Fase di eclissi : soltanto una piccola quota di virus parentali è presente. Inizia la replicazione del genoma virale. La durata varia da minuti a ore.

Replicazione MATURAZIONE Fase di maturazione: i virus si accumulano nelle cellule e nello spazio circostante. Le cellule infettate con ciclo litico sono metabolicamente disturbate e muoiono, la produzione virale cessa. Il titolo virale scende lentamente. Le cellule infettate con virus non litici possono continuare a produrre particelle virali indefinitamente.

Replicazione Il ciclo di replicazione dura meno di un’ora per molti batteriofagi, 6-8 ore per le Picornaviridae e più di 40 ore negli Herpesviridae. Cellule infettate con Poliovirus possono dare più di 100000 virus per cellula.

Coltivazione dei virus Animali da esperimento: si riproducono manifestazioni cliniche e lesioni specifiche. Uova embrionate: si formano lesioni specifiche nei diversi siti di inoculazione. Colture cellulari: si producono effetti citopatici (lisi, vacuolizzazione, cellule giganti multinucleate [sincizi]).

Coltivazione dei virus nell’uovo embrionato di pollo

Colture cellulari