WIRUSY.

Choroby ze styku człowiek-zwierzę:influenza - orthomyxo,SARS - coronaviridae, Nipah-paramyxoviridae, choroba Zachodniego Nilu-flaviridae-przenoszone przez komary,ptaki,konie.

Wirusowe gorączki krwotoczne(przenoszone na człowieka ze zwierząt)-flaviridae, avenaviridae, filoviride, bunyaviridae.

Typowo ludzkie choroby:HIV, różyczka,świnka,odra,ospa wietrzna.

Główny dogmat biol. molek-DNA jest nośnikiem inform. Aby się org. rozmnożył musi zreplikować się DNA, następnie komórka dzieli się. Najpierw dochodzi do transkrypcji i translacji-ekspresja białka np. odpowiedzialnego za replikację.

U WIRUSÓW: brak ściany komórkowej, budowa subkomórkowa, produkowane de novo-nie dzielą się, są pasożytami doskonałymi - nie mają swoich pasożytów. Pozbawione są układu Lipmanna -układ enzymów, które umożliwiają metabolizm. W inf.genet. Wirusów zapisane jest tylko to co jest niezbędne. Są pasożytami ściśle wewnątrzkomórkowymi - zmuszają np. układ Lipmanna do pracy na swoje potrzeby - wirus przekazuje swoją inf.genet. Wirusy to ścisłe pasożty ukl Lipmanna!!! Wirusy nie są mikroorganizmami - to struktury subkomórkowe - niesamoistne, komórkowozależne. Mogą kodować inf. za pomocą DNA i RNA: ssRNA(+) - o takim samym sensie jak matrycowy DNA; ssRNA(-) - o odwrotnym sensie, trzeba przepisać na matrycowy RNA; dsRNA; ssRNA(+)(RT) - retroviridae, wykorzystują w replikacji odwrotną transkryptazę; dsDNA; ssDNA; dsDNA(RT).

KRYTERIA KLASYFIKACJI WIRUSÓW: typ kwasu nukleinowego(DNA lub RNA), klasa kwasu nukl(ss,ds,+,-), występowanie odwrotnej transkryptazy RT, otoczka, segmentacja genomu.

DEFINICJA WIRUSA: wirion ma RNA lub DNA, reprodukcja zachodzi w procesie syntezy de novo, wirion nie wykazuje wzrostu i bezpośredniego podziału, wirion nie ma w genomie inf. O układzie Lipmanna, wirion wykorzystuje rybosomy komórki gospodarza, co przesądza o jego bezwzględnym pasożytnictwie

BUDOWA: genom opakowany kapsydem złożonym z kapsomerów, czasami dodatkowa otoczka. Uorganizowanie genomu i kapsydu jest różne-najczęściej 20-ścian. Genom + kapsyd = wirusy nagie-np. Adenowirus - nagi, na niektórych wierzchołkach 20-ścianu są wypustki. Genom + kapsyd + otoczka = wir. otoczkowe. Rdzeń + kapsyd = nukleokapsyd (rdzeń wpuszczamy do zakażonej komórki). Ikosaedron (20-ścian) - ma 3 możliwe położenia, z których można wyciągnąć 2, 3 lub 5 osie symetrii. Najbardziej złożoną budowę mają fagi - mają coś w rodzaju aparatu do wstrzykiwania genomu.

Skład chemiczny wirusów: kw. nukleinowe: DNA lub RNA, białka - histony związane z kw. nukleinowym, białka strukturalne (kapsyd), lipoproteiny (najczęściej w otoczce, pochodzą głównie od gospodarza), węglowodany - jako składniki kw. nukleinowego oraz związane z białkami, enzymy - białka funkcjonalne często niezwiązane z wirionem. Wirusy otoczkowe są bardziej wrażliwe na czynniki środowiska, bo otoczka łatwo ulega uszkodzeniu, np. przez mrożenie. Są jednak warstwy otoczkowe, których mrożenie nie upośledza. Wirusy nagie są oporne na zamrażanie. Niektóre białka nie stanowią białek strukturalnych - są pakowane do środka wirionu. Są produkowane i używane w następnym cyklu - są to enzymy.

MORFOLOGIA RODZIN WIRUSÓW WYSTĘPUJĄCYCH U KRĘGOWCÓW.

Typy symetrii wirusów kręgowców: kompleksowa - osie symetrii można przeprowadzić na różne sposoby, ikosahedralna - można przeprowadzić 2, 3 lub 5 osi, helikalna.

Organizacja genomu wirusów: genom liniowy, kolisty, segmentowany (2 - 12 segmenyów), helikalny w postaci spirali, kapsomery są nawinięte pomiędzy zwoje sprężyny.

Klasyfikacja białek wirusowych za względu na czas ich pojawienia się i pełnioną funkcję. Występują sprzężenia zwrotne między białkami wirusowymi. Ekspresja jest określona w czasie. Produkcja jednej grupy białek przechodzi w produkcję innych. We wczesnej fazie pojawiają się białka funkcjonalne - funkcja w replikacji i ewentualnie w transkrypcji. Późne białka, to późne enzymy i białka strukturalne. U większości wirusów białka dzielą się na wczesne i późne. U dwóch rodzin białka wczesne dzielą się na wczesne i pośrednie. U Herpeswirusów są też białka natychmiastowe wczesne - są one funkcjonalne, są indukowane przez czynniki wnoszone z wirionem do komórki, aktywują pozostałe geny. W nielicznych przypadkach nie ma rozgraniczenia na białka wczesne i późne.

Enzymy warunkujące oddziaływanie wirionu z powierzchnią komórki:

• neurominidaza (orthomyxo) - uwalnia kw. N-acetyloneuraminowy powierzchniowych polisacharydów

• czynnik fuzji (paramyxo) - uszkadza warstwę lipidową

Enzymy warunkujące transkrypcję:

• DNA-zależna RNA-polimeraza (pox) - Transkrypcja - wytworzenie mRNA

• transkryptaza ds RNA (birna reo) - Transkrypcja - wytworzenie mRNA

• transkryptaza ss RNA (ss RNA(-)) - Transkrypcja - wytworzenie mRNA

Enzymy dodające swoiste reszty do mRNA:

• Metylazy RNA (pox, reo) - metylacja końca 5' mRNA

• polimeraza poli/A/ (pox, reo) - synteza ogonka poli/A/ na końcu 3' mRNA

Enzymy czynne przy kopiowaniu ss RNA do ds DNA:

• odwrotna transkryptaza (RT) (retro) - tworzy hybrydę RNA-DNA

• RNA-za H (retro) - niszczy łańcuch RNA

• Integraza (retro) - wbudowuje cDNA w genom gospodarza

Inne enzymy: guanylyltransferaza, Polimerazy kwasów nukleinowych, metyltransferazy, kinazy, reduktaza rybonukleotydowa.

Czynniki wpływające na rozwój wirusowego zakażenia organizmu:

1. Genetycznie uwarunkowane cechy wirusa - zjadliwość, stan kompetencji, markery genetyczne

2. Genetyczne cechy gospodarza

- niewrażliwość na zakażenie (wiąże się z cząsteczkami receptorów rozpoznawanych przez wirus na powierzchni kom. np. HIV - ważna jest struktura CD4, dla nich są receptory)

- fizjologiczne mechanizmy odporności nieswoistej: bariery naturalne (błony śluzowe skóra), czynniki humoralne (dopełniacz, inhibitory), czynniki komórkowe (rozpoznają zakażone komórki i starają się je zniszczyć)

3. Interferon - spowalnia i ogranicza rozwój zakażenia

Konsekwencje zakażenia wirusowego:

1. Zakażenie produktywne - często połączone z rozpadem komórki

2. Zakażenie persystentne (przewlekłe) - z ciągłą produkcją niewielkich ilości kompletnych wirionów

3. Zakażenie nieproduktywne

• replikacja wirusa ulega zablokowaniu, komórka może pozostać nieuszkodzona lub ulec zniszczeniu;

• genom wirusa może być z komórki usunięty lub pozostaje w niej w formie episomalnej lub zintegrowany z genomem gospodarza; komórka może ulec transformacji;

• zakażeniu towarzyszyć może zredukowana ekspresja genów wirusowych - zakażenie latentne

Podział procesu replikacji wirusów kręgowców na okresy, fazy i stadia:

1. Okres adsorbcji

2. Okres penetracji i obnażania genomu

3. Okres wewnątrzkomórkowej biosyntezy - fazy:

• zahamowanie syntezy komórkowego DNA, RNA i białek - początek fazy eklipsy i początek stadium latencji

• transkrypcja, translacja i synteza białek wczesnych

• replikacja kwasu nukleinowego dla wirionów potomnych

• transkrypcja z rodzicielskiego i/lub potomnego DNA (względnie RNA) oraz translacja i synteza białek późnych i ew. późnych enzymów

• montowanie wirionów potomnych - koniec fazy eklipsy

4. Okres dojrzewania i uwalniania wirionów potomnych - koniec stadium latencji

Poziomy oddziaływania wirus-komórka:

1. Interakcje ze strukturami powierzchniowymi komórki adsorpcja i przenikanie: receptory komórkowe - specyficzne dla wąskiej populacji komórek, np. CD4 dla HIV, c3d dla dopełniacza dla EBV, acetylocholinowy dla wirusa wścieklizny; Gatunkowo - specyficzne, np. dla polio występują tylko u naczelnych.

Przenikanie (otoczkowe) - Fuzja otoczki z błoną komórkową - do cytoplazmy dostaje się nukleokapsyd; (otoczkowe i nagie) - endocytoza - Fuzja otoczki z błoną pęcherzyka, trawienie błony pęcherzyka przez białko (-ka) wirusowe,

Obnażanie genomu - Endocytoza. Tworzy się endosom z zawartym wewnątrz wirionem, Obniżenie pH prowadzi do do zmian konformacji glikoprotein powierzchniowych i wyeksponowania ich warstw hydrofobowych, warstwa hydrofobowa ulega fuzji ze ścianą pęchcerzyka i uwolnienie nukleokapsydu do cytoplazmy. U bezotoczkowych (np. Adeno) obniżenie pH uaktywnia jedno z białek wirusowych, które trawi ścianę endosomu. Czasem pomagają w tym enzymy komórki wnikające do endosomu.

2. Interakcje z aparatem transkrypcyjnym: DNA i RNA”-” wymagają syntezy wirusowego mRNA de novo; niektóre wykorzystują polimerazy gospodarza. Zakażenie często prowadzi do zahamowania transkrypcji genów komórkowych przez RNA-polimerazę II. Dla RNA-wirusów nie korzystających z polimeraz komórkowych pozostaje pula wolnych RNP. Dla DNA-wirusów pozostaje pula wolnych RNP i czynników transkrypcyjnych. Mechanizmy hamowania transkrypcji komórkowej - prawdopodobnie przez wiązanie wirusowego kwasu nukleinowego do komórkowych czynników transkrypcyjnych, co blokuje ich przyłączanie do promotorów komórkowych. Stymulacja aktywności komórkowej RNA-polimerazy. Czynnik stymulujący tworząc kompleks aktywuje komórkowe czynniki transkrypcyjne, np. aktywator HHV-1 kodowany na genie α łączy się z OTF-1. Czynnik stymulujący modyfikuje komórkowe czynniki transkrypcyjne, np. E1A Adeno. Wirus indukuje (lub wnosi własną informację) ekspresję nowych białek rozpoznających i wiążących DNA, np. onkogeny wirusów transformujących jak homolog czynnika AP-1 kodując czynnik bezpośredni wiążący DNA, kodując białko działające na czynnik transkrypcyjny, modyfikując liczbę cząstek lub aktywność czynników transkrypcyjnych.

3. Interakcje z komókowym aparatem translacyjnym:

Zahamowanie translacji komórkowej - „uwalnia” mechanizmy i substraty - Degradacja mRNA gospodarza (Orthomyxo, Pox, Herpes) -zależy albo od syntezy białek wirusowych albo składnik wirionu powoduje dysagregację polisomów i degradację mRNA; Kompetycja o aparat translacyjny - ilościowa, powinowactwa i mieszana.

Zmiana specyficzności aparatu translacyjnego gospodarza - Np. polio „przestawia” translację na swój mRNA inaktywując cap binding protein (CPB); translacja mRNA bez cap-end jest bardziej efektywna względnie - rozpoczyna się na wewnętrznych kodonach inicjujących.

4. Interakcje z aparatem replikacyjnym:

Hamowanie syntezy DNA komórkowego w celu:

- uzyskania prekursorów do syntezy wirusowego DNA,

- uzyskania składników aparatu replikacyjnego;

Komórkowy DNA może zostać usunięty ze swojego „właściwego” miejsca (Herpes), lub - zdegradowany (Vaccinia); Aparat replikacyjny może zostać „zabrany” przez wirus (Herpes); Wirus może dodawać nowy element do aparatu replikacyjnego - SV-40 duży T formuje kompleks z α-DNA polimerazą, łączy się z wirusowym DNA i działa jak helikaza tworząc ori i promując replikację wirusowego DNA; Wirus może kodować nowy kompleks replikazy zastępujący replikazę komórkową (Adeno, Herpes); Wirus może kodować kompletny nowy kompleks replikacyjny (Retro, Herpes)

5. Interakcje z komórkowym aparatem dojrzewania białek: Wykorzystanie białek komórkowych do cięcia, glikozylacji, fosforylacji, acylacji itp. Białek wirusowych; Działanie białek wirusowych - proteazy, kinazy itp.

6. Wpływ wirusów na strukturę komórek: Promocja fuzji - wirusy otoczkowe; Zmiana przepuszczalności błon komórkowych, np. dla jonów; Depolimeryzacja cytoszkieletu; Inne oddziaływania na cytoszkielet - przyłączanie białek wirusowych, dysocjacja mRNA gospodarza, włączanie komponent cytoszkieletu do struktur powstających w zakażonej komórce

7. Uwalnianie wirionów: Mechanizm zależy od struktury wirusa. Otoczkowe - przez wypączkowanie lub fuzję - pączkowanie - przez błonę komórkową -Orthomyxo, Paramyxo, Retro, Rhabdo; pączkowanie - przez błony wewnętrzne - RE - Rota RE i/lub Golgi'ego - Corona, Bunya jądrową - Herpes. Bezotoczkowe - przez lizę; możliwy jest mechanizm bez uszkodzenia komórki.

ZAKAŻENIA NIEPRODUKTYWNE.

Zakażenie latentne:

1. Replikacja wirionów zahamowana

2. Ograniczona ekspresja genów wirusowych

3. Brak objawów klinicznych

4. Wirus może być reaktywowany, co prowadzi do „endogennego” zakażenia produktywnego

Transformacja komórki:

1. Towarzyszy jej przetrwanie całego lub części genomu wirusa; zwykle występuje on w formie niezakaźnej, zintegrowany z komórkowym DNA; nie powstają wiriony potomne

2. Towarzyszy jej ciągła ekspresja ograniczonej liczby genów wirusowych (często 1, rzadziej więcej niż 2)

3. Jest procesem „pojedynczego uderzenia” - do transformacji wrażliwej komórki wystarczy jeden wirion

Cechy komórek transformowanych:

1. Zmiany w regulacji wzrostu

- brak hamowania kontaktowego

- uniezależnienie od czynników wzrostowych

- uniezależnienie (lub obniżona zależność) od zakotwiczenia w podłożu stałym

2. Zmiany morfologiczne

- struktury cytoszkieletu

- składu powierzchniowych struktur błony komórkowej (enzymów, receptorów etc.)

- składu zewnątrzkomórkowego matrix (fibronektyny, kolagenu, lamininy).

WIRUSY DNA.

Herpeswirusy:

• 100-200 nm, dwudziestościenny kapsyd i otoczka zawierająca amorficzny tegument; otoczka powstaje podczas wypączkowywania z jądra

• dsDNA 124-235 kbp, 4 klasy genomu, zależnie od aranżacji tzw. sekwencji powtarzających się

• 70 do ponad 200 ORF, w tym dla DNA-polimerazy, białek wiążących DNA, proteazy, TK, RRA, kinaz i innych

• 3 klasy genów - natychmiastowe wczesne (alfa, indukowane przez α-TIF), wczesne i późne

• ekspresja genów kaskadowa - geny α ulegają ekspresji jako pierwsze i aktywują ekspresję pozostałych genów

• α zwierają docelowy element TAATGArATT i indukowane są przez α-TIF obecny w tegumencie

• β - RRA, TK, DNA-polimeraza, białko wiążące DNA i in. odpowiedzialne za replikację DNA

• γ - strukturalne

• nukleokapsydy transportowane do jądra przy udziale mikrotubul cytoszkieletu

• genom zawiera 3 miejsca ori w których rozpoczyna się replikacja: 2oriS - umożliwia syntezę dwukierunkową; oriL - jednokierunkową

• L i jedno S mogą być usunięte bez utraty zdolności do replikacji

• Replikacja kwasu nukleinowego dla wirionów potomnych rozpoczyna się w jednym (lub więcej) miejscu ori, zgodnie z mechanizmem „toczącego się koła” (rolling circle) i przebiega z wytworzeniem tzw.bąbla replikacyjnego;jedno z białek wczesnych kodowanych w U2 w miejscu ori stabilizuje bąbel i tworzy się kompleks replikacyjny i przyłącza się reszta białek;Pol RNA II dwukierunkowo syntetyzuje kw nuklein. Replikacja na 1 nici ciągła na 2 nieciągła.

• Replikacja dla wirionów potomnych:rozpoczyna się w jednym lub wiecej miejscu ori zgodnie z mechanizmem toczącego się koła i tworzy się konkatametr-forma pośrednia złożona z więcej niż jednego genomu-częściowo genom macierzysty i nowo zsyntetyzowany.

Poxwirusy:

• dsDNA 130-375 kbp, 150-300 białek, w tym DNA-zależna DNA-transkryptaza, (Ortho - HA); ok. 100 białek obecnych w wirionie

• wczesne transkrypty poli-A powstają wewnątrz rdzenia, przed obnażeniem DNA

• kodują liczne enzymy, w tym DNA-zależną DNA-polimerazę, enzymy modyfikujące DNA i RNA, białka wyłączające syntezy komórkowe, czynniki transkrypcyjne genów pośrednich

• pośrednie - ekspresja podczas replikacji DNA, prawdopodobnie kodują czynniki transkrypcyjne genów późnych

• Replikacja DNA w cytoplazmie (przy pomocy enzymów kodowanych przez wirus), z wytworzeniem pośredniej formy konkatamerycznej; nie wymaga miejsca ori. DNA replikowany jako liniowe: * jednokierunkowo - pęknięcie genomu i inicjacja jest na jednym końcu, końcowa pętla ulega rozprostowaniu, dobudowywany jest odpowiednik nici pętli i rozpoczyna się właściwa replikacja od 5' do 3', po osiągnięciu drugiej pętli jest jej dobudowa, tworzy się konkatamer rozcinany na 2 genomy potomne; * dwukierunkowo - pęknięcie w dwóch miejscach na obu końcach na różnych niciach, replikacja z obu końców na raz i tworzy się konkatamer rozgałęziony.

Adenowirusy:

• dsDNA 20-25x106 (Mast), 30x106 (Avi), ludzki a. 2 ok. 36 kbp z 1 sekwencja odwróconą

• Ok. 40 polipeptydów, wczesne wpływają modulująco na aparat transkrypcyjny komórki

• E1A - bierze udział w unieśmiertelnianiu komórek; E1B - bierze udział w transformacji komórek, podobny do c-myc i c-fos

• E2A - białko wiążące ssDNA; E2B - niezbędne do replikacji DNA

• Replikacja jednokierunkowa - DNA inicjowana przez starter białkowy (białko terminalne), który rozpoczyna dosyntetyzowanie nici brakującej - powstaje jedna nić potomna i następuje uwolnienie drugiej nici macierzystej, która zamyka się tworząc formę kolistą - na niej przebiega drugi etap replikacji; Replikacja dwukierunkowa - nici potomne spotykają się na środku i dosyntetyzowują się wzajemnie, jednocześnie oddzielając z jednej i z drugiej strony nici macierzystej. Tu replikacja oddzielonej formy macierzystej jest na matrycy liniowej (brak cyrkularyzacji).

• replikacja semikoserwatywna - elongacja nici potomnej w kierunku 5' - 3'

• wnikanie: wytwarzany jest pęcherzyk, wirus gubi część białek. Do jądra: białka rdzenia zagłębiają się w błonie jądrowej i DNA jest wstrzykiwane.

Asfarwirusy:

• dsDNA 170-190 kbp

• 70-100 nm rdzeń otoczony warstwą lipidową i dwudziestościennym kapsydem, średnica wraz z otoczką - 170-190 nm

• Warstwa lipidowa pochodzi z błon retikulum endoplazmatycznego, otoczka - z błony cytoplazmatycznej

• Replikacja DNA w przestrzeni okołojadrowej, z wytworzeniem pośredniej formy konkatamerycznej, konkatamer „head-to-head”

Iridowirusy:

2 fazy replikacji - wczesna - w jądrze, produkt o wielkości genomu lub mniejszy może służyć jako dodatkowa matryca lub transportowany jest do cytoplazmy gdzie występuje w formie dużego, rozgałęzionego konkatameru. Przebiega w jądrze i po części w cytoplazmie:1 faza w jądrze i powstają 2 rodzaje produktów-nić o wielkości genomu i nic o różnej długości-mogą być matrycą dla transkryptów i też mogą być transportowane do cytoplazmy. W cytoplazmie tworzy się duplex z końcami 3`zdolnymi do rekombinacji w obrębie tej samej czast DNA lub innych przy udziale integrazy-rekombinazy.po transporcie do cytoplazmy faza późna - konkatamer jest rozdzielany na pojedyńcze genomy potomne przy udziale kodowanej przez wirus integrazy-rekombinazy

Polyomawirusy:

• Nagie, 40 nm., kolisty dsDNA ok. 5 kbp

• genom podzielony na region wczesny i poźny, 1 ori

• E mRNA (T) i L mRNA (VP-1 do VP-3) transkrybowane z różnych nici

• zakażenie produktywne dwuetapowe: etap wczesny - przed replikacją DNA; etap późny - po jej rozpoczęciu

• za adsorbcję wirionu do komórki odpowiada VP-1 aktywujący jednocześnie komórkowe geny c-myc i c-fos; wnikanie przez endocytozę, transport DNA do jądra wakuoli która ulega fuzji z błoną jądrową

• w etapie wczesnym ekspresji ulegają antygeny T co prowadzi do aktywacji ekspresji genów komórkowych aktywacji syntezy komórkowego DNA

• replikację inicjuje duży antygen T - tworzy kompleks z czynnikami komórkowymi i przylącza się do wirusowego DNA w pobliżu ori

• replikacja rozpoczyna się przyłączeniem dużego antygenu T (aktywność helikazy) do miejsca ori i jego oddziaływaniem z DNA-polimerazą gospodarza; przebiega w sposób „półnieciągły”; przebiega dwukierunkowo; po osiągnięciu ok. 1800 od miejsca ori przechodzi w fazę późną - „rolling circle”

Papillomawirusy:

• Nagie, 55 nm., kolisty dsDNA ok. 8 kbp

• 9-10 ORFs, E1-E8, L1 i L2, transkrybowane z tej samej nici

• E - odpowiedzialne za transkrypcję i replikację, L - strukturalne

• E2 - transaktywator stymulujący transkrypcję genów wirusowych przez współdziałanie z enhancerami obecnymi w LCR; ma zdolność przyłączania do określonych sekwencji DNA

• niektóre wczesne - np. E5, E7 - określane jako onkoproteiny działają tumorogennie

• 2 typy replikacji: „plazmidowa”- bezpośrednio po wniknięciu do komórki dochodzi do replikacji, po czym genom przechodzi w formę plazmidową - raz na cykl podziału komórki

• replikacja wegetatywna-w zróżnicowanych łuskowatych komórkach naskórka gdzie nie ma syntezy komórkowego DNA. Inicjowana jest przez wiązanie E1 (E1-R) i E2 do ori i interakcję z DNA-polimerazą komórkową

• zreplikowany genom szybko przechodzi w formę plazmidową pod wpływem działającego modulująco E1-M który „znakuje” nowopowstały DNA i wyłącza go z replikacji

• białka E mają zdolność do derepresji niektórych genów komórkowych i stymulacji syntezy komórkowego DNA

• genom papillomawirusa może zintegrować się z genomem gospodarza, niekiedy w okolicy c-onc

Parvowirusy:

• Nagie, dwudziestościenne, 18-26 nm

• ssDNA, 4-6 kb, 2 główne geny - REP (kodujący funkcje niezbędne do transkrypcji i replikacji DNA) i CAP (kodujący niałka strukturalne); u niektórych członków rodziny występują dodatkowe ORFs

• często obserwuje się delecje części genomu, obejmująca część genu, nawet cały, lub cały i kawałek drugiego - powstają warianty wirusa niezdolne do samodzielnej replikacji

• Enkapsydacji (wirion zdolny do zkażania komórki) ulegają zarówno nici ssDNA „+” jak i „-”, z różną efektywnością

• Densovirus kodują REP i CAP na komplementarnych niciach

• Wirusy autonomiczne mają ssDNA „-” - komplementarny do mRNA

• dependowirusy - AAV - ssDNA”+” lub”-”, do replikacji wymagają zakażenia helperem - adeno lub herpes

• dependowirusy - AAV - pod nieobecność helpera DNA dostaje się do jądra ale ekspresja genów jest niewystarczająca dla uruchomienia transkrypcji z pośredniej formy dwuniciowej i DNA ulega integracji

• Wirusy autonomiczne replikują DNA z wytworzeniem pośredniej formy „dimer-duplex”

• Replikacja: * brakująca nić jest dobudowana do formy genomowej; * powstaje pierwsza forma przejściowa złożona z DNA wirusa i części do niej dokopiowanej; * powstała forma przejściowa „spinka” się rozprostowuje i jest dalsze dobudowywanie; * tworzy się pętla i cały czas trwa synteza kolejnej nici; * nić rodzicielska jest oddzielona od nici nowopowstałej; * tworzy się dimer - duplex; * dimer - duplex ulega podziałowi na dwie części, z których jedna wraca do cyklu i bierze udzial w dalszej replikacji genomu. Druga część bierze udział w wytwarzaniu nici genomowej.

WIRUSY RNA + nić + może działać jako mRNA bezpoś.; mRNA stanowi matrycę do synt. białek, nić + może być matrycą do synt. nici -; - jest transkrybowana do +.

wirusy RNA -, nić - musi być transkrybowana do mRNA; nić + służy jako mRNA-synt. białek; nić+ służy jako matryca do synt. genomów -.

Wirusy RNA”+”: Astroviridae Caliciviridae Picornaviridae Coronaviridae Arteriviraidae Flaviviridae Togaviridae

CALICIVIRIDAE: nagi, 30-38nm, jedna cz. ssRNA+, 7,4-7,7kb. u większości białka 5`Vpg. niekiedy dochodzi do enkapsydacji RNA niepełnej długości.

• Różna liczba ORF`s (norwalk like viruses - 3ORF, lagovirus - 2ORF).

• Kodują białka:niestrukturalne -POL- RNA zależna polimeraza RNA; HEL-helikaza;PRO-proteinaza cysteinowa. Z genomowego RNA+ translacji ulegają białka niestrukt.(HEL,PRO,POL).Aby ekspresji mogło ulec białko kapsydu transkrypcja z antygenomu (z ORF2 u norwalk like virusow).

• U RNA wirusow efektem translacji jest jedna poliproteina.Jeden ze składników ma wł. proteolityczne i przecina ją dając początek białkom funkcjonalnym. Poliproteiny mogą pełnić inne funkcje niż po przecięciu(to nadrabia szczupłośc materiału genet.) Mogą być białka o podwójnej akt. ORF3 u Norwalk like vir. koduje mały specyficzny antygen.

• W zakażonych kom. stwierdza się obecność dsRNA o dł. genomowej, ssRNA o dł. genomu i subgenomowe.

• Obecność dsRNA o długości genomowej sugeruje, że replikacja zachodzi z wytworzeniem pośredniej formy ssRNA-.

PICORNAVIRIDAE: 20-ścienne, nagie, ok.30nm, jedna cz. ssRNA+,

• wolny kwas nukleinowy + jest zakaźny (potrafi wnikać do kom. i powoduje chorobę),

• na koncu 5` białko Vpg .

• jedna ORF koduje jedną duża poliproteinę, ulegająca kotranskrypcyjnemu rozszczepieniu na 11-12 produktów końcowych.

• 2 możliwości tworzenia 2niciowej strukt. pośredniej:1-udział czynika pochodzącego od gospod.-powoduje ciągła synt. nici przeciwnej na nici macierzystej; 2-bez tego czynnika-synt. nieciągła.

• Na genomowym RNA translacja, powstaja białka funkcjonalne. Potem synteza nici - na matrycy RNA + - dochodzi do powstania formy pośredniej dwuniciowej. Na tej negatywnej nici powstają + nici genomowe.

• W gładkim ER powstają 6-8 niciowe formy pośrednie. Część powstałych nici + kierowana jest do translacji i wytw. nowych nici -, pozostałe do enkapsydacji.

CORONAVIRIDAE: otoczkowe: corona-120-160nm(wraz z otoczką),sferyczne,pleomorficzne; toro-120-140nm,dyskowate,nerkowate lub pałeczkowate.

• Corona-białka otoczki sterczące na zewnątrz tworzą coś na rodzaj korony.1cząsteczka ssRNA"+" corona-ok.30kb,toro-ok.20kb.

• Otoczka powstaje przez wypączkowanie wirionów przez błony ER i AG.Wystające z otoczki cząsteczkiglikoproteinowe tworzą "koronę" wokół wirionu.

• Genomowy RNA"+" jest matrycą dla RNA-Pol RNAzależnej(tylko tego 1 białka).Po syntezie polimerazy przepisuje ona nić genomową na nić RNA"-". Antygenomowa matryca stanowi matrycę:-do wytwarzania transkryptów matrycowego mRNA dla pozostałych białek wirusowych -do syntezy genomowego RNA"+". Nić "-" nie występuje w formie wolnej,spotyka się ją tylko w formie dwuniciowej,jej synteza trwa prawdopodobnie przez cały cykl. Transkryptów powstaje kilka:5-7 mRNA(do translacji białek).Każdy z transkr.krótszy jest od poprzednika o 1 gen.Niezależnie od dł.transkr.transkrypcji ulega tylko 1 gen z końca 5'. Transkrypcją steruje 5'sekwencja wiodąca.Transkrypt nie odłącza się od polimerazy.W kom. nie występuje też "-"mRNA transkrybowane prawdopodobnie z mRNA lub powstaje wskutek nieciągłej transkrypcji z nici macierzystej "+". RNA polimeraza raz na genomowym RNA syntetyzuje "-"RNA pełnej długościa raz "-"RNA subgenomowej długości.

FLAVIVIRIDAE: sferyczne,lipidowa otoczka,40-60nm,jedna cząsteczka ssRNA"+".

• Genomowy RNA jest jedynym mRNA (jedyna matryca do translacji) w zakażanej kom. zawiera pojedynczą ORF. ORF ulega translacji na polirybosomach membranowych. Powstajaca poliproteina jest ko- i potranslacyjnie rozszczepiana przez kom.i kodowane przez wirus proteazy. NS3: aktywność helikazy i proteazy(antyproteolityczną), NS5: replikaza.Replikacja RNA odbywa się po translacji genomowego RNA o przebiega na okołojadrowych błonach ER z wytworzeniem pośredniej formy "-"przy udziale replikazy NS3+NS5

TOGAVIRIDAE: sferyczne,otoczka lipidowa,.Na ogól wirusy otoczkowe b.wrażliwe na czynniki takie jak rozpuszcz.,detergenty,zamrażanie,ok70nm,

• jedna cząsteczka ssRNA"+".

• Jej część na końcu 5' służy jako matryca do translacji 1 dużej proteiny,dzięki autoproteolitycznej aktywności ulega ona ropadowi na mniejsze łańcuchy białek niestrukturalnych odpow.za replikację genomowego RNA(przez formę pośrednią"-")wytworzenia krótkiego mRNA do syntezy białek kapsydu.

• ns-jako poliproteina oraz w postaci indywidualnych polipeptydów-niezbędne do replikacji RNA; nsP1-capping i inicjacja syntezy (-)RNA; nsP2-proteaza/helikaza; nsP4 replikaza wymaga nsP3.

• Inaczej działa białko w całości a inaczej działa po podzieleniu na części składowe.Proteiny zależnie od długości pełnią inne funkcje.Dzięki temu kodowanie wielu funkcji na małej ilości materiału.

• Replikacja: P1234-niezbędna do przełożenia genomu na nić odwrotną .Nić odwrotna umożliwia transkrypcję .Część która była nieczynna przy tworzeniu poliprotein jest matrycą do białek strukturalnych. Synteza nici genomowej zachodzi dzięki białkom nsP1,nsP2,nsP3 po ich pocięciu.(działanie jak replikaza) Przykładem białka polifunkcyjnego jest białko kodowane przez Adenowirusy.Jego funkcja zależy od stanu komórki,od czynnika działającego.

WIRUSY RNA"-" rząd Mononegavirales: Filoviridae Paramyxoviridae Rhabdoviridae Bornaviridae

Cechy wspólne rzędu: liniowy niesegmentowany genom ssDNA"-"11-16kb, helikalny nukleokapsyd, inicjaacja transkr.pierwotnej przez wirionowa RNAzależną RNA-pol., podobny układ genów, uzyskanie otoczki przez wypaczkowanie

FILOVIRIDAE: nitkowate, często rozgałezione,ssRNA z komplementarnymi sekwencjami koncowymi. W cytoplazmie obecna oś centralna o śr.20nm.

• Zakażenie szerzy się przez bliski kontakt,zwłaszcza za pośrednictwem płynów ustrojowych,możliwa transmisja kropelkowa. Mają tropizm do ukł.siateczkowo-śródbłonowego fibroblastów,tk.śródmiąż.w szczególności parenchymy wątroby. Wirus rozprowadzany jest do wszystkich tk.szczególnie dużo:śledziona,wątroba,płuca. Powoduje gorączke krwotoczna o b.ciężkim przebiegu(Marburg-śmiert.30-35%,Ebola-śmiert.50-88%).

• Genom podzielony na segmenty i niekodujące segmenty miedzygenowe.

• Białka: L-RNA-transkryptaza-polimeraza; GP-glikoproteina powierzchniowa; NP-nukleoproteina; VP35-składnik L.

• Transkrypcja i replikacja genomu w cytoplazmie podobna do paramyxo i rhabdo. Replikacja z wytworzeniem pełnej dł. nici"+". W komórkach duże ilości nukleokapsydów trorzących cytoplazmatyczne ciałka wtrętowe.

PARAMYXOVIRIDAE:ok.150nm i większe,pleomorficzne,często sferyczne.ssRNA"-"15,1-15,9kb, koduje 10-12 białek,w tym transkryptaze,transferazy,kinaze,neuramidaze.

• Część wirionów może zawierac ssRNA"+".

• 6-7 elementow transkryp.koduje 10-12 białek z których 4-5 powstaje z 2-3 ORF zachodzących na siebie.U pneumowirusów:10białek-10 ORF.

• Synteza RNA"+" wymaga ominięcia stop kodonównormalnie terminujących transkrypcje-replikacyjna aktywność RNA-polimerazy i mechanizm nieznany.

Część nici do N-kapsydacji,a część wraca do cyklu do transkrypcji wtórnej.Ten sam enzym odpow.za powstanie transkryptów pojedynczych ORF oraz za prod.formy przejsciowej o pełnej długośći.

• Enzym(polimeraza RNA) ma dwojaka aktywnosc:transkrypcyjna i replikacyjna (tu formy pełnej dł.). Mechanizm tu nie jest jasny.Prawdopodobnie niektóre białka niestrukturalnepokrywaja stop kodony.

RHABDOVIRIDAE: ssRNA"-"11-15kb,kszalt wydłużony,nukleokapsyd helikalnie zwiniety,otoczka. Nukleokapsyd aktywny transkrypcyjnie(wchodzi w sklad RNA), składnik L zaangażowany w transkrypcje i replikacje genomu.

• G białkoodpow.za przyleganie wirionu do receptorów,endocytoze,fuzje. Występują często cząstki defektywne-niekodujące, interferujące.

• N-składnik nukleokapsydu bierze udział w transkr.i replikuje,generuje odporność. NS(P,M1 podjednostki)-skł. kompleksu polimerazy. m(M2)-regulator transk.,hamuje syntezy kom.

• W cytoplazmie powstają transkrypty kodujące poszczególne białka,część ulega transkrypcji na wolnych rybosomach cytoplazmatycznych,część transkryptów na rybosomach membranowych. Gdy gromadzą sie białka strukturalne działanie transkryptazy zostaje przestawione na działanie replikacyjne i powstaje nić pełnej dł.(z wytworzeniem formy pośredniej).

N,NS(białka niestrukturalne)-białka odpowiedzialne za przełączenie działania z transkr.na replikacyjne i umożliwiające wytworzenie pośredniej formy"+".

WIRUSY RNA"-" genom segmentowany-5 rodzin

Ambisensowne-fizyczne istnienie 2 różnych sensów na 1 nici.Segment ma pół o sensownym a drugie pół z odwrotnym sensem.

ORTHOMYXOVIRIDAE: wiriony sferyczne lub pleomorficzne 80-120nm, ssRNA"-" segmentowany 10-14kb, segmentny 900-2500nt,1 segment koduje 1 białko

• Transktypcja wymaga aktywności enzymatycznej białek wirusowych i komórkowych-RNAzależnej RNApolimerazy i RNA pol II gospodarza odpowiedz.za synteze starterów(met i cap)-powstaje mRNA. Wirus do kom.kompleks segmentów do jądra na negatywnej nici segmentów prod.matrycowe RNA do translacji. Wędruje to do cytoplazmy.Produkty translacji wracają do jądra.Te białka umożliwiają replikacyjne działanie polimerazy.Powstają plusowe kopie,które są formą pośrednią do tworzenai całych kopii wirionu. NP warunkuje przełączanie działania RNA pol na aktywność replikacyjną. Pierwszym etapem transkr.replikatywnej jest wykonanie kopii wszystkich segmentów(bez met, cap i poliA) "+" kopie pozostają w jądrze jako nukleokapsydy(koliste). Wszystkie segmenty mają takie same końce.Aparat replikacyjny rozpoznaje je z taką samą efektywnością.

BUNYAVIRIDAE: sferyczne lub pleomorficzne,

• otoczka lipidowa uzyskiwana przez pączkowanie przez błony AG gospodarza,

• 3 segmenty ssRNA"-" lub ambisensownego(segment Phlebo i Tospo) 11-20kb

• Transkrypcja do mRNA,translacja.Powstaje też replikatywna forma pośrednia i genomowy RNA.

• U Phlego i Tospo /ambisensowne segmenty/ na genomowym wirusowym RNA transkrypcja tylko na części ujemnej segmentu ambisensownego.Powstaje transkrypt kodujący jedno z białek(białko N). Wytwarzana jest kopia całego segmentu,ta część fr.która jest w genomie jest pozytywna staje się segmentem negatywnym.Na tej matrycy transkrybowane jest drugie białko(niestukturalne).

AVENAVIRIDAE: 2 segmenty:mały i duży,oba ambisensowne,replikacja podobna jak u Bunyawirusów

• białka L(wir.polimer.) i N(nukleoproteina,skł.nukleokaps.)-transkr.z genomowego RNA. Dzięki tym białkom wytwarzane są kopie obu segmentów o oderotnym sensie.N pełni funkcje przelącznika umożliwiającego ignorowanie stop kodonów i umożliwia wytworzenie antynici pełnej długości. Na antynici ekspresji ulegają białka:Z i GPG(membranowe). Na antysensach wytwarzane segmenty o właściwym sensie(genomowym).

WIRUSY dsRNA: genom segmentowany reowirusy

REOVIRIDAE: zakażają 3 gł.gospodarzy:rośliny,bezkręgowce,kręgowce.

• Genom złożony z 10-12 segmentów dsRNA,brak otoczki,kapsyd dwu- lub 3-warstwowy np.I-warstwa-kapsomery w postaci polisacharydowych wyrostków, II-warstwa-sieć przypominająca plaster miodu. Kapsyd po części zbudowany z białek wirusa,po części z błon gospodarza.

• Transkrypcja konserwatywna wewnątrz rdzenia,nie dochodzi do całkowitego obnażenia genomu.Rodzicielski RNA pozostaje w rdzeniu. Cząstki w różny sposób mogą wnikać do komórki np.Rotawirusty:w zakażonych kom.5 form morfologicznych(w zależności od typu i stanu kom.oraz stadium zakażenia wirusy miały inną morfologie)

• Są 2 typy transkrypcji:-wczesna:na cząstkach które wniknęły;- późna:na cząstkach potomnych

Transkrypcja wczesna na dsRNA rodzicielskim,najpierw 4 transkrypty o pełnej dł.służące jako mRNA i matryce do dobudowania nici "-".Ich prod. niezbędne są do odblokowania transkr.pozostałych segmentów,blokowanych prawdopodobnie przez gospodarza. Po odblokowaniu są tworzone nici "+",które są matrycą do syntezy genomowego RNA. Segmenty potomne powstają przez dosyntezowanie brakującej nici "-+. Plusowe transkrypty:matryca do dosyntetyzowania brakującej nici(musi być dwuniciowe). Niedojrzałe kapsydy z niciami potomnymi są transportowane w kierunku "wyjścia"(błony).Po drodze część z nich wraca do cyklu w procesie późnej transkr.Reszta dojrzewa i wydostaje się na zewnątrz kom.Część białek z trankr.późnej też wraca do cyklu.

• Replikacja genomu przez dobudowanie nici.Transkrypcja późna zachodzi na dsRNA potomnym.Nie występują wolne segmenty"-" i wolne segmenty dsRNA(wolne występuja tylko na mRNA)

BIRNAVIRIDAE: ok60nm,nagie,jednowarstwowy kapsyd,dsRNA-2 segmenty(AiB)ok.3100 i 2800bp,na segmencie A występują 2 ORFs,na B 1 ORFz daje początek jednej poliproteinie,która jest kotranslacyjnie rozszczepiana (przez NS) na 3 polipeptydy.

• Vp1/Vpg-RNAzależna RNA-Pol wytwarza 2 nici mRNA o pełnej długości.

• Wiadomo że występują replikacyjne formy pośrednie ale nie jest jasne czy powstaja wolne nici "-". Nie obserwuje się syntezy białek wczesnych i późnych(wszystkie białka powstają razem)

• Wirusy odwrotnie transkrybujące(wymagają odwr.transkryptazy): Retroviridae, Hepadnaviridae

RETROVIRIDAE: (HIV,BIV,białka i nowotwory,NZK) 2 cząsteczki ssRNA"+",RT w rdzeniu cząstka odwr.transkryp

7-11kb,połączone mostkiem wodorowym,

• 4 geny: -gag-białka wewnętrzne,3-6,matriks,kapsyd, -pro:proteaza, -pol-RT, -env:białka otoczki. Najczęściej do tego zestawu genów są dodawane dodatkowe lub są delecje(kawałka genu,całego a nawet 2)w różnych kombinacjach.Delecje powodują powstawanie cząstek replikacyjnie detektywnych,zależnych od nietransformujących helperów(replikacyjnie kompletne).

• Czynniki dodatkowe:wirusowe onkogeny.

• Niezdolne do replikacji wirusy mają silne wł.transformujące. Te zdolne do replikacji mają wł.transformujace słabe lub ich brak.

• V-onc,Sis-czynnik wzrostowy; Erb,Fms,Kit,Ros-białka membranowe o strukturze receptorów dal czynników wzrostu; Src,Abl,Yes-membranowe kinazy tyrozynowe; Ras-białko G transdukujące sygnały; Jun,Fos,Myc-białka jądrowe-czynniki transkrypcyjne.

• Replikacja genomu: przepisanie ssRNA"+" na ssDNA przez RT; zniszczenie wirionowego RNA przez aktywność RNAzy IIRT; synteza cDNA"+": powstaje ds cDNA z dwoma LRT; integracja ds cDNA z genomu kom.-może zachodzić w wielu miejscach,prowirus nie może się przemieszczać; transkrypcja mRNA i wironowego ssRNA"+" przez komórkową RNA-pol II pod wpływem sygnałów zawartych w LTR. DNA wbudowuje się w genom gospodarza-stabilne wbudowanie,może w kilku miejscach. Powstają mRNA retro i genomowy RNA"+". Transkrypty z jądra do cytoplazmy i produkcja białek wirusowych.Białka wirusowe składają się na kapsyd,w środku pakowane RNA"+"tworzone przez Pol II gospodarza.

dsDNA wirusa musi zintegrować sie z DNA gospodarza(gdybyśmy to zablokowali-hamowanie replikacji wirusa)

HEPADNAVIRIDAE: sferyczne,czasem pleomorficzne,40-48nm,otoczkowe,kolisty DNA,częściowo ds,częściowo ss Nić"-" ma pełną długość 3-3,3kb z dołaączonymna końcu 5' białkiem; nić"+" ma na końcu 5' oligorybonukleotyd 19nt

• 4 geny(HBV): S-antygen powierzchniowy; C-rdzeń; P-odwrotna transkryptaza(aktyw.DNA-Pol i H) o aktywności DNA

• 3 u każdego: polimerazy i RNAzy H,

• Powstają 3 transkrypty o różnej dł.3,4 2,4 2,1kb 3,4kb-matryca do translacji białek rdzenia c i RT oraz do syntezy nici"-" DNA na drodze odwr.transk.przy użyciu starteru białkowego. Na gotowej nici "+" w efekcie powstaje genomowy dsDNA

• Uszkodzenia hepatocytów(i całej wątroby) wynikają prawdopodobnie z autoagresji-na pow.zakażonych kom.dochodzi do ekspresji antygenu c (HbcAg) hepatocyty te atakowane są przez kom cytotoksyczne.

U hepadnawirusów integracja jest sporadyczna i często niestabilna(może się przemieszczać-prowadzi to do rearaznżacjigenów gospodarza).Może to sporadycznie prowadzić aktywacji kom.proonkogenów-c-onk

RÓŻNICE W REPLIKACJI RETRO- I HEPADNAWIRUSÓW:

RETRO: RNA, starter: RNA, LTR, integracja we wszystkich zakażonych kom.w wielu miejscach, to część procesu replikacji,stabilna,konieczna,odwrotna transkrypcja dotyczy genomowego RNA i prowadzi do wytworzenia dsDNA- kopii genomowego RNA HEPADNA: DNA starter: białko, brak LTR, integracja sporadyczna,niestabilna,nie jest koniczna, odwrotna transkryptaza dotyczy niegenomowego RNA i prowadzi do wytworzenia nici minus genomowego.kw

nukleinowego

MECHANIZMY WIRUSOWEJ ONKOGENEZY I TRANSFORMACJI KOMÓRKI

Inaczej działają DNA wirusy inaczej RNA wirusy ale można siE doszukać podobieństw.DNA i RNA wirusy zaburzają funkcjonowanie komórki.

• Konsekwencje wniknięcia wirusa do komórki:

-zakażenie produktywne-często połączone z rozpadem komórki, -zakażenie persystentne(przetrwałe) z ciągłą produkcją niewielkiej liczby potomnych, -zakażenie nieproduktywne

Transformacja kom.(odmiana zakażenia nieprodukt.)"zmiany biologicznych funkcji kom.które są efektem przejęcia regulacji procesów kom.przez geny wirusowe które nadają kom.cechy właściwe dla nowotworu" R.C.Hunt

CECHY WIRUSOWEJ TRANSFORMACJI KOMÓRKI:

• przetrwanie całego lub części genomu wirusa zwykle występuje on w formie niezakaźnej,zintegrowany z komórkowym DNA, nie powstają wiriony potomne

• towarzyszy jej ciągła ekspresja ogranioczonej liczby genów wirusowych(często 1 rzadziej 2)

• jest procesem "pojedynczego uderzenia"-do transformacji wrażliwej kom.wystarczy 1 wirion

CECHY KOMÓREK TRANSFORMOWANYCH:

1.zmiany w regulacji wzrostu - brak hamowania kontaktowego(mnożenia się do czasu do kiedy jest miejsce)

-uniezależnienie od czynników wzrostowych(dzielą się nawet gdy brak sygnału do podziału)

-uniezależnienie(lub obniżona zależność) od zakotwiczenia w podłożu stałym

2.zmiany morfologiczne - uszkodzenie struktury cytoszkieletu(może zmieniać się kształt komórki)

- zmiana matriks zewnątrzkomórkowego(fibronektyny,kolagenu,laminy)

- składu powierzchniowych struktur błony komórkowej(enzymów,receptorów)

WIRUSY TRANSFORMUJĄCE A NOWOTWORY

DNA: Hepadnaviridae-carcinoma kom.wątrobowych; Polyomaviridae-guzy lite; Papillomaviridae-carcinoma,papilloma; Adenoviridae-guzy lite; Herpesviridae-carcinoma,hymphoma; Poxviridae-myxoma,fibroma

Większość DNA wirusów ma wł.tumorogenne.

RNA: Retroviridae-raki hematoporetyczne(lymphoma,erythoma)sarcoma,carcinoma

To że ich cDNA wbudowuje się w cyklu w DNA gospodarza przyczynia się do ich właściwości tumorogennych.

MECHANIZMY ONKOGENNEGO DZIAŁANIA DNA WIRUSÓW

1.zaburzenie przewodzenia sygnałów do wnętrza komórki-przechodzenie cząstek sygnalnych wzmożone lub kom.sie rozpada -na powierzchni kom.gdzie receptory oddziałują z czynnikami wzrostu (kom.ma więcej sygnałów do podziału)

-na poziomie kom.aparatu odpowiedzialnym za przewodzenie sygnałów do wnętrza(w bł.plazmatycznej i tuz pod nią)

-na poziomie niektórych rozpuszczalnych białek i małych cząstek stanowiących "second messenger"aparatu przewodzenia sygnałów np.zmienia się (wzrasta) poziom cAMP i zmienia się poziom fosforylacji w komórce

2.interakcja z aparatem regulacyjnym funkcjonowania genów komórkowych

-na poziomie białek jądrowych przyłączających się do DNA(rozregulowana transkrypcja)

-na poziomie czynników pośrednio i bezpośrednio zaangażowanych w regulację ekspresji genów i replikację

Protoonkogeny-w normalnej komórce nieczynne lub ich ekspresja regulowana.Białka wirusowe bezpośrednio z nimi oddziałują i zaburzają właściwe funkcjonowanie

NASTĘPSTWA INTERAKCJI BIAŁEK WIRUSOWYCH Z BIAŁKAMI KOMÓRKI(rozregulowanie funkcji komórki)

-stymulacja transkrypcji; -stymulacja ekspresji genów kom., -stymulacja replikacji komórkowego DNA; -stymulacja mitozy (uniezależnienie się od sygnałówwzrostowych); -aktywacja proonkogenów kom.(modulacja działania lub aktywacja nieczynnych)

-inaktywacja anty-onkogenów; -modulacja apoptozy(to samo białko wir w różnych kom.może hamować czy stymul.apoptozę)

ADENOWIRUSY: E1A aktywator transkrypcji(u wirusa) - transaktywuje transkrypcję genów kom.przez RNA-Pol II (nadekspresja genów); -współdziała z ras-białkiem biorącym udział w przekazywaniu sygnałów do komórki; -stymuluje syntezę kom.DNA i proliferacje kom. -bierze udział w wiązaniu białka Rb Rb-białko należące do "tumor supresor" trzyma pod supresją określone geny kom.które nie powinny ulegać ekspresji; po związaniu Rb jego zablokowanie. Rb wiąże 2 czyn.transk(E2F i DP) Wyciągnięcie z obiegu Rb(przez związanie z E1A) i jest uwolnienie czynników transkr.i transkrypcja genów które w normalnych warunkach nie są transkrybowane.

E1A wiąże p53-niemożliwe uruchomienie apoptozy(kaskada rozpoczyna sie do białka p53)-apoptoza ulega wyłączeniu i unieśmiertelnie nie komórki; E1B 19kb-homolog kom.białka BCL-2,hamując BAX i BAK warunkuje unieśmiertelnienie kom. aktywuje c-jun-kinaze i regulowaną przez c-jun transkrypcje; 55kb bierze udział w wiązaniu p53 i Rb-tumor supresor prote

Gdy Adenowirusowi usunie się białko E1B 19kb(odpow.za wyłączenie apoptozy) Wirus zakaża kom.normalne i nowotworowe. Kom.normalne są rozpoznawane jako te do zniszczenia.Adenowirus nie może hamować apoptozy wiec org.niszczy kom. uruchamiając apoptozę-zakażenie pokonane. W kom.nowotworowych tak wyłączona apoptoza i kom.eksplodują pod wpływem silnego namnożenia wirusa. Tk więc taki wirus niszczy kom.nowotworowe. E1B 19k tworzy z białkiem BAK i BAX heterodimery w błonie mitoch.wyłączając kaskadę apoptozy. Rb-blokuje gen odpow.za powstanie retinoblastoma(now.siatków)

POLYOMAWIRUSY:

• AntygenT-mały,duży,średni; średni-współdziała z kom.białkiem src(kinaza)stymulując 10-50x aktywn. fosforyl.(deregulacja fosforylacji) stymuluje ekspresję genów kom.przez fosforylację czynników traanskrypcyjnych

• SV-40-antygen T duży, mały; -duży-wpływa na replikację kom.DNA bierze udział w wiązaniu i rozplataniu DNA wpływa na aktywność kom.czynników transkr.AP1 i AP2, wiąże białko Rb(blokuje represor); -mały-działa synergistycznie z in.antygenT może działać mitogennie i stymulować syntezę DNA kom.; trans-aktywuje promotory RNA-Pol II i III indukuje transkrypcje c-myc i c-fos

PAPILLOMAWIRUSY: E2-transaktywator,rozpoznaje i wiąże określone sekwencje DNA; E7-HPV-16 i HPV-18 zdolny do aktywacji promotora E2 Adeno,wiąże białko Rb prowadząc do rozwoju retinoblastomy

onkoproteiny: E5-powoduje zmianę aktywności białek membranowych zaangażowanych w proliferację komórek; E7-białko o działaniu transformującym działa podobnie do E1A,modulator transkrypcji,może współdziałać z aktywowanym ras; E1 i E2 -wchodzą w interakcję z DNA-pol kom.stymulując jej aktywność, mają zdolność stymulacji syntezy kom.DNA i derepresji niektórych genów.

Genom wirusa DNA może integrować się z genomem kom.gospodarza,również w okolicy

c-onc(komórkowy protoonkogen)

np.HPV 16,18,33 -nieczynny protoonkogen może być aktywowany; -czynny protoonkogen zaczyna być pod kontrolą np. wzmacniacza SV40; -może być zmiana orientacji przestrzennej i może być włączanie genów(umożliwianie trankr"nowych"gen.)

RETROWIRUSY: takie same w komórce i genomie wirusa: v-onc; sis-czynnik wzrostowy; Erb,Fms,Kit,Ros-białka membranowe o stukturze receptorów dla czynnika wzrostu; Src,Abl,Yes-mambranowe kinazy tyrozynowe; Ras-białko G transdukujące sygnały; Jun,Fos,Myc-białka jądrowe czynniki transkrypcyjne

Genom retrowirusa w cDNA,włączenie do genomu,jest transkryb. i do ulegających już ekspresji c-onc dochodzi ekspr.V-onc

Działanie (mechanizmy onkogenezy retrowirusowej) -wniesienie nowego "onkogenu"wirusowego do genomu komórki

-fakt "mechaniczny" wstawienia nowego frag.do DNA gospodarza lub jego nadekspresję(aktywacja insercyjna promotorowa lub wzmacniaczowa onkogenu kom.c-onc); -transdukcja-przeniesienie materiału genetycznego(c-onc) z innej kom.(nawet między organizmami)dodanie onkogenu kom.przeniesionego z innej komórki

Transdukujące retrowirusy: szybki rozwój guza - efektor onkogenny-onkogen kom.wbudowany w genom wirusa; genom retrowirusa-chimera komórkowo-wirusowa,replikacyjnie defektywny

Retrowirusy cis-aktywujące: szybki rozwój guza(tyg.mies.wolniej niż transduk) - efektor onkogenny-onkogen kom.aktywowany przez prowirus; genom- kompletny,replikacyjnie kompetentny

Retrowirusy trans-aktywujące: powolny rozwój guza(mies.lata) - efektor onkogenny-kodowane przez wirus białko regulacyjne kontrolujące transkrypcję; genom -kompletny,replikacyjnie kompetentny

SUBWIRUSOWE CZYNNIKI ZAKAŹNE: wiroidy,satelity,genomy defektywne

Wiroidy: pozbawione kapsydu,małe,koliste cząstki ssRNA,replikują się samodzielnie w organizmach roślin,niektóre patogenne, inne nie wywołują żadnych objawów

Satelity: brak genów kodujacych enzymy niezbędne do replikacji,ich replikacja zależy od koinfekcji wirusami pomocniczymi -helperami.Dzielimy na: satelitarne wirusy i satelitarne kw.nukleinowe

Satelitarne wirusy: sekwencje genomu znacząco różne od helperów,genom koduje składniki kapsydu(brak inf.o białkach funkc.)

AAV-ssDNA koduje 3 białka kapsydu,replikacja tylko w jądrze komórki zakażonej adenowirusem bez helpera DNA jest obnażany w jądrze,w formie pośredniej,dsDNA,integruje się z DNA komórki ustalając stan latencji

E1A adenowirusa-transaktywuje geny AAV; E2A i E4-transport transkryptów do cytoplazmy; Białka wczesne niezbędne do replikacji DNA mogą być "dostarczone" przez herpeswirusy.

Deltawirus-kolisty ssRNA”-„,1,7kb,koduje 1 białko tzw.HBV Ag,białka kapsydu i otoczki pochodzą od Hellera,wirusa HBV(tu helper komplementuje białka kapsydu i otoczki)

Satelitarne kw.nukleinowe: -kodują białka niestrukturalne lub nie kodują białek w ogóle,-enkapsydacja białkami helpera(służą do zsyntetyzowania białek kapsydu)

Genomy defektywne:

• defektywne cząstki interferujące(DIP) zależne od helpera homologiczn

• brak istotnej części genomu, -helperem jest wirus należący do tego samego gat. ale autonomiczny;

• SV40-zwielokrotnione ori mogą zawierać same geny wczesne lub same późne i wzajemnie się uzupełniać,

• mogą zawierać DNA komórkowe(gospodarza); gdy jedna grupa ma tylko geny wczesne a druga tylko późne to mogą się komplementować.

DPI:Herpes -delecje większości genomu(brak większości późnych i części wczesnych genów, niemożliwa autonomiczna replikacja)

• wykorzystując funkcje helpera interferują z jego replikacją najczęściej konkurując o aparat replikacyjny ale również na innych poziomach-transkrypcji, translacji,dojrzewania białek,enkapsydacji,

• często indukują interferon,

• powstają gdy do kom dostanie się duży nadmiar wirusa,

• DIP Herpes powodują zakażenia przewlekłe,predysponują do transformacji komórek, -delecja segmentu genomu powoduje,że geny które normalnie leżą daleko nagle leżą obok siebie,może tworzyć się białko hybrydowe o innych właściwościach.

Warunkowo defektywne

• defektywne w określonych warunkach

• ts mutanty(temp.wrażliwe) replikują się w ściśle określonej temp.zmiana temp o 2-3^oC powoduje zablokowanie replikacji

• hr mutanty(host-range,zakres gospodarza) normalne cząstki są chorobotwórcze dla określon. Gat.zwierzęcia,Hr mutant jest patogenny nie tylko dla tego gat.ale kilku innych spokrewnion. lub odwrotnie mutant może zakażać mniej gat niż typ dziki.przydatny przy bad.patogen.wirus.

Pseudowirusy -zawierają wył materiał genet.gosp np.Polyoma powstając w niekt.typach kom

Wiriony niekompetentne -puste kapsydy -zawierają wyłącznie białka bez kw.nukleinowego Gdy dużo cząstek wirusowych zakaża kom dochodzi do dużej nadprod.białek strukt w stosun do ilości kw.nukleinowego. Czasem dochodzi do powstania cząstek o „dziwnych” kształtach. Przy zakażeniu reowirusami powstają struktury cylindryczne(zamiast dwudziestościennych). Pod względem antygenowym są wykrywalne.Mogą rozpocząć zakażanie,rozpoznają receptor, ale nie ma co wniknąć.Mogą indukować powst.interferonu. Puste kapsydy powstają też np. przy zakażeniu influenzą gdy duża dawka wirusa.

Ogólne właściwości genomów defektywnych:

• generowane przez wszystkie wirusy(z różną efekt)

• amplifikacja w obecności helpera,

• zdolne do:przechowywania,amplifik,urucham,mutowania i rekombin genów wir i gospodarza

• interferują z replikacją wirionów kompetent i Hellerów

Biologiczna rola genomów defektywnych: -przenoszenie genów miedzy makroorg: Retro, Adeno, Papilloma,Polyoma(transfekcja-podobnie jak bakteriofagi) -chwytanie,mutowanie, przenoszenie eksonów gospodarza, -aktywacja,inaktyw,rearanżacja genów gospodarza, -modulacja zjadliwości wirionów kompletnych

PRIONY: Wspólne cechy chorób pionowych:

• długi okres inkubacji(do kilkudziesięciu lat

• degeneracja OUN,

• wakuolizacja kom.nerwowych,”gąbczastość” kory mózg.w neuronach tworzą się duże wakuole rozpychając kom.

PrP^c (białko pionowe w zdrowym org.)

• 10x mniej niż w org.chorych,

• występ.na pow. neuronów zakotwiczone w błonie kom.

• biorą udział w indukcji receptoraacetylocholin.(w przekazywaniu impulsów z neuronu do neuronu) Jest to zatem białko fizjologiczne

Białka po powstaniu są modyfikowane w obrębie ER.Wypączkowują do AG,transport w pęcherzykach i :uwolnienie białka poza kom., oczekiwanie na sygnał, powstają w kom do wykorzystania na miejscu

• Chorobotwórcze priony znajdowane są w pęcherzykach wew.kom.

• Pęcherzyki zlewają się ze sobą tworząc duże wakuole co prowadzi do upośledzenia i degradacji kom.

• Zanik kom.nerw. wakuolizacji mózgu,powstanie struktur gąbczastych.

• Zaburzenie funkcjonowania i śmierć.

PrP^c=PrP^Sc - mają takie same sekwencje aa, różnią się punktową mutacją,mają b.istotny wpływ na właściwości białka np.PrP^GSS znajdowane w przypadkach syndromu Gertsmana-Strausllera dotyczy kodonu proliny,w normalnym PrP^c-PrP^GSS ma w tym miejscu leucynę

Choroba jest dziedziczna,pojawia się spontanicznie po 20-40 latach.Mimo mutacji białko przyjmuje normalna konformacje tzw.α-helikalną która umożliwia jego transport na zew.kom i pełni fizjologiczną funkcję w bł.kom. Mutacja osłabia stabilność białka które może przyjąć spontanicznie konformacje „nienormalną”,alternatywną tzw.β-fałdową o charakterze pionu zakaźnego. Białko nienormalne tworzy dimery z cząsteczkami normalnymi powodując zmiany ich konformacji na β-helikalną. Cząsteczki ulegają dysocjacji,uruchomiona jest reakcja łańcuchowa(jest wzrost ilości w postępie geometrycznym). Białko β-fałdowe jest niezdolne do opuszczania kom.nie jest transportowane do bł.cytop.i gromadzi się w wakolach.

METODY DIAGNOSTYKI ZAKAŻEN WIRUSOWYCH I TECHNIKI BADAN WIRUSOLOGICZNYCH.

Bezpośrednie wykrywanie zakazen wirusowych przez:*stwierdzenie obecności (izolacja)identyfikacja wirusa*stwierdzenie obecności wirusowego antygenu*stwierdzenie obecności wirusowego kwasu nukleinowego*wykazanie swoistej funkcji.

Posrednie wykrywanie zakazen wirusowych*wykrycie i badanie poziomu spec.przeciwcial antywirusowych*badanie aktywności mechanicznej odporności komorkowej

Techniki*izolacja i namazanie In vitro *identyfikacja_wirusa izolowanego In vitro_w materiale bezpośrednim.

Izolacja i namazanie wirusów kręgowców 1).material uzywany do izolacji wirusow*plyny ustrojowe*wydaliny i wydzieliny*zeskrobany*plyny ze zmian pęcherzykowych *skrawki pobierane srodoperacyjne i posmiertelne*bioptaty 2).sposoby namazania wirusow *w zwierzętach laboratoryjnych (proba biologiczna)*w zarodkach ptakow*w hodowlach komorkowych-najczesciej stosowane.Namnazanie wirusow w zwierzętach laboratoryjnych:zwierzęta uzywane do eksperymentow jako podloze*male gryzonie(myszy,szczury,chomiki),kroliki*naczelne(szympansy).Namnazanie wirusow w zarodkach ptakow:zarodki uzywane do zakazen:najczęściej stosowane SA 7-11 dniowe zarodki kurze..

Podział na sposób zakazenia:*zakazenie zarodka(domięśniowo,domózgowo)*zakazenie przydatkow(woreczek żółciowy,blona nosówkowo-owodniowa).Objawy wirusowego zakazenia*często śmierć zarodka(zarode wtedy nie rusza się,zarodek widoczny przez skorupe,jest zatarty zamyty)*zmiany w wyglądzie ciala zarodka(przekrwienia,wybroczyny,deformacje)*wirusowe ogniska na bl.zarodka*zmiany właściwości płynów w jaju..

Wirusowa hemaglutynacja wirusa-sklejone agregaty krwinek tworza siateczke .Mozna latwo sprawdzic na tej podstawie czy wirus namnoży się w zarodku-.Patzrymy czy SA agregaty erytrocytow -wypuklone duze kropki

Miana hemaglutynacyjna-cos podobnego do miana surowicy patrzymy rozcieńczenie w którym nie widac już hemaglutynacji 2 typ podloza do namazania wirusow.

Rodzaje hodowli stosowanych do namazania wirusow:*pierwotne-uzyskiwane SA pobierane z tkanek zwierzat*polciagle-rozproszenie komorek w rozt.trypsyny*ciagle.

Zrodla komorek uzywanych do hodowli komorkowych:*tk.embrionalne*tk.nowotworowe*tk.dojrzale-zadko i niechętnie.

Przejawy zakazenia hodowli kom-efekt cytopatyczny LPE*czesc kom ulega zniszczeniu*czesc kom zmienionych morfologicznie*miejscowy efekt cytoplazmatyczny w postaci łysinek(ogniska kom morfologicznie zmienionych ale bez rozpadu-niektóre wirusy nie poowoduja rozpadu komorek i nie tworza łysinek.

LPE:*rozsiany-liza kom gdy wirusy uwalniaja się *syncytialny-gdy wirusy uwalniające się przez paczkowanie bez Lizy kom.

Tworzenie Łysinek-wirusy trzeba zmusic aby je tworzyly.Plyn z hodowli podtrzymującej+plyn z wirusem na 15 min-po tym czasie plyn jest o9dsysany i wprow. Pożywkę w postaci zelu.W ten sposób kom zakazone absorpcja możemy możemy wirusa o chartka. Rozsianym zmusic do utworzenia łysinek(bo wirusy SA ograniczone zelem nie może przemieścić się z 1 do 2 kom w plynie tylko może zakazac te kom na których się zaabsorbowal

Identyfikacja wirusa:*wyizolowanie i namazanie*zidentyfikowanie go.

Identyfikacji możemy dokonywac:*w materiale bezpośrednim( z kalu,płynów ustrojowych)*izolowanego In vitro.

Badanie mikroskopowe*mikroskop swiettlny-cialka wtretowe cytoplazmatyczne i wewnatzjadrowe*mikroskop elektronowy-wiriony.

Imunofluorescencja:*w zakazonych hodowlach komorkowych*do zlokalizowania wirusa w kom(czy w obrzasze cytopl. Czy w jadrze się znajduje)*podwojne barwienie-przeciwciala przeciwko 1 wirusowi swieci inaczej niż przeciwciało przeciwko 2 wirusowi)

Technika imunoenzymatyczna:mogą być prowadzone*In situ-w tkankach**płytkowe.

Wykrywanie i analiza kw. Nukleinowych:*PCR*hybrydyzacja*analiza restrykcyjna.

Hybrydyzacja In situ w skrawkach histopatologicznych , histopatologicznych hodowli komorkowej ,na membranie.

Chemioterapia zakazen wirusowych:antybiotyki działają na elementy składowe a wirus tego jakby nie ma.Hamowanie cyklu życiowego wirusa a nie uszkodzenie zakazonych kom.

Leki przeciwwirusowe:1.) Na poziomie syntezy kw nukleinowych*nie pozwoli do ich syntezy*analogi nukleozydow-Acydovir, Ribavivine,Vidarabine*nukleozydowi inhibitory odwrotnej transkrypcji(NRTI) Zidovudine LAmivudine, Dehavividiue,Nevirapine*inne-Foscarnet . W komorce ulegaja fosforyzacji do aktywacji metabolitow które SA analogami naturalnych nukleozydow(wyjatek stanowia NNrti.wbudowanie trwalszych nukleozydow powoduje przedwczesne zakończenie replikacji wirusa poprzez blokowanie DNA poliomerazy lub przedwczesna terminacje łańcucha DNA. 2.)na poziomie dojrzewania bialek wirusowych*inhibitory proteaz wirusowych(rozszczepienie wirusowych poliprotein ma podstawowe znaczenie w dojrzewaniu wirusa .Inhibitory proteaz wiazac się kompetycyjnie? z centrum aktywnym enzymu hamując proces rozszczepiania.Prowadzi to do powstania niedojrzałych i niezakazonych czastek wirusa.zwiazki te wykazuja niezwykle silne dzialanie zarówno w fazie ostrej jak i przewleklej.)-Amprenavir,Indiuavir,Saquanavir 3.)na poziomie penetracji i uwalnia wirusa, ograniczyc szerzenie się zakazen Amantadine,Oseltanvir,Rimantadivire.Wplywaja hamująco na penetracje i obnazanie genomu .Orto- i paramyxowirydal-przeciwko nim

Acidovir (analog guanozyny:specyficzny w stosunku do hepawirusow w szczególności HIV-1 i HIV-3*do aktywacji wymaga kinezy tymidynowej*dalsza fosforyzacja powodowana jest przez kinezy kom.*pozim substancji czynnej jest duzo wyższy w kom zakazonych niż niezakazonych*dzialania niepożądane- zaburzenia żołądkowo-jelitowe,rzadko niewydolność nerek*celem dzialania jest wirusowa DNA-polimeraza-ma do niej powinowactwo silniejsze niż do DNA-polimerazy komorkowej*konkuruje z DTP-naturalnym substratem polimerazy,wykazując wieksze do niej powinowactwo niż DTP*jako AC-MP wbudowany jest w nowopowstający lancuch DNA.Brak gr.-OH na koncu 3 prim umniemozliwia przyłączenie koncowego nukleotydu*Acychovir nie może być wyciety przez aktywność 3 prim -egzonukleazy zwiazana z polimeraza DNA gdyz terminowany lancuch DNA nie jest substratem dla niej właściwym*DNA-polimeraza pozostaje trwale zwiazana z DNA i ulega inaktywacji )

Zidovudine-analog tymidyny*nukleozydowi inhibitor odwrotnej transkryptazyNRTI*nie nukleozydowi inhibitory odwrotnej transkryptazy(NRTI)*ulega fosforyzacji przez kinezy komorkowe*jjako trójfosforan ma wieksze powinowactwo do RT niż DTP-jej naturalny substrat*jako substrat alternatywny powoduje przedwczesna terminacje łańcucha

Nevirapine-*nienukleotydowy inhibitorm odwrotnej transkryptazy *nie wymaga fosforyzacji do czynnego metabolitu*blokuje dzialanie wirusowej RT poprzez nieodwracalna zmiane konformacji centrum aktywnego enzymu*dzialanie niepożądane-goraczka

Foscarnet-*nienukleozydowy inhibitor wirusowej DNA-polimerazy*dziala na większość herpesawirusow oraz wirus herpatitis B *dzialanie niepożądane:ostra nefratoksycznosc.

Saquanavir-*silnie selektywny inhibitor protezy niv*nie blokuje dzialania ludzkich proteaz*wykazuje dzialanie synergistyczne z innymi inhibitorami proteaz *brak prawie dzialania niepożądanych ze względu na jego selektywność.

Ryfamantaryna,Amantaryna-1) w wyższych koncentracjach-hamuja fuzje i obnazanie genomu poprzez podwyższenie pH endosomow-u wielu wirusow aktywacja HA 2) w wyższych koncentracjach*koncentracjach niskim stężeniu wiaze się ze strukturalnym,wirusowym bialkiem MZ blokując go.Proces ten uniemozliwia wnikanie jonow Ca2+,utrudnia zakazenie*prawdopodobnie uposledza proces enkapsydacji wirionow potomnych*zalania niepożądane:zaburzenia żołądkowo-jelitow,dysfunkcje OUN

Perspektywy terapi przeciwwirusowych*skojarzenie roznych lekow wirusowych*rozpuszczalny receptor CD4- rsCD4*krotkie sensowne oligonukleotydy,komplementarne do określonych sekwencji HIV lub jego mRNA zablokowanie przylaczania czynikow regulatorowych regulatorowych hamowanie transkrypcji i translacji*hamowanie posttranslacyjne *hamowanie integrafy*kombinacja lekow np.AZT+RS CD4+IFN+hastanospermina

Aptamer-niejednolita grupa związków pasujaca do każdej czasteczki i przyłączając się do tej czasteczki.Efektem przyłączenia aptamerow do czast.-jest ich deaktywacja Terapia powstania wirusow-pochodzenia endogenicznego ze do kawalka materialu genetycznego dajace drapaka z komorki w następstwie mutacji lub „buntu genów”.

---