Genomi a DNA, herpesviridae - e

Schema generale del ciclo replicativo

Classificazione secondo Baltimore (suddivisione in classi di replicazione) Tutti i virus devono produrre un mRNA che possa essere tradotto dal macchinario traduzionale della cellula. In questo sistema di classificazione, la particolare via che dal genoma virale porta alla produzione di mRNA definisce una specifica classe virale basata sulla natura e sulla polarità dell’acido nucleico.

Classificazione secondo Baltimore (suddivisione in classi di replicazione)

Attenzione errore, leggi +RNA

Figura 16.8 SCHEMA DEL FLUSSO DI EVENTI NELLA REPLICAZIONE DEI VIRUS ANIMALI A DNA DELLE CLASSI I, II E VII SECONDO LA CLASSIFICAZIONE DI BALTIMORE. a cura di Gianni Dehò ed Enrica Galli

Biologia dei microrganismi - II edizione 978-88-08-18686-7

2014 © CEA - Casa Editrice Ambrosiana

Classe VII: DNA doppio filamento con intermedio a RNA

From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

Intermedio di replicazione

+RNA Genoma

Figura 16.9 SCHEMA DEL FLUSSO DEGLI EVENTI DELLA REPLICAZIONE DEI VIRUS ANIMALI A RNA DELLE CLASSI III, IV, V E VI. a cura di Gianni Dehò ed Enrica Galli

Biologia dei microrganismi - II edizione 978-88-08-18686-7

2014 © CEA - Casa Editrice Ambrosiana

Struttura e complessità dei genomi virali • Alcuni genomi di virus a DNA sono complessati ad istoni cellulari a formare una struttura simile alla cromatina all’interno dei virioni. Una volta all'interno del nucleo della cellula ospite si comportano come cromosomi satellite in miniatura seguendo i dettami degli enzimi cellulari e del ciclo cellulare • I primi mRNA poliadenilati al 3'osservati sono stati quelli di Vaccinia virus • Geni composti da introni non codificanti e esoni codificanti, così come spliced mRNA, sono stati scoperti per la prima volta in Adenovirus da Roberts & Sharp in 1977.

Analisi dei genomi virali (DNA) • Il genoma dei virus a DNA può essere analizzato direttamente mediante digestione con enzimi di restrizione senza ricorrere al clonaggio molecolare e questo approccio è stato applicato per la prima volta per studiare il genoma a DNA di SV40 nel 1971

Analisi dei genomi virali (RNA) • L’analisi di sequenza di questi genomi non è stata possibile fino a quando non è stato identificato l’enzima trascrittasi inversa (isolata dal virus della mieloblastosi aviaria, 1970), che permette di convertire RNA in cDNA

Genomi a DNA, Herpesviridae • Doppio filamento di DNA, lineare, le sue dimensioni vanno da 120 kbp 220 kbp. Poiché tutti i virus appartenenti a questa famiglia condividono le funzioni base per una infezione produttiva, la diversità nella grandezza dei genomi è dovuta alla presenza di geni “dispensabili” coinvolti in aspetti specifici della patogenesi di ciascun tipo di virus. • Contiene tra i 60 e i 120 geni, a questo corrispondono virioni complessi contenenti circa 35 proteine

Herpesviridae: virione

Genomi a DNA, Herpesviridae Tre sottofamiglie Alphaherpesvirinae: Simplexvirus human herpesvirus 1 e 2 (HSV1, HSV2) Varicellovirus human herpesvirus 3 (VZV) Betaherpesvirinae: Cytomegalovirus human herpesvirus 5 (CMV) Muromegalovirus mouse cytomegalovirus 1 Roseolovirus human herpesvirus 6, 7 (HHV6, HHV7) Gammaherpesvirinae: Lymphocryptovirus human herpesvirus 4 (EBV) Rhadinovirus human herpesvirus 8 ( HHV8 o KSHV)

Genomi a DNA, herpesviridae HSV 1

I vari membri sono piuttosto diversi in termini di sequenza genomica, ma condividono una struttura e organizzazione comune: il genoma contiene due regioni uniche (UL e US) fiancheggiate da ripetizioni invertite (TR e IR), che determinano riarrangiamenti strutturali, tali che questi genomi esistono come una mistura di 4 isomeri funzionalmente equivalenti From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

Genomi a DNA, herpesviridae •Codifica una varietà di enzimi coinvolti nel metabolismo degli acidi nucleici, nella sintesi del DNA e nel processamento delle proteine (protein kinasi)

HSV 1 - circa 84 ORF. E’ indicata la localizzazione approssimativa dei geni e delle unità di trascrizione associate alla latenza. Geni codificanti funzioni simili sono evidenziati con lo stesso colore. Geni dispersi piuttosto che raggruppati From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

Genomi a DNA, herpesviridae Origini di replicazione HSV-1 OriL

EBV

OriS

OriS

Adenoviridae: virione

Genomi a DNA, Adenoviridae • Doppio filamento lineare di 30-38 kbp, contenente 30-40 geni • La sequenza terminale di ciascun filamento è una ripetizione invertita di 100-140 bp (ITR), importante durante la replicazione. Al 5’ di ogni filamento è associata una proteina di 55 kDa nota come proteina terminale (TP) • L’espressione genica è più complessa di quella degli herpesvirus: i geni organizzati in cluster sono espressi a partire da un ridotto numero di promotori; da ogni promotore sono espresse più proteine (spliced mRNA e splicing alternativo)

Genomi a DNA, Adenoviridae

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a DNA, Papillomaviridae

Genomi a DNA, Polyomaviridae • Doppio filamento circolare di circa 5kbp • Nel virione assume una struttura superavvolta ed è associato a 4 istoni cellulari H2A, H2B, H3 e H4 • Contiene 6 geni: essi sono posizionati in entrambi i filamenti e spesso sono sovrapposti • L’origine di replicazione è circondata da sequenze non codificanti che controllano la trascrizione

Genomi a DNA, Polyomaviridae

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a DNA, Parvoviridae • Lineare, singolo filamento circa 5kb. Molto spesso il filamento impacchettato è quello – • Anche i parvovirus replicazione-competente contengono solo due geni: rep, proteine coinvolte nella replicazione, cap, proteine del capside • Le terminazioni genomiche hanno sequenze palindromiche di circa 115 nt, che formano strutture a forcina (hairpin) essenziali per l’inizio della replicazione del genoma

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a DNA, Hepadnaviridae (HBV)

VII classe (RNA come stampo per sintesi di nuovi genomi) Doppio filamento parziale, circolare aperto, con associata la DNA polimerasi RNA-dipendente (trascrittasi inversa) al 5’ del filamento (-) Filamento (–) circa 3.5 kb, filamento (+) variabile nelle diverse particelle, 1.7-2.8 kb Il filamento (+) presenta un RNA con cap al 5’ Alle terminazioni 5’ sono presenti delle corte sequenze ripetute (DR1 e DR2), importanti durante la retrotrascrizione From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

Genomi a RNA (+)

Il genoma nudo di questi virus è infettivo

Picornavidae

• Dimensioni dalle 7.2 alle 8.5 kb, contiene una lunga UTR al 5’ (600-1200nt) importante per la traduzione, sequenze IRES (Internal Ribosome Entry Site); UTR al 3’ più corta (50-100 nt) importante per la sintesi del filamento (-) • Codifica una unica poliproteina • Entrambe le estremità del genoma sono modificate: VPg al 5’ e poliadenilzione al 3’

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a RNA (+) da 7.2 a 8.5 kb

10.5 kb

11.7 kb

30 kb From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a RNA (-) • In questa classe sono presenti virus con genoma costituito da una molecola continua (Mononegavirales) o suddiviso in più segmenti. • Nessuno di questi genomi è infettivo come RNA purificato in quanto non è riconosciuto come mRNA • Tutti i virioni possiedono associata al genoma la polimerasi virale che sarà utilizzata, all’inizio dell’infezione, per produrre i messaggeri a partire dallo stampo RNA(-)

Genomi a RNA (-), Rhabdoviridae •

Circa 11kb. Contiene una regione leader di 50nt al 3’ e una breve UTR al 5’. E’ presente un segnale di poliadenilazione alla fine di ogni gene all’interno di corte sequenze intergeniche tra i 5 geni

P

M

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a RNA (-), Rhabdoviridae

Genomi a RNA (-), Orthomyxoviridae I segmenti genomici non sono impacchettati come acido nucleico nudo, ma associati alla nucleoproteina e sono visibili al M.E. come strutture elicoidali

From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

Genomi a RNA (-), Orthomyxoviridae • Genoma segmentato, 8 segmenti (virus influenza A e B)

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genomi a RNA (-), Orthomyxoviridae I segmenti hanno sequenze nucleotidiche comuni al 5’ e al 3’ importanti per la replicazione: sono complementari tra di loro e all’interno del virione i segmenti genomici sono ripiegati grazie all’appaiamento di basi presenti alle estremità

Genomi a RNA a doppio filamento, Reoviridae (Reovirus) • Il genoma è costituito da 10 segmenti di RNA a doppio filamento ed è impachettato in un capside icosaedrico costituito da 2 o 3 involucri concentrici. Il virione è costituito dalle proteine strutturali vere e proprie che formano il capside e da proteine non strutturali meno abbondanti che comprendono la trascrittasi virus-associata e tutti gli enzimi necessari per la produzione di mRNA virale, inclusi quelli coinvolti nel capping e nella metilazione

From Wagner and Hewlett Basic virology (2003) Blackwell Science Press

Retroviridae: virione

Genoma dei retrovirus 4 caratteristiche principali: 1) sono gli unici virus diploidi: contengono due copie di RNA(+) genomico 2) Sono gli unici virus che richiedono uno specifico RNA cellulare (tRNA) come innesco per la polimerasi

From Flint et al. Principles of Virology (2000), ASM Press

Genoma dei retrovirus Retrotranscription

3) Sono gli unici virus ad RNA(+) il cui genoma non è utilizzato direttamente come mRNA 4) Sono gli unici virus il cui genoma è prodotto attraverso la normale trascrizione ad opera di enzimi cellulari (RNA pol II) a partire da DNA

From Cann Principles of molecular virology (2001). Academic Press

Genoma dei retrovirus R è una corta sequenza che forma ripetizioni dirette ad entrambe le estremità del genoma, importante durante il processo di replicazione, segnale di poliadenilazione U5 sequenza unica non codificante, prima parte del genoma ad essere retrotrascritta, sito importante per l’integrazione PBS 18nt complementari al 3’ del tRNA Leader (90-500nt) non tradotta, contiene SD e y site PPT (c.a. 10nt) sito di inizio del filamento + di DNA U3 regione unica non codificante (200-1200nt) contenente elementi promoter