7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 1/30
VIRUSOLOGIE
Curs – Prof. Dr. Simona Ruta
Lucrari Practice:
Dr. Camelia Sultana
Dr. Loredana Manolescu
Dr. Aura Temereanca
Dr. Cornel Popescu
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 2/30
VARIOLA (smallpox)
Mumia faraonului Ramses
al Vlea-leziuni tipice
cicatricelor post-variola
Evolutia leziunilor
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 3/30
Variolizare•1% vs. 25% mortalitate
•Imunitate pe viata
•Marea Britanie: sfarsitul anilor
1700
• China 1950
•Pakistan/Afghanistan/Ethiopia-
1970
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 4/30
Cowpox-Vaccinia
Jenner, 1796
•1800- Vaccinare obligatorie copiiMarea Britanie
• 1930-ultimul caz indigen in Marea
Britanie
• 1940-ultimul caz indigen inStatele Unite
•1958- programul OMS de eradicare
• Octombrie 1977: Ultimul caz din
lume (Somalia)
•1980- eradicarea variolei si
stoparea vaccinarii antivariolice
Edward Jenner a descoperit
vaccinarea utilizând o tulpinã de
cowpox ca imunogen.
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 5/30
Virusul variolic este încadrat taxonomic în familia Poxviridae, subfamilia
Cordopoxvirinae, ce contine trei genuri de interes medical:
•Orthopox (grupul variolei-vaccinei
•Parapox (virusul orf si paravaccinal) ce infecteazã accidental omul, determinînd
leziuni cutanate nodulare, respectiv papulo-veziculare pe mâini si pe fatã);
•Molluscipox (molluscum contagiosum), ce produce noduli sau veruci cu centrul
ombilicat, fiind transmis prin contact direct si uneori pe cale sexuala. Este un
patogen oportunist important la pacientii HIV pozitivi, cu imunosupresie severã.
Intre speciile genului Orthopoxvirus existã similitudini antigenice, ceea ce
explicã crossimunizãrile si protectia încrucisatã
! Virusul variolic este un agent infectios cu potential bioterorist. Are atât
diseminare aerogenã, cât si diseminare secundara datorita transmiteriiinterumane, timp de aproximativ 3 saptamani (de la aparitia leziunilor cutanate
pîna la disparitia lor completa). Infectia are o rata mare a letalitatii.
Majoritatea populatiei este susceptibila la infectie, pentru ca, în urma eradicarii
variolei, vaccinarea în masa a fost stopata din 1980.
Virusul creste foarte bine pe culturi de celule, astfel încat cantitati mari pot fi
produse relativ usor, desi numai doua laboratoare de tin legal stocuri de virus
variolic.
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 6/30
Caractere generale ale virusurilor
Virusurile se deosebesc de bacterii prin:
• parazitism exclusiv intracelular , datorat dependentei de sursele de
energie ale celulei (virusurile nu au mitocondrii) si de mecanismele de
sintezã proteicã (virusurile nu au ribozomi) ale celulelor parazitate;--
>mecanism de înmultire diferit de microbi -numit replicare viralã si
cultivare numai pe substraturi celulare vii
• talia micã- virusurile se mãsoarã în nanometrii (10-9 metri)-
ultrafiltrabilitate si vizualizare in microscopie electronica.
N.B. Singura exceptie par a fi virusurile din familia virusurilor largi
nucleocitoplasmatice ADN (ex: poxviridae, iridoviridae, asfarviridae, phycodnaviridae si mimiviridae).
• organizare simplã dictatã de codificarea informatiei genetice de o specie
unicã de acid nucleic: ARN la ribovirusuri si ADN la dezoxiribovirusuri
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 7/30
1898- Loeffler si Frosch- virusulfebrei aftoase
1949 - Enders, Weller si Robin s introduc culturile de celule ca substrat pentru
propagarea virusurilor
1892- Dim itr i Ivanovski -
virusul mozaicului
tutunului- Martinus
Willem Beijerinck –
”contagium vivum fluidum”
1909-Landsteiner
s i Popper-v irusulpoliomielitic
Descoperirea virusurilor
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 8/30
(a) Adenovirus.
(b) Rotavirus.
(c) Influenza virus (courtesy of George
Leser).(d) Vesicular stomatitis virus.
(e) Tobacco mosaic virus.
(f) Alfalfa mosaic virus.
(g) T4 bacteriophage.
(h) M13 bacteriophage.
Microscopia electronicã
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 9/30
SUMAR
STRUCTURA VIRUSURILOR • Virusurile nu contin decât o singurã specie de acid nucleic: ADN (ds)
(dezoxiribovirusuri) sau ARN (ss) (ribovirusuri). Acidul nucleic (genomul viral)
este depozitarul infectivitãtii virale.
• Genomul viral codificã proteine structurale care alcãtuiesc învelisurile genomului
(capsida si anvelopa) – responsabile de antigenicitatea virala si proteine reglatorii
sau cu functie enzimaticã, importante in cursul replicarii virale. Numãrul proteinelor codificate de genomul virusurilor este foarte diferit: numai douã la
virusul hepatitei delta si câteva sute la herpesvirusuri sau poxvirusuri.
• Genomul viral este protejat obligatoriu de un învelis proteic numit capsidã.
Capsida rezultã din asamblarea unor subunitãti numite capsomere care se asociazã
potrivit regulilor de simetrie icosaedricã sau helicoidalã. Adesea genomul si capsida
alcãtuiesc un ansamblu numit nucleocapsidã.
• Capsida este înconjuratã la unele virusuri de un al doilea învelis numit anvelopã
(peplos), alcatuita din peplomere. Anvelopa este dublu codificatã: de genomul viral
si de genomul celulei gazdã.
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 10/30
STRUCTURA VIRUSURILORAnvelopa cu
glicoproteine
capsida Acid nucleic
ADN sau
ARN
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 11/30
Genomul Familii reprezentative
ARN ss (+) Picorna-, Calici-, Astro-,Flavi-, Toga-viridae
ARN ss (-) Orthomixo-, Paramixo-, Arena-, Rhabdo-, Bunya-viridae
ARN ss RT’ Retro-viridae
ARN ds REO-vir idae: ( Orbivirus, rotavirus, reovirus)
ADNss Parvo-viridae
ADNds Papova-, Adeno-, Herpes-, Pox-viridae
ADNds RT Hepadna-viridae
PRINCIPALELE FAMILII VIRALE PATOGENE PENTRU OM
‘RT- reverstranscriptaza, ce sintetizeaza ADN pe matrita ARN,
Pentru detalii privind clasificarea consultati Index Virum :
www.life.anu.edu.au/viruses
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 12/30
SIMETRIE ICOSAEDRICA
SIMETRIE HELICOIDALA
Capsida –alcatuita din subunitati identice-capsomere- asamblate dupa
regulile simetriei
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 13/30
DETALII
ULTRASTRUCTURALE
ALE VIRUSURILOR IN
MICROSCOPIE
ELECTRONICA
Anvelopa ce include lipide derivate
din membrana celulei gazda
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 14/30
Vaccinia virus. (A) Electron micrograph of purified virus, negative stain (Westwoodet al., 1964). (B) Electron micrograph of a purified virion, whole mount, negative stain
(Wilton et al., 1995). (C) Freeze etch electron micrograph of a purified virion (Nermut,
1973).(D) Deep etch electron micrograph of a purified virion (Heuser,
2005).(E) Atomic force micrograph of a purified virion (Malkin et al.,
2003). (F) Cryoelectron micrograph of a whole mount preparation of purified virions
(Griffiths et al., 2001).
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 15/30
• http://www.virology.net/Big_Virology/BVHomePage.html Departamentul deMicrobiologie si Imunologie al Universitãtii de Medicinã din Tulane, New Orleans,
SUA
• Despre variola: in monografia “Viroze cu potential bioterorist”, Editura Universitara“Carol Davila”, 2004, autori: Costin Cernescu, Simona Ruta
•Fotografii de microscopie electronica: – Institutul Robert Koch din Berlin -
http://www.rki.de/infekt/enivd/emqm/fs_pict3.htm-
– Universitatea din Cape Town - I spy with my little eye http://www.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/linda.html,
• Preparate colorate cu efecte citopatice determinate de virusuri în culturi celulare:http://www.uct.ac.za/depts/stannard/cpe.html
• Don't watch TV - listen to medical podcasts !http://freemedicalpodcasts.com
Pentru mai multe informatii …
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 16/30
REPLICARE VIRALA
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 17/30
1. ECLIPSA
-Adsorbtie
-Internalizare
-Decapsidare
2. CRESTERE LOGARITMICA
-sinteza de noi acizi nucleici virali
-sinteza de proteine virale: timpurii (rol enzimatic si in edificarea
incluziilor) si structurale (ce alcatuiesc invelisurile proteice ale
noilor virioni – ca sida anvelo a
3. PLATOU
-Maturarea proteinelor virale
- Asamblarea acizilor nucleici cu proteinele structurale
-Eliberarea virionilor progeni
Catedra de Virusologie, UMFCarol Davila, Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 18/30
ADSORBTIA – dependenta de receptori si coreceptori de pe suprafata celulei tinta
Model in punte -virusuri anvelopate (ex:HIV; herpesvirusuri)
Model creasta canion-
virusuri neanvelopate
Modificari conformationale in structura
glicoproteinelor permit legarea de coreceptori, cu
modularea tropismului viral
Catedra de Virusologie,UMF Carol Davila, Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 19/30
Internalizare prin fuziune-v. anvelopate-
factori de fuziune
Dupa Endocytosis , Edited by Ira Pastan and Mark C. Willingham, Plenum Press, N.Y., 1986
Internalizareprin endocitoza mediata de
receptori- v. Neanvelopate
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 20/30
REPLICAREA VIRUSURILOR ADN
Replicarea ADN:
-Intranuclear (cu exceptia poxviridae)
- Mediata de polimeraze celulare – dependenta replicarii de
ciclul celular
-- Fidelitate mare a transcrierii
Replicare semiconservativa a ADN viral1. Sinteza proteinelor timpurii-incluzii
2. Sinteza de noi acizi nucleici virali
3. Sinteza proteinelor virale structurale
Catedra de Virusologie,UMF Carol Davila, Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 21/30
VIRUSURI ADN
SINTEZA PROTEINELOR TIMPURII
Incluzii intranucleare“in ochi de bufnita”- Infectia
cu citomegalovirus
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 22/30
Sinteza proteinelor virale - la nivelul ribozomilor celulari
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 23/30
VIRUSURI ARNSS CU POLARITATE POZITIVA
• Genom parental=ARNm-
debut replicare cu
traducere proteine
• ARNm viral nu are
structura 5' cap metilata
tipica pentru ARNm
eucariot, ci o secventa
noncodanta cu care
patrunde la nivelul
ribozomilor celulari - IRES-
internal ribosomal entry
site
• ARNm viral actioneaza ca
un transcript
monocistronic – sinteza
unui precursor poliproteic,
ulterior clivat in proteine
functionale
Picornaviridae, flaviviridae
Replicarea ARN- printr-un intermediar replicativ dublu
spiralat, mediata de polimeraze virus -codificate
Replicare intracitoplasmatica
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 24/30
VIRUSURI ARNss CU POLARITATE NEGATIVA -obligatoriu asociate cu
transcriptaza (replicaza) virala
replicare intracitoplasmatic, cu exceptia Orthomixoviridae
•Prima etapa =sinteza, prinintermediul replicazei virale, a
spirei complementare ARNss cu
polaritate pozitiva=ARNm
• Virusul sintetizeaza mai multe
specii de ARNm monocistronic sautranscriptele primare sunt
prelucrate prin splicing de gazda
pentru a rezulta mai multe specii
de ARNm monocistronic
Replicarea ARN- printr-un
intermediar replicativ dublu spiralat
cu aceeasi lungime ca a genomului
parental, mediata de polimeraze
virus -codificate
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 25/30
CLASIFICAREA BALTIMORE
(dupa strategia expresiei genelor virale)
I: virusuri ADN ds (Adenoviruses, Herpesviruses, Poxviruses)
II: virusuri ADN ss (Parvoviruses)
III: virusuri ARN ds ( Reoviruses)
IV: virusuri ARNss (+) ( Picornaviruses)
V: virusuri ARN SS(−) (Orthomyxoviruses, Rhabdoviruses)
VI: virusuri ARN ss –RT(Retroviruses)
VII: virusuri ADNds-RT ( Hepadnaviruses)
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 26/30
Platou=MATURARE-ASAMBLARE-ELIBERARE
In maturare si asamblare intervin chaperoni
-dirijeaza asamblarea post-translationala,
impachetarea proteinelor si previn agregarea in
structuri nefunctionale a lanturilor proteice nousintetizate.
-sunt implicati in transportul transmembranar
Viroporine, molecule mici hidrofobe codificate de virus
ce oligomerizeaza -pori în membranele celulelor
infectate
Catedra de Virusologie,UMF Carol Davila, Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 27/30
ELIBERARE-INMUGURIRE CITOLIZA
ECP litic
Cultura de fibroblaste
neinfectate
ECP sincitial
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 28/30
SUMAR
Replicarea virusurilor se desfãsoarã în trei faze succesive:
• ECLIPSA ( adsorbtie, internalizare si decapsidare)
– Adsorbtia este urmarea cuplãrii unor proteine virale superficiale (liganzi) de receptori situati pemembrana celularã. Acestia sunt de înaltã afinitate (ce induc si modificari conformationale in
virionii adsorbiti) si uneori de joasã afinitate (co-receptori)
– Internalizarea se realizeazã fie prin viropexie (endocitozã), fie prin fuziunea anvelopei virale cu
membrana celularã
– Decapsidarea este un proces simultan cu internalizarea în care intervin determinant proteaze
celulare. In absenta acestor proteaze celula este nesusceptibilã sau doar partial permisivã lainfectia viralã
• FAZA DE CRESTERE LOGARITMICÃ ( sinteza proteinelor timpurii, sinteza genomurilor
progene , sinteza proteinelor tardive (structurale)
– fidelitatea replicãrii este mai mare la virusurile ADN comparativ cu virusurile ARN. In plus,
virusurile mai complexe sunt mai stabile fizic decât virionii mici.
• FAZA DE PLATOU (maturare, asamblare si eliberare a virionilor progeni din celula
infectatã)
– Asamblarea este guvernatã de legile simetriei care tind sã asigure soliditatea particulei virale
(virion), ca element cu minimã energie liberã. Virionii progeni se elibereazã prin înmugurire ( în
cazul virusurilor anvelopate) sau prin citolizã ( în cazul virusurilor neanvelopate).
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila, Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 29/30
PATOGENIA INFECTIILOR VIRALE/ EVOLUTIA CICLICA A VIROZELOR
•Transmitere – orizontala (respirator ie, digestiva , tegumente si mucoase:
contact direct, parenteral, sexual, prin intermediul unor vector i ) sau verticala
(materno-fetala: antepartum (înainte de nastere, transplacentar - ex v. Rubeolos;CMV) , peripartum (în cursul nasteri i- ex: HSV2; VHB; H IV) sau postpartum (de
multe ori prin alãptare, ex: H IV) .
• Poarta de intrare- Replicarea primara- Incubatie
•Diseminarea sistemica- viremic sau septinevritic-Faza prodromala (debut)-
initierea raspunsului imun
•Replicarea secundara la nivelul organlui tinta-Faza de stare
•Dezvoltarea raspunsului imun- Convalescenta- vindecare sau Persistenta -latenta, cronicizare, transformare
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila, Bucuresti
7/23/2019 C1 - Structura Si Replicarea Virala
http://slidepdf.com/reader/full/c1-structura-si-replicarea-virala 30/30
PENTRU MAI MULTE INFORMATII....
• http://www.virology.net/Big_Virology/BVFamilyGroup.html
• http://www.virology.net/Tutorials.html-puteti învãtareplicare viralã,- nu trebuie decât sã vã decideti dacã vreti sãfiti pentru câteva minute un poliovirus, un coronavirus sau
chiar HIV! Dacã nu stiti ceva sunteti rapid trimisi la studiu,cãtre foarte multe situri specializate
• Aceleasi informaţii, în versiuni mai sofisticate se obtin de la:
– http://www2.tulane.edu si
– www.virology.science.org/jov. (Jov este sintagma pentruJournal of Virology)
Catedra de Virusologie, UMF Carol Davila,B i