1 STRATEGIE REPLIKACJI GENOMÓW WIRUSOWYCH

2 wirusy RNA

3 wirusy RNA”+” wirusy RNA”-” 1. nić „+” może działać jako mRNAnić „-” musi być transkrybowana do mRNA 2. nić „+” może być matrycą do syntezy nici „-” 1. nić „+” służy jako mRNA 2. nić „+” służy jako matryca do syntezy genomów „-” 1. mRNA stanowi matrycę do syntezy białek 1. synteza białek 2. nić „-” jest transkrybowana do „+” 2. synteza genomowych nici „-”

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

5 Rodzina: CaliciviridaeRodzaj: Calicivirus „Norwalk-like viruses” „Sapporo-like viruses” Vesivirus nagi, nm Jedna cząsteczka ssRNA”+” kb, u większości przedstawicieli zawierająca na końcu 5’ białko Vpg Niekiedy dochodzi do enkapsydacji RNA o niepełnej długości kb

6 Norwalk-like viruses LagovirusORF 1 ORF 2 ORF 3 VPg HEL VPg PRO POL CP Lagovirus ORF 1 ORF 2 VPg HEL VPg PRO POL CP HEL - helikaza, PRO - proteinaza cysteinowa, POL - RNA-zależna RNA-polimeraza z genomowego RNA”+” translacji ulegają białka niestrukturalne - HEL, PRO, POL

7 ORF 3 - koduje małe białko - typowo-specyficzny antygenNorwalk-like viruses ORF 1 ORF 2 ORF 3 VPg HEL VPg PRO POL CP ORF 3 - koduje małe białko - typowo-specyficzny antygen

8 w zakażonych komórkach stwierdza się obecność dsRNA o długości genomowej i ssRNA(-); ssRNA „+” o długości genomu i subgenomowy (-) VPg (+) Obecność dsRNA o długosci genomowej sugeruje, że replikacja przebiega z wytworzeniem pośredniej formy ssRNA(-)

9 Rodzina: PicornaviridaeRodzaj: Enterovirus Rhinovirus Hepatovirus Cardiovirus Aphtovirus Dwudziestościenne, nagie, ok. 30 nm Jedna, zakaźna!!! cząsteczka ssRNA”+” kb, na końcu 5’ białko Vpg

10 L/L VP0 VP3 VP1 2B 2C 3ABBB 3D pro pol 2A 3C VPg Jedna ORF koduje dużą poliproteinę ulegającą kotranslacyjnemu rozszczepianiu na produktów końcowych

11 w gładkim reticulum endoplazmatycznym powstają 6-8-niciowe formy pośrednie; część nowopowstałych nici „+” kierowana jest do translacji i wytwarzania nowych nici „-”, pozostałe - do enkapsycji Schemat znajdziesz TU

12 Rodzina: CoronaviridaeRodzaj: Coronavirus Torovirus Otoczkowe: corona nm, sferyczne, pleomorficzne toro nm, dyskowate, nerkowate lub pałeczkowate

13 1 cząsteczka ssRNA”+” corona ok. 30 kbtoro ok. 20 kb Otoczka powstaje przez wypączkowanie wirionów przez błony siateczki endoplazmatycznej i aparatu Golgi’ego; wystające z otoczki cząsteczki glikoproteinowe tworzą „koronę” wokół wirionu Genomowy RNA jest matrycą dla RNA-polimerazy

14

15 translacja z genomowego RNA”+” prowadzi do syntezy RNA-zależnej RNA-polimerazyRNA -zależna RNA-polimeraza w pierwszej fazie syntetyzuje nic „antygenomową” („-”) o pełnej długości nić „-” nie występuje w formie wolnej, spotyka się tylko przejściowej postaci dwuniciowej; jej synteza trwa prawdopodobnie przez cały cykl na matrycy nici „-” powstaje genomowy RNA „+” oraz 5-7 mRNA do translacji pozostałych białek

16 transkrypcją steruje 5’-sekwencja wiodąca dłtranskrypcją steruje 5’-sekwencja wiodąca dł pz; przepisywana jest z końca 3’ nici „-”, oddziela się od niej, ale pozostaje związana z polimerazą w niekodujących regionach międzygenowych leżą sekwencje częściowo komplementarne do wiodącej transkrypty o różnej długości mają taki sam koniec 3’; każdy większy transkrypt ma na końcu 5’ dodatkowy gen translacji ulega tylko jeden gen położony na końcu 5’ w komórce występują też „-” mRNA! trabskrybowane prawdopodobnie z mRNA lub powstające wskutek nieciągłej transkrypcji z nici macierzystej „+”

17 Rodzina: FlaviviridaeRodzaj: Flavivirus Pestivirus Hepacivirus Sferyczne, lipidowa otoczka, nm. Jedna cząsteczka ssRNA”+”, odpowiednio 10.7, 12.5 i 9.5 kb. Genomowy RNA jest jedynym mRNA w zakażonej komórce; zawiera pojedyńczą ORF

18 ORF ulega translacji na polirybosomach membranowychPowstająca poliproteina jest ko- i potranslacyjnie rozszczepiana przez komórkowe i kodowane przez wirus proteazy 5’m7G geny strukturalne geny niestrukturalne 3’OH NS3 NS5 P H R Replikacja RNA odbywa się po translacji genomowego RNA i przebiega na okołojądrowych błonach reticulum endoplazmatycznego z wytworzeniem pośredniej formy RNA”-”, przy udziale replikazy - NS3+NS5

19 Rodzina: Togaviridae Rodzaj: Alphavirus RubivirusSferyczne, lipidowa otoczka, ok. 70 nm. Jedna cząsteczka ssRNA”+”, 9.7, 11.8 kb. Jej część na końcu 5’ służy jako matryca do translacji jednej dużej poliproteiny; dzięki autoproteolitycznej aktywności ulega ona rozpadowi na mniejsze łańcuchy białek niestrukturalnych odpowiedzialnych za replikację genomowego RNA (poprzez formę pośrednią „-”) i wytworzenie krótkiego mRNA do syntezy białek kapsydu

20 MT H P R nsP1 nsP2 nsP3 nsP4 P 1 2 3 nsP4 P nsP1 nsP2 nsP3 P 1 2 3 $ € (+) ns - jako poliproteina oraz w postaci indywidualnych polipeptydów - niezbędne są do replikacji vRNA nsP1 - capping i inicjacja syntezy „-”RNA nsP2 - proteaza/helikaza nsP4 - replikaza; wymaga nsP3

21 (+) (-) (+) (+) nsP1 nsP2 nsP3 nsP4 P 1 2 3 nsP4 P 1 2 3 4 nsP1 nsP2$ € (+) (-) transkrypcja (+) P 130 (+)

22 Wirusy RNA”-” MononegaviralesFiloviridae Paramyxoviridae Rhabdoviridae Bornaviridae

23 Rząd: MononegaviralesCechy wspólne rzędu: Liniowy niesegmentowany genom ssRNA „-” kb Helikalny nukleokapsyd Inicjacja transkrypcji pierwotnej przez wirionową RNA-zależną RNA polimerazę Podobny układ genów Uzyskiwanie otoczki przez wypączkowywanie

24 Rodzina: Filoviridae Nitkowate, do 1400 nm x 80 nm, często rozgałęzione ssRNA 19.1 kb, z komplementarnymi sekwencjami końcowymi Nukleokapsyd z osią centralną o średnicy ok. 20 nm

25 Zakażenie szerzy się przez bliski kontakt, zwłaszcza za pośrednictwem płynów ustrojowych; możliwa jest transmisja kropelkowa Mają tropizm do komórek układu siateczkowo-śródbłonkowego, fibroblastów i tkanki śródmiąższowej, w szczególności parenchymy wątroby Wirus rozprowadzany jest do wszystkich tkanek, szczególnie dużo stwierdza się go w wątrobie, nerkach, śledzionie i płucach Powoduje gorączkę krwotoczną o bardzo ciężkim przebiegu: Marburg - śmiertelność 30-35%, Ebola - śmiertelność 50-88%

26 L - RNA transkryptaza-polimerazaGP - glikoproteina powierzchniowa NP - nukleoproteina VP35 - składnik L zawierają sygnały start-stop i konserwatywny pentamer 3’-UAAUU-5’

27 transkrypcja i replikacja genomu w cytoplazmie, podobna do paramyxo i rhabdoreplikacja z wytworzeniem pełnej długości nici „+” w komórkach spotyka się duże ilości nukleokapsydów tworzących cytoplazmatyczne ciałka wtrętowe

28 Rodzina: ParamyxoviridaePodrodzina: Paramyxovirinae Rodzaj: Respirovirus Rubulavirus Morbilivirus Podrodzina: Pneumovirinae Rodzaj: Pneumovirus Metapneumovirus Ok. 150 nm. lub większe, pleomorficzne

29 Ok. 150 nm. lub większe, pleomorficzne, często sferycznessRNA „-” od ok do ok kb koduje białek, w tym transkryptazę, transferazy, kinazę, neuraminidazę Część wirionów może zawierać ssRNA „+” 6-7 elementów transkrypcyjnych koduje białek z których 4-5 powstaje z 2-3 ORF zachodzących na siebie u pneumowirusów - 10 białek, 10 ORF

30 Część wirionów może zawierać ssRNA „+”ssRNA „-” od ok do ok kb koduje białek, w tym transkryptazę, transferazy, kinazę, neuraminidazę Część wirionów może zawierać ssRNA „+” synteza RNA”+” wymaga ominięcia kodonów normalnie terminujących transkrypcję - replikacyjna aktywność RNA-polimerazy; mechanizm nieznany

31 Rodzina: RhabdoviridaeRodzaj: Vesiculovirus Lyssavirus Ephemerovirus Cytorhabdovirus Nucleorhabdovirus x nm ssRNA „-”, kb

32 NS (P, M1) - składnik polimerazynukleokapsyd aktywny transkrypcyjnie, składnik L zaangażowany w transkrypcję i replikację genomu G - białko odpowiedzialne za przyleganie wirionu do receptorów, endocytozę i fuzję N - składnik nukleokapsydu, bierze udział w transkrypcji i replikacji, generuje odporność NS (P, M1) - składnik polimerazy m (M2) - regulator transkrypcji, hamuje syntezy komórkowe

33 Translacja M, L, N i NS – na polisomach cytoplazmatycznychG - na membranowych N i NS - białka odpowiedzialne za przełączenie działania L z transkrypcyjnego na replikacyjne i umożliwiające wytworzenie pośredniej formy „+”

34 Wirusy RNA”-” genom segementowanyOrthomyxoviridae Bunyaviridae Arenaviridae

35 Rodzina: OrthomyxoviridaeRodzaj: Influenzavirus A (8) Influenzavirus B (8) Influenzavirus C (7) Thogotovirus (6) wiriony sferyczne lub pleomorficzne nm, ssRNA”-” segmentowany, kb, segmenty od 900 do 2500 nt

36 „+” kopie segementów pozostają w jądrze jako nukleokapsydy (koliste)transkrypcja wymaga aktywności enzymatycznej białek wirusowych i komórkowych - RNA-zależnej RNA-polimerazy i RNApolII gospodarza odpowiedzialnej za syntezę starterów (met i cap) – powstaje mRNA NP. warunkuje przełączenie działania RNA polimerazy na aktywność replikatywną pierwszy etapem transkrypcji replikatywnej jest wykonanie kopii wszystkich segmentów (bez met i cap, bez poly-A) „+” kopie segementów pozostają w jądrze jako nukleokapsydy (koliste)

37 Rodzina: BunyaviridaeRodzaj: Bunyavirus Hantavirus Nairovirus Phlebovirus Tospovirus sferyczne lub pleomorficzne, otoczka lipidowa uzyskiwana przez pączkowanie przez błony aparatu Golgiego gospodarza 3 segmenty ssRNA”-” lub ambisensownego (segment S Phlebo i Tospo), kb Schemat replikacji genomu znajdziesz TU

38 Rodzina: Arenaviridae

39 L i N – transkrypcja z genomowego RNAbiałko L (pol) + 3’ 5’ L RNA - białko Z białko N (NP) + 3’ 5’ S RNA - białko GPC (membranowe) - 5’ 3’ anty-L RNA + - 5’ 3’ anty-S RNA + L i N – transkrypcja z genomowego RNA

40 - 5’ 3’ + - 5’ 3’ + 3’ + - 5’ 3’ + - 5’ anty-L RNA białko Z anty-S RNAbiałko GPC (membranowe) 3’ + genomowy-S RNA - 5’ 3’ + genomowy-L RNA - 5’

41 Wirusy dsRNA genom segementowany Reoviridae Birnaviridae

42 Rodzina: Reoviridae Rodzaj: Orthoreovirus Orbivirus Rotavirus Coltivirus Aquareovirus Cypovirus - stawonogi Fijivirus - rośliny Phytoreovirus - rośliny i stawonogi Oryzavirus - rośliny i stawonogi

43 genom złożony z 10-12 segmentów dsRNAtranskrypcja konserwatywna, wewnątrz rdzenia; rodzicielski RNA pozostaje w rdzeniu transkrypcja wczesna, na dsRNA rodzicielskim; najpierw powstają 4 transkrypty o pełnej długości służące jako mRNA i matryce do dobudowania nici „-” ich produkty niezbędne są do odblokowania transkrypcji pozostałych segmentów, blokowanych prawdopodobnie przez gospodarza

44 replikacja genomu - przez dobudowanie nici „-”transkrypcja późna - zachodzi na dsRNA potomnym nie występują wolne segmenty „-” i wolne segmenty dsRNA

45 Rodzina: BirnaviridaeRodzaj: Aquabirnavirus Avibirnavirus Entomobirnavirus ok. 60 nm, nagie, jednowarstwowy kapsyd dsRNA - dwa segmenty (A i B), ok i 2800 bp; na segmencie A występują 2 ORFs, na B - 1 ORF 2 daje początek jednej poliproteinie która jest kotranslacyjnie rozszczepiana (przez NS) na 3 polipeptydy

46 Vp1/Vpg - RNA-zależna RNA-polimeraza wytwarza 2 nici mRNA o pełnej długościwiadomo, że występują replikacyjne formy pośrednie, ale nie jest jasne, czy powstają wolne nici „-” nie obserwuje się syntezy białek wczesnych lub późnych