Zakażenie produktywne – ogólny schemat replikacji wirusów kręgowców

Podział procesu replikacji wirusów kręgowców na okresy, fazy i stadia 1. Okres adsorbcji 2. Okres penetracji i obnażania genomu 3. Okres wewnątrzkomórkowej biosyntezy fazy

a. zahamowanie syntezy komórkowego DNA, RNA i białek - początek fazy eklipsy i początek stadium latencji b. transkrypcja, translacja i synteza białek wczesnych c. replikacja kwasu nukleinowego dla wirionów potomnych d. transkrypcja z rodzicielskiego i/lub potomnego DNA (względnie RNA) oraz translacja i synteza białek późnych i ew. późnych enzymów szczegóły replikacji DNA herpeswirusa ludzkiego typu 1 znajdziesz TUTU szczegóły transkrypcji różnych klas genów herpeswirusa ludzkiego typu 1 znajdziesz TU TU

e. 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 2. Interakcje z aparatem transkrypcyjnym 3. Interakcje z aparatem translacyjnym 4. Interakcje z aparatem replikacyjnym 5. Interakcje z komórkowym aparatem dojrzewania białek 6. Wpływ wirusów na strukturę komórek

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

2. Interakcje z aparatem transkrypcyjnym Stymulacja aktywności komórkowej RNA-polimerazy 3. Interakcje z aparatem translacyjnym 4. Interakcje z aparatem replikacyjnym Dodawanie nowych elementów do aparatu replikacyjnego

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 5. Interakcje z komórkowym aparatem dojrzewania białek

Zakażenie nieproduktywne 1. Replikacja wirionów zahamowana 2. Ograniczona ekspresja genów wirusowych 3. Brak objawów klinicznych

Zakażenie latentne 1. Replikacja wirionów zahamowana, ale PO przebyciu zakażenia produktywnego i replikacji 2. Ograniczona ekspresja genów wirusowych 3. Brak objawów klinicznych 4. Wirus może być reaktywowany, co prowadzi do „endogennego” zakażenia produktywnego

Zakażenia nieproduktywne LATENTNE TRANSFORMACJA KOMÓRKI

MECHANIZMY WIRUSOWEJ ONKOGENEZY i TRANSFORMACJI KOMÓRKI „Be warned! One sneeze can generate an aerosol of enough cold viruses to infect an entire regiment!” Linda Stannard

TRANSFORMACJA KOMÓRKI „ZMIANY BIOLOGICZNYCH FUNKCJI KOMÓRKI KTÓRE SĄ EFEKTEM REGULACJI PROCESÓW KOMÓRKOWYCH PRZEZ GENY WIRUSOWE I KTÓRE NADAJĄ KOMÓRCE PEWNE CECHY WŁAŚCIWE DLA NOWOTWORU” Richard C. Hunt

Ogólne cechy wirusowej transformacji 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 transformujące a nowotwory DNA Hepadnaviridae - carcinoma komórek wątrobowych Polyomaviridae - guzy lite Papillomaviridae - carcinoma i papilloma Adenoviridae - guzy lite Herpesviridae - carcinoma i lymphoma Poxviridae - myxoma i fibroma

wirusy transformujące a nowotwory RNA Retroviridae - nowotwory hematopoietyczne (lymphoma, myeloma, erythroma), sarcoma i carcinoma

Mechanizmy onkogennego działania DNA wirusów 1. Zaburzenie transdukcji sygnałów do wnętrza komórki 2. Interakcja z aparatem regulującym funkcjonowanie genów komórkowych

Na powierzchni komórki, gdzie receptory oddziałują z czynnikami wzrostu Na poziomie komórkowego aparatu odpowiedzialnego za przewodzenie sygnałów do wnętrza komórki Na poziomie niektórych rozpuszczalnych białek i małych cząstek stanowiących tzw. „second messenger” aparatu przewodzenia sygnałów 1. Zaburzenie transdukcji sygnałów do wnętrza komórki

Na poziomie białek jądrowych przyłączających się do DNA Na poziomie czynników pośrednio i bezpośrednio zaangażowanych w regulację ekspresji genów i replikację 2. Interakcja z aparatem regulującym funkcjonowanie genów komórkowych

Czynniki wzrostu białka membranowe -receptory dla czynników wzrostu membranowe kinazy tyrozynowe białko G transdukujące sygnały kinazy cytoplazmatyczne białka jądrowe -czynniki transkrypcyjne, receptor hormonów Sis Erb, Fms, Kit Src, Abl, Yes Ras Mos, Raf, Fps Jun, Fos, Myc, Myb, Rel, ErbA

następstwa interakcji białek wirusowych z białkami komórkowymi aktywacja protoonkogenów komórkowych inaktywacja anty-onkogenów stymulacja transkrypcji stymulacja ekspresji genów komórkowych stymulacja replikacji komórkowego DNA stymulacja mitozy modulacja apoptozy

ADENOWIRUSY E1A trans-aktywuje transkrypcję genów komórkowych przez RNA-polimerazę II współdziała z ras - białkiem biorącym udział w przekazywaniu sygnałów do komórki stymuluje syntezę komórkowego DNA i proliferację komórki aktywator transkrypcji bierze udział w wiązaniu białka Rb

ADENOWIRUSY E1B 19k hamując BAX i BAK warunkuje unieśmiertelnienie komórek bierze udział w wiązaniu p53 i Rb – tumor suppressor proteins Homolog komórkowego białka BCL-2 E1B 55k aktywuje c-jun-kinazę i regulowaną przez c-jun transkrypcję

POLYOMAWIRUSY Antygen T - mały, średni i duży współdziała z białkiem src stymulując 10-50x jego aktywność fosforylacyjną stymuluje ekspresję genów komórkowych przez fosforylację czynników transkrypcyjnych średni

SV-40 - antygen T mały i duży duży wiąże białko Rb bierze udział w wiązaniu i rozplataniu DNA; stymuluje replikację komórkowego DNA wpływa na aktywność komórkowych czynników transkrypcyjnych AP1 i AP2

SV-40 - antygen T mały i duży mały trans-aktywuje promotory RNA-polimerazy II i III indukuje transkrypcję c-myc i c-fos działa synergistycznie z innymi antygenami T może działać mitogennie i stymulować syntezę DNA komórkowego

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

 E5 E7 Powoduje zmianę aktywności białek membranowych zaangażowanych w proliferację komórek Białko o zdolnościach transformacyjnych, podobnie do E1A Modulator transkrypcji Może współdziałać z aktywowanym ras

E1 i E2 - wchodzą w interakcje z DNA-pol komórki mają zdolność stymulacji syntezy komórkowego DNA derepresji niektórych genów i E6 i E7 - mogą tworzyć hybrydę H6/H7 - białko fuzji indukujące fenotyp „transformowany” (w tym uniezależnienie od podłoża)

Genom wirusa może integrować się z genomem gospodarza, również w okolicy c-onc, np. HPV-16, 18, 33