STRATEGIE REPLIKACJI GENOMÓW WIRUSOWYCH

wirusy RNA

wirusy RNA”+” wirusy RNA”-” 1. nić „+” może działać jako mRNA nić „-” 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 „-”

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

Rodzina: Caliciviridae Rodzaj: Calicivirus „Norwalk-like viruses” „Sapporo-like viruses” Vesivirus nagi, 30-38 nm Jedna cząsteczka ssRNA”+” 7.4-7.7 kb, u większości przedstawicieli zawierająca na końcu 5’ białko Vpg Niekiedy dochodzi do enkapsydacji RNA o niepełnej długości - 2.2-2.4 kb

Norwalk-like viruses Lagovirus ORF 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

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

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(-)

Rodzina: Picornaviridae Rodzaj: Enterovirus Rhinovirus Hepatovirus Cardiovirus Aphtovirus Dwudziestościenne, nagie, ok. 30 nm Jedna, zakaźna!!! cząsteczka ssRNA”+” 7-8.5 kb, na końcu 5’ białko Vpg

L/L VP0 VP3 VP1 2B 2C 3ABBB 3D pro pol 2A 3C VPg Jedna ORF koduje dużą poliproteinę ulegającą kotranslacyjnemu rozszczepianiu na 11-12 produktów końcowych

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

Rodzina: Coronaviridae Rodzaj: Coronavirus Torovirus Otoczkowe: corona - 120-160 nm, sferyczne, pleomorficzne toro - 120-140 nm, dyskowate, nerkowate lub pałeczkowate

1 cząsteczka ssRNA”+” corona ok. 30 kb toro 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

translacja z genomowego RNA”+” prowadzi do syntezy RNA-zależnej RNA-polimerazy RNA -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 http://www.rutherford-research.ca/rrx/pharma/images/virus/sars_concept_2.gif na matrycy nici „-” powstaje genomowy RNA „+” oraz 5-7 mRNA do translacji pozostałych białek

transkrypcją steruje 5’-sekwencja wiodąca dł transkrypcją steruje 5’-sekwencja wiodąca dł. 60-70 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 „+”

Rodzina: Flaviviridae Rodzaj: Flavivirus Pestivirus Hepacivirus Sferyczne, lipidowa otoczka, 40-60 nm. Jedna cząsteczka ssRNA”+”, odpowiednio 10.7, 12.5 i 9.5 kb. Genomowy RNA jest jedynym mRNA w zakażonej komórce; zawiera pojedyńczą ORF

ORF ulega translacji na polirybosomach membranowych Powstająca 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

Rodzina: Togaviridae Rodzaj: Alphavirus Rubivirus Sferyczne, 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

MT H P R nsP1 nsP2 nsP3 nsP4 P 1 2 3 nsP4 P 1 2 3 4 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

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

Wirusy RNA”-” Mononegavirales Filoviridae Paramyxoviridae Rhabdoviridae Bornaviridae

Rząd: Mononegavirales Cechy wspólne rzędu: Liniowy niesegmentowany genom ssRNA „-” 11-16 kb Helikalny nukleokapsyd Inicjacja transkrypcji pierwotnej przez wirionową RNA-zależną RNA polimerazę Podobny układ genów Uzyskiwanie otoczki przez wypączkowywanie

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 http://education.expasy.org/images/Filovirus_virion.jpg

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%

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

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

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

Ok. 150 nm. lub większe, pleomorficzne, często sferyczne ssRNA „-” od ok. 15.1 do ok. 15.9 kb koduje 10-12 białek, w tym transkryptazę, transferazy, kinazę, neuraminidazę Część wirionów może zawierać ssRNA „+” 6-7 elementów transkrypcyjnych koduje 10-12 białek z których 4-5 powstaje z 2-3 ORF zachodzących na siebie u pneumowirusów - 10 białek, 10 ORF

Część wirionów może zawierać ssRNA „+” ssRNA „-” od ok. 15.1 do ok. 15.9 kb koduje 10-12 białek, w tym transkryptazę, transferazy, kinazę, neuraminidazę http://www.stanford.edu/group/virus/1999/leanna/paramyxo-replication.html Część wirionów może zawierać ssRNA „+” synteza RNA”+” wymaga ominięcia kodonów normalnie terminujących transkrypcję - replikacyjna aktywność RNA-polimerazy; mechanizm nieznany

Rodzina: Rhabdoviridae Rodzaj: Vesiculovirus Lyssavirus Ephemerovirus Cytorhabdovirus Nucleorhabdovirus 100-430x45-100 nm ssRNA „-”, 11-15 kb

NS (P, M1) - składnik polimerazy nukleokapsyd aktywny transkrypcyjnie, składnik L zaangażowany w transkrypcję i replikację genomu G - białko odpowiedzialne za przyleganie wirionu do receptorów, endocytozę i fuzję http://www.mcb.uct.ac.za/cann/335/Rhabdo3.gif N - składnik nukleokapsydu, bierze udział w transkrypcji i replikacji, generuje odporność NS (P, M1) - składnik polimerazy m (M2) - regulator transkrypcji, hamuje syntezy komórkowe

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

Wirusy RNA”-” genom segementowany Orthomyxoviridae Bunyaviridae Arenaviridae

Rodzina: Orthomyxoviridae Rodzaj: Influenzavirus A (8) Influenzavirus B (8) Influenzavirus C (7) Thogotovirus (6) wiriony sferyczne lub pleomorficzne 80-120 nm, ssRNA”-” segmentowany, 10-14 kb, segmenty od 900 do 2500 nt

„+” 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 http://www.mcb.uct.ac.za/cann/335/Orthomyxo3.gif 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)

Rodzina: Bunyaviridae Rodzaj: 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), 11-20 kb Schemat replikacji genomu znajdziesz TU

Rodzina: Arenaviridae http://staff.vbi.vt.edu/pathport/pathinfo_images/CCHFV/rc.jpe

L i N – transkrypcja z genomowego RNA białko 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

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

Wirusy dsRNA genom segementowany Reoviridae Birnaviridae

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

genom złożony z 10-12 segmentów dsRNA transkrypcja konserwatywna, wewnątrz rdzenia; rodzicielski RNA pozostaje w rdzeniu http://instruct1.cit.cornell.edu/research/parker_lab/IMAGES/replication%20diagram.jpg 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

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

Rodzina: Birnaviridae Rodzaj: Aquabirnavirus Avibirnavirus Entomobirnavirus ok. 60 nm, nagie, jednowarstwowy kapsyd dsRNA - dwa segmenty (A i B), ok. 3100 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

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