Podstawowy dogmat biologii DNA RNA BIAŁKO REPRODUKCJA

K R Ó L E S T W O Animalia Plantae Fungi* Protista Monera** Virales? Eukariotycz-na wielo- lub jednokomór-kowa Eukariotycz-na wielo-komórkowa lub formy kolonii Prokario-tyczna jedno-komórkowa Eukariotyczna, wielokomórkowa Brak ściany komórkowej Ś c i a n a k o m ó r k o w a Zwierzęta człowiek Rośliny Grzyby pleśnie drożdże Algi pierwotniaki Bakterie, sinice archebakterie P o d z i a ł Brak ściany komórkowej Subkomórkowa de novo Virales?

reducenci i konsumenci Podział mikroorganizmów i struktur subkomórkowych na podstawie różnic funkcji Autotrofy Heterotrofy Hypotrofy(pasożyty wewnątrzkom.) foto chemo foto chemo Pasożyty energi Ścisłe pasożyty układu Lipmanna Producenci K S Pasożytnictwo i patogenność reducenci i konsumenci

Podział mikroorganizmów i struktur subkomórkowych na podstawie różnic struktury Struktury jednokomórkowe lub zespoły komórek samoistne w środowisku (mikroorganizmy) Struktury subkomórkowe niesamoistne - komórkowo-zależne (wirusy i czynniki subwirusowe) Eucaryotae glony, śluzowce, pleśnie, grzyby niższe i wyższe Prokaryotae Wirusy klasyczne Satelity Priony-subkomórkowe czynniki pasażowalne Sinice, eubakterie, mykoplazmy archebakterie Riketsje i chlamydie Wiroidy

dsDNA Prokaryotae Eukaryotae Archaebacteria Eocyta Eubacteria Archaezoa Photocyta Chromista Plantae Animalia dsDNA

RNA Wirusy DNA ssRNA(+) dsDNA ssRNA(-) ssDNA dsRNA dsDNA RT ssRNA(+)RT Astroviridae Caliciviridae Picornaviridae Coronaviridae Arteriviridae Flaviviridae Togaviridae Asfaviridae Herpesviridae Iridoviridae Poxviridae Adenoviridae Papillomaviridae Polyomaviridae dsDNA Rząd: Nidovirales ssRNA(-) Filoviridae Paramyxoviridae Rhabdoviridae Bornaviridae Rząd: Mononegavirales Circoviridae Parvoviridae ssDNA Arenaviridae Bunyaviridae Orthomyxoviridae dsRNA Birnaviridae Reoviridae dsDNA RT Hepadnaviridae ssRNA(+)RT Retroviridae

Kryteria klasyfikacji wirusów Typ kwasu nukleinowego DNA lub RNA Klasa kwasu nukleinowego ss, ds, (+), (-) Występowanie odwrotnej transkryptazy RT Występowanie otoczki Segmentacja genomu

Grupa III: ds RNA virusy Grupa IV: ssRNA”+” virusy Grupa I: dsDNA virusy Grupa II: ssDNA virusy Grupa III: ds RNA virusy Grupa IV: ssRNA”+” virusy Grupa V: ssRNA”-”virusy Grupa VI: RT-RNA virusy Grupa VII: RT-DNA virusy

Definicja wirusa 1. Wirion zawiera tylko DNA lub RNA 2. Reprodukcja zachodzi w procesie syntezy de novo 3. Wirion nie wykazuje wzrostu i bezpośredniego podziału 4. Wirion nie ma w genomie informacji dla syntezy systemu umożliwiającego wytwarzanie energii (układu Lipmanna) 5. Wirion wykorzystuje rybosomy komórki gospodarza co przesądza o jego bezwzględnym pasożytnictwie

Ogólna budowa wirionu kapsyd genom genom otoczka nagiego otoczkowego

Liczba podjednostek (kapsomerów) w dwudziestościennym kapsydzie 10x(n-1)2+2 10xT+2 n= 6 adeno 5 herpes 4 reo T= 25 adeno 16 herpes 9 reo

Ogólna budowa wirionu kapsyd otoczka (kliknij mnie!) genom

Ogólny skład chemiczny wirusów 1. Kwas nukleinowy - DNA lub RNA 2. Białka - histony związane z kwasem nukleinowym 3. Białka strukturalne 4. Lipoproteiny (najczęściej w otoczce) 5. Węglowodany - jako składnik kwasu nukleinowego oraz związane z białkami 6. Enzymy - białka funkcjonalne, często niezwiązane z wirionem

Typy symetrii wirusów kręgowców kompleksowa kubiczna - 20 ścienna (ikosahedralna) helikalna (spiralna)

Schematy organizacji genomów wirusowych znajdziesz TU Organizacja genomu liniowy helikalny kolisty segmentowany Schematy organizacji genomów wirusowych znajdziesz TU

Klasyfikacja białek wirusowych ze względu na czas ich pojawienia się i pełnioną funkcję

natychmiastowe wczesne pośrednie wczesne funkcjonalne strukturalne późne późne późne

Enzymy warunkujące oddziaływanie wirionu z powierzchnią komórki uwalnia kw. N-acetyloneuraminowy powierzchniowych polisacharydów neuraminidaza orthomyxo uszkadza warstwę lipidową czynnik fuzji paramyxo

Enzymy warunkujące transkrypcję DNA-zależna RNA-polimeraza pox Transkrypcja - wytworzenie mRNA birna reo transkryptaza ds RNA transkryptaza ss RNA ss RNA(-)

Enzymy dodające swoiste reszty do mRNA pox, reo metylacja końca 5’ mRNA Metylazy RNA synteza ogonka poli/A/ na końcu 3’ mRNA polimeraza poli/A/

Enzymy czynne przy kopiowaniu ss RNA do ds DNA retro tworzy hybrydę RNA-DNA odwrotna transkryptaza (RT) niszczy łańcuch RNA RNA-za H wbudowuje cDNA w genom gospodarza integraza

Polimerazy kwasów nukleinowych reduktaza rybonukleotydowa Inne enzymy guanylyltransferaza Polimerazy kwasów nukleinowych metyltransferazy kinazy reduktaza rybonukleotydowa I wiele innych..........

Konsekwencje wirusowego zakażenia komórki 1. Zakażenie produktywne, często połączone z rozpadem komórki 2. Zakażenie persystentne (przewlekłe) z ciągłą produkcją niewielkich ilości kompletnych wirionów

3. Zakażenie nieproduktywne replikacja wirusa ulega zablokowaniu, komórka może pozostać nieuszkodzona lub ulec zniszczeniu; brak produkcji wirionów potomnych genom wirusa może być z komórki usunięty lub pozostaje w niej w formie episomalnej lub zintegrowany z genomem gospodarza; komórka może ulec transformacji; zakażeniu towarzyszyć może zredukowana ekspresja genów wirusowych - zakażenie latentne –konsekwencja zakażenia produktywnego

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

b. transkrypcja, translacja i synteza białek wczesnych 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 TU szczegóły transkrypcji różnych klas genów herpeswirusa ludzkiego typu 1 znajdziesz 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 otoczkowe otoczkowe i nagie endocytoza Fuzja otoczki z błoną pęcherzyka Trawienie błony pęcherzyka przez białko (-ka) wirusowe

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

5. Interakcje z komórkowym aparatem dojrzewania białek 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

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

TRANSFORMACJA KOMÓRKI Zakażenia nieproduktywne LATENTNE TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI TRANSFORMACJA KOMÓRKI