CZYNNIKI DETERMINUJĄCE ZAKAŻENIA WIRUSOWE dr n. biol. Agnieszka Pawełczyk

CECHY WIRUSÓW MAŁE (10 – 300 nm) CAŁKOWICIE ZALEŻNE OD ŻYWYCH KOMÓREK MAJĄ JEDEN RODZAJ KWASU NUKLEINOWEGO (jedna cząsteczka lub w postaci segmentów) MAJĄ BIAŁKO WIĄŻĄCE RECEPTOR

SCHEMAT BUDOWY WIRUSA WYPUSTKI OSŁONKA NUKLEOKAPSYD KAPSOMERY KAPSYD – płaszcz białkowy NUKLEOPKAPSYD – kompleks białka ochronnego i wirusowego ZEWNĘTRZNA OSŁONKA LIPIDOWA BŁONA STABILIZUJĄCA STRUKTURA RDZENIA (BIAŁKA I GENOM)

SYMETRIA WIELOŚCIANÓW I UFORMOWANIE KAPSOMERÓW TRIMERY 2 3 5 60 12 PENTAMERÓW DIMERY TRIANGULARNE

PORÓWNAWCZE ROZMIARY WYBRANYCH GRUP WIRUSÓW

Białka wirusowe Białka strukturalne 2. Białka enzymatyczne Ochrona materiału genetycznego wirusa Utrzymanie segmentów genomu razem Udział w oddziaływaniu wirionu na komórkę gospodarza: adsorpcja, penetracja wirusa do komórki, replikacja, ekspresja 2. Białka enzymatyczne Inicjacja procesu infekcji Metabolizm kwasów nukleinowych 3. Białka enzymatyczne powstające w fazie namnażania gdy: Brak określonej aktywności w komórce gospodarza Brak enzymu w miejscu namnażania Nieprzystosowanie enzymów do tworzenia odpowiednich kompleksów z białkamim wirusowymi w procesie namnażania

KLASYFIKACJA WIRUSÓW RODZINY (budowa kwasu nukleinowego) TYP KWASU NUKLEINOWEGO LICZBA NICI KWASU NUKLEINOWEGO POLARNOŚĆ GENOMU WIRUSOWEGO SYMETRIA NUKLEOKAPSYDU BRAK LUB OBECNOŚĆ OSŁONKI LIPIDOWEJ RODZINY (budowa kwasu nukleinowego) PODRODZINY (budowa struktury genowej) RODZAJE (budowa antygenowa i inne właściwości biologiczne

Porównanie wybranych cech wirusów zapalenia wątroby HAV HBV HCV HDV HEV GENOM RNA DNA RNA RNA RNA RODZINA Picorna Hepadna Flavi:Pesti Viroid Calici ZAKAŻENIE pokarm krew krew krew pokarm SERODIAGNOSTYKA IgM IgM anty-HCV IgM IgM anty-HAV anty-HBC HCV-RNA anty-HDV anty-HEV

PODSTAWOWE ELEMENTY WIRUSA STANOWIĄCE PODSTAWĘ KAŻDEGO ZAKAŻENIA WIRULENCJA (porównuje ciężkość choroby spowodowanej przez różne szczepy tego samego mikroorganizmu =liczba mikroorganizmów potrzebnych do wywołania określonego efektu) PATOGENNOŚĆ (porównuje ciężkość choroby spowodowanej przez różne mikroorganizmy)

DROGI ZAKAŻEŃ WIRUSOWYCH BŁONA ŚLUZOWA OKA (ADENOWIRUSY, HERPES WIRUSY) UKŁAD ODDECHOWY (GRYPA, ODRA, RÓŻYCZKA. OSPA WIETRZNA, PARAINFLUENZA) URAZY SKÓRY: BEZPOŚREDNIE - WŚCIEKLIZNA - HERPES SIMPLEX - PAPILLOMA PRZEZ WEKTORY - ODKLESZCZOWE ZAPALENIE MÓZGU UKŁAD POKARMOWY (ENTEROWIRUSY, ADENOWIRUSY, ROTAWIRUSY) UKŁAD MOCZOWO – PŁCIOWY (HERPES WIRUSY, RETROWIRUSY)

umiejscowienie i postać kliniczna POSTACIE ZAKAŻEŃ: MIEJSCOWE I OGÓLNE OBJAWOWE I BEZOBJAWOWE OSTRE I PRZEWLEKŁE SZERZĄCE SIĘ DROGĄ WERTYKALNĄ I HORYZONTALNĄ WYWOŁANE PRZEZ WIRUSY ZNANE I NIEZNANE KONWENCJONALNE I NIEKONWENCJONALNE NIOSĄCE NASTĘPSTWA BEZPOŚREDNIE I PÓŹNE umiejscowienie i postać kliniczna

WIRUSY 1. FAGOCYTOZA 2. UWOLNIENIE RNA LUB DNA DO CYTOPLAZMY KOM.GOSPODARZA 2. UWOLNIENIE RNA LUB DNA (NUKLEAZY LIZOSOMALNE) 3. SYNTEZA KW. NUKLEINOWYCH WIRUSA W JĄDRZE LUB CYTOPLAZMIE

KOMÓRKA JAKO GOSPODARZ WIRUSA BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA (ADSORPCJA, UWALNIANIE) MITOCHONDRIA I AP. GOLGIEGO (METABOLIZM) LIZOSOMY (ENZYMY) RYBOSOMY (SYNTEZA PLIPEPTYDÓW) SIATECZKA ŚRÓDPLAZMATYCZNA (PRZENOSZENIE) BŁONA JĄDROWA (TRANSPORT) WODNICZKI CYTOPLAZMATYCZNE (GROMADZENIE WIRIONÓW) DNA CHROMOSOMÓW (SYNTEZA MATERIAŁU GENETYCZNEGO) CYTOSZKIELET (ROLA W MORFOGENEZIE, SYNTEZIE PODJEDNOSTEK WIRUSOWYCH, PRZEMIESZCZANIE)

INTERAKCJA WIRUS - KOMÓRKA 1. USZKODZENIE FUNKCJI KOMÓRKOWYCH (ZMIANY MORFOLOGICZNE I BIOCHEMICZNE) 2. ZAKAŻENIE CYTOIDALNE Z USZKODZENIEM LUB ZNISZCZENIEM KOMÓRKI W WYNIKU DZIAŁANIA BIAŁEK WIRUSA I (LUB) ZABURZEŃ METABOLIZMU KOMÓRKOWEGO 3. UTRZYMYWANIE SIĘ ZAKAŻENIA KOMÓRKI (ZAKAŻENIA PRZEWLEKŁE, LATENTNE) 4. TRANSFORMACJA KOMÓREK

PRZYKŁADY INTERAKCJI WIRUS- KOMÓRKA EFEKT CYTOPATYCZNY to zatrzymanie: ruchu komórek, mitoz, syntezy komórkowego DNA i białek. Dochodzi do dezintegracji jądra, wakuolizacji cytoplazmy i degradacji mitochondriów ZAKAŻENIE PERSYSTENTNE Powstają potomne wirusy oraz zachodzą podziały komórkowe. Po podziale komórki wirus przechodzi do komórek potomnych

ADSORPCJA RECEPTORY KOMÓRKOWE WIĄŻĄCE WIRUSA: MUKOPROTEINOWE (ortomyksowirusy, paramyksowirusy) LIPOPROTEINOWE (enterowirusy, arbowirusy, wirusy herpes)

Receptory determinujące zakażenie wirusowe RNA -Pikorna -Ortomykowirusy -Rabdowirusy -Retrowirusy DNA Herpes wirusy Hepadnawirusy RECEPTORY KOMÓRKOWE Molekuła 1 (ICAM-1) sialyoligosacharydy receptor acetyloholinowy molekuła CD4 Klasa I HLA MHC C3d receptor CD 21 Hepatocytowy receptor RECEPTORY WIRUSOWE VP-1,VP1,2,3 hemaglutynina białko G Gp120 H 301, gp 350 Pre-s

PRZENIKANIE (PENETRACJA) PINOCYTOZA = wiropeksja (wnika cały wirion poprzez opłaszczone klatryną dołki) ENDOCYTOZA FUZJA WIRUSOWA np. wirus odry i świnki - LIPAZY KOMÓRKOWE – UWALNIAJĄ LIPIDY Z WIRIONÓW - PROTEAZY KOMÓRKOWE – ROZBIJAJĄ HEMAGLUTYNINĘ - TRANSLOKACJA UWOLNIENIE KWASU NUKLEINOWEGO WIRUSA

OKRES NARASTANIA I SZCZYTU ZDROWIENIE PRZETRWANIE PATOGENU W USTROJU OKRES WYLĘGANIA OKRES POMIĘDZY ZAKAŻENIEM, A WYSTĄPIENIEM PIERWSZYCH OBJAWÓW OKRES UMIEJSCAWIANIA OKRES NARASTANIA I SZCZYTU ZDROWIENIE PRZETRWANIE PATOGENU W USTROJU

ODTWARZANIE GENOMU WIRUSOWEGO REPLIKACJA ZAKAŻENIE = ODTWARZANIE GENOMU WIRUSOWEGO + EKSPRESJA

REPLIKACJA WIRUSÓW KOMÓRKA GOSPODARZA: 1. ADSORPCJA NA POWIERZCHNI 2. ZAPOCZĄTKOWANIE CYKLU REPLIKACJ RECEPTORY FAZA CYKLU KOMÓRKOWEGO

REPLIKACJA WIRUSÓW Zdolność komórki do przyjęcia wirusa Receptory determinujące zakażenie wirusowe

STRATEGIA REPLIKACJI WIRUSÓW DNA TRANSKRYPCJA DNA ZALEŻNA POLIMERAZA RNA mRNA BIAŁKA WCZESNE I PÓŹNE

GRUPY WIRUSÓW W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU REPLIKACJI I TRANSKRYPCJI WIRUSY Z DWUNICIOWYM DNA WIRUSY Z DWUNICIOWYM DNA I ODWRÓCONĄ TRNSKRYPCJĄ WIRUSY Z JEDNONICIOWYM DNA WIRUSY Z DWUNICIOWYM RNA WIRUSY Z JEDNONICIOWYM RNA O (-) POLARNOŚCI WIRUSY Z JEDNONICIOWYM RNA I ODWRÓCONĄ TRNSKRYPCJĄ WIRUSY Z JEDNONICIOWYM RNA O (+)POLARNOŚCI

GRUPY WIRUSÓW W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU REPLIKACJI I TRANSKRYPCJI WIRUSY Z DWUNICIOWYM DNA (=)DNA – (=)DNA REPLIKACJA: W JĄDRZE KOMÓRKI (herpeswirusy, adenowirusy, papowawirusy ) W CYTOPLAZMIE (pokswirusy) 2. WIRUSY Z DWUNICIOWYM DNA I ODWRÓCONĄ TRNSKRYPCJĄ Hepadnawiridae

REPLIKACJA HBV HBV HEPATOCYT (receptor albuminowy) HBV wnika do jądra komórki TRANSKRYPCJA NA WIRUSOWE mRNA (kooperacja sekwencji DNA – HBV z komórkowymi czynnikami transkrypcyjnymi = PODŁOŻE TROPIZMU HBV do komórki) mRNA pregenom TRANSLACJA (białka rdzeniowe,polimeraza, niedojrzały rdzeń, odwrotna transkrypcja) NIĆ DNA (L-) – powstaje hybryda RNA/DNA

ROZSZCZEPIENIE RNA/DNA RNA PREGENOMU ZOSTAJE PRZENIESIONE DO DR1 I DR2 UWOLNIONA POJEDYNCZA NIĆ DNA ODWROTNA TRANSKRYPCJA NA MATRYCY RNA ZOSTAJE ZBUDOWANA KRÓTSZA NIĆ DNA HBVS+

GRUPY WIRUSÓW W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU REPLIKACJI I TRANSKRYPCJI 3. WIRUSY Z JEDNONICIOWYM DNA (+)DNA DWUNICIOWA FORMA POŚREDNIA DNA (+-) NAMNAŻANIE ASYMETRYCZNA TRANSKRYPCJA mRNA KOMÓRKOWA POLIMERAZA DNA KOMÓRKOWA POLIMERAZA DNA KOMÓRKOWA POLIMERAZA RNA

GRUPY WIRUSÓW W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU REPLIKACJI I TRANSKRYPCJI 4. WIRUSY Z DWUNICIOWYM RNA Reoviridae (+-) RNA (+)RNA (+-) RNA AKTYWNOŚĆ RNA TRANSKRYPTAZY W WIRIONACH

GRUPY WIRUSÓW W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU REPLIKACJI I TRANSKRYPCJI 5. WIRUSY Z JEDNONICIOWYM RNA O (-)POLARNOŚCI (-)RNA (+)RNA BRAK ZDOLNOŚCI DZIAŁANIA mRNA OBDARZONY INFORMACJĄ DO KODOWANIA BIAŁEK TRANSKRYPTAZA RNA

GRUPY WIRUSÓW W ZALEŻNOŚCI OD SPOSOBU REPLIKACJI I TRANSKRYPCJI 6. WIRUSY Z JEDNONICIOWYM RNA I ODWRÓCONĄ TRNSKRYPCJĄ Retroviridae 7. WIRUSY Z JEDNONICIOWYM RNA O (+) POLARNOŚCI Pikornaviridae, Flaviviridae

GROMADZENIE SKŁADNIKÓW NIEZBĘDNYCH DO UFORMOWANIA WIRIONU PROCES ZALEŻNY OD: MIEJSCA REPLIKACJI WEWNĄTRZ KOMÓRKI MECHANIZMU UWALNIANIA WIRUSÓW POTOMNYCH

DOJRZEWANIE PRZECHODZENIE W STAN ZAKAŹNY: WIRUSY DNA WIRUSY RNA (Z OSŁONKĄ) ORTOMYKSOWIRUSY, PARAMYKSOWIRUSY, RETROWIRUSY, RABDOWIRUSY, TOGAWIRUSY,FLAWIWIRUSY (pączkowanie + szkielet kom.) KORONAWIRUSY, BUNYAWIRUSY (pączkowanie z siat.plazmat. I ap. Golg.)

UWOLNIENIE Z KOMÓRKI PĄCZKOWANIE KANALIKI KOMÓRKOWE W WODNICZKACH USZKODZENIE STRUKTURY KOMÓRKOWEJ

PRZEGLĄD SYSTEMATYCZNY WIRUSÓW

DNA-containing viruses

Adenoviridae ZAWIERAJĄ DWUNICIOWY DNA WIRIONY NIE MAJĄ OSŁONKI ZAKAŻENIE KOMÓRKI: endocytoza – odpłaszczenie, doprowadzenie jądra wirusa do jądra komórki, mRNA, transkrypcja, odtworzenie wirusowego DNA, odbudowa wirionów potomnych SYNTEZA WIRIONÓW W JĄDRZE KOMÓRKI WYIZOLOWANY DNA – ZAKAŹNY Procesy chorobowe umiejscowione głównie w układzie oddchowym i pokarmowym Przebieg zakażeń bezobjawowy lub nieznaczne objawy kliniczne Dotyczy zwykle dzieci (główny rezerwuar) 47 serotypów DNA-containing viruses

Adenoviridae Adenovirus A colorized electron micrograph from the Center for Cell Imaging at the Yale University School of Medicine. DNA-containing viruses

DIAGNOSTYKA WIRUSOLOGICZNA Adenoviridae DIAGNOSTYKA WIRUSOLOGICZNA IZOLACJA Z WYMAZÓW GARDŁA,WYDZIELIN SPOJÓWEK, PLWOCINY,KAŁU DODANIE DO WYIZOLOWANEGO MATERIAŁU ANTYBIOTYKÓW ZAKAŻANIE KOMÓREK (HeLa, KOM. ZARODKA LUDZKIEGO) OBSERWACJA ZMIAN CYTOPATYCNYCH PO 2 – 21 DNIACH IDENTYFIKACJA WIRUSA ODCZYN WIĄZANIA DOPEŁNIACZA ODCZYN ZOBOJĘTNIANIA ELEKTROFOREZA HYBRYDYZACJA IFA

ADENOVIRUS DNA-containing viruses

Papovaviridae MAŁE WIRIONY Z DWUNICIOWYM DNA BRAK OSŁONKI ZAKAŻENIEPROWADZI DO NISZCZENIA KOMÓRKI LUB ZAKAŻENIE CIĄGŁE PROWADZI DO TRANSFORMACJI KOMÓREK I ROZWOJU PROCESU NOWOTWOROWEGO REPLIKACJA DNA I DOJRZEWANIE ZACHODZI W JĄDRZE OGRANICZONY ZAKRES GOSPODARZY

Papovaviridae: Porównanie wirusów z rodzajów Polyomavirus i Papillomavirus

Papovaviridae Papillomawirusy: Poliomawirusy (SV 40, Py, BKV, JCV): swoistość gatunkowa żywicieli znanych 100 typów ludzkich wirusów komórkami docelowymi są kom. warstw rozrodczych skóry i błon śluzowych (efektem są brodawki) Poliomawirusy (SV 40, Py, BKV, JCV): wirusy powiązane z etiologią nowotworów DNA-containing viruses

Human poliovirus

Papovaviridae Papillomavirus particles are approximately 55nm in diameter. The capsid is composed of 72 morphological units, or capsomers, arranged on the surface of a T=7 icosahedron. The capsomers located at each of the 12 vertices, are pentavalent (i.e. each is surrounded by five adjacent capsomers), and the other 60 capsomers are hexavalent (each adjacent to six capsomers). DNA-containing viruses

PAPILLOMAVIRUS DNA-containing viruses

Papillomavirus HUMAN PAPILLOMAVIRUS MULTIPLE HUMAN PAPILLOMAVIRUSES Many types of papillomavirus cause benign skin tumours (warts) in their natural hosts. These warts often regress spontaneously, but human genital warts (tumours caused by specific types of papillomavirus, particularly types 16 and 18) regularly become malignant if they persist for a sufficiently long time. HUMAN PAPILLOMAVIRUS MULTIPLE HUMAN PAPILLOMAVIRUSES DNA-containing viruses

Bovine papilloma DNA-containing viruses

Herpesviridae JEDNA CZĄSTECZKA LINIOWEGO, DWUNICIOWEGO DNA OSŁONKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY LIPIDOWEJ I GLIKOPROTEINOWEJ POMIĘDZY OSŁONKĄ, A KAPSOMEREM JEST WARSTWA BIAŁKOWA OSŁONKA ZAWIERA ANTYGENY WIĄŻĄCE SWOISTE PRZECIWCIAŁA NEUTRALIZUJĄCE WIRUSA I RECEPTOR DLA Fc FRAGMENTU IMMUNOGLOBULIN Wirus Herpes simlex typu 1 i 2, wirus ospy wietrznej, wirus małpiB Wirus cytomegalii, wirus herpes typu 6 Wirus Epstaina – Barr,wirusy herpes typu 7 i 8 DNA-containing viruses

HERPESVIRUS DNA-containing viruses

HBV is the prototype member of the family Hepadnaviridae DNA-containing viruses Hepadnaviridae HBV is the prototype member of the family Hepadnaviridae

HEPATITIS B VIRUS DNA-containing viruses

Parvoviridae najmniejsze DNA wirusy liniowy jednoniciowy DNA (+) Podrodziny: Parvovirinae Densovirinae Wirusy kręgowców Wirusy bezkręgowców zależne od adenowirusów (defektywne)) najmniejsze DNA wirusy liniowy jednoniciowy DNA (+) DNA-containing viruses

Parvoviridae Wywołują liczne choroby u zwierząt,związane z niszczeniem kom.proliferujących, prowdzące do uskodzeń płodu i noworodków. U ludzi wiąże się etiologicznie rozwój rumienia zakaźnego typu B 19 oraz stany podbiegunkowe o niewyjaśnionej etiologii. DNA-containing viruses

FAMILIAE: Parvoviridae DNA-containing viruses

PARVO VIRUS DNA-containing viruses

RNA-containing viruses

Orthomyxoviridae Zakażenia oddechowe RNA-containing viruses Zakażenia oddechowe Wirusy A mogą zakażać zwierzęta i ludzi, wirusy B zakażają tylko ludzi

RNA-containing viruses                                   WIRUS GRYPY

Reoviridae DWUNICIOWY, LINIOWY RNA BRAK OSŁONKI RNA-containing viruses DWUNICIOWY, LINIOWY RNA BRAK OSŁONKI WYSTĘPUJE 6 – 10 GŁÓWNYCH POLIPEPTYDÓW STRUKTURALNYCH, TRANSKRYPTAZA I INNE ENZYMY REPLIKACJA W CYTOPLAZMIE WIRUSY WYWOŁUJĄCE LIZĘ

Reoviridae RNA-containing viruses Zakażenia niemowląt i małych dzieci (do 2 roku życia) – wiele jest zakażeń bezobjawowych. W zakażeniach objawowych okres unkubacji 1 – 3 dni. Charakterystyczne są wymioty, biegunka, podwyższenie temperatury i ból brzucha. U dorosłych zaburzenia jelitowe

Reoviridae RNA-containing viruses ROTAVIRUS RNA-containing viruses Human rotavirus

Reoviridae An animal reovirus Mammalian reovirus virion RNA-containing viruses Reoviridae An animal reovirus Mammalian reovirus virion Note the wheel-like appearance of some of the rotavirus particles. The observance of such particles gave the virus its name ('rota' being the Latin word meaning wheel). Bar = 100 nanometers. Source: Cell culture. Method: Negative-stain Transmission Electron Microscopy By F.P. Williams, U.S. Environmental Protection Agen

Parmyxoviridae DUŻE WIRUSY (150 nm) PLEOMORFIZM RNA-containing viruses DUŻE WIRUSY (150 nm) PLEOMORFIZM JEDNA CZĄSTECZKA RNA (-) MAJA OSŁONKĘ WIRIONY MAJĄ 5 – 7 GŁÓWNYCH POLIPEPTYDÓW REPLIKACJA W CYTOPLAZMIE UWALNIANIE PRZEZ PĄCZKOWANIE SWOISTOŚĆ GATUNKOWA

Parmyxoviridae Wirus parainfluezy Wirus odry RNA-containing viruses Wirus parainfluezy Wirus odry Wirus nagminnego zapalenia ślinianek przyusznych

PARAMYXOVIRIDAE RNA-containing viruses Newcastle disease virus Genus: Rubulavirus Family: Paramyxoviridae Virion: pleomorphic - round forms 100-500 nm in diameter, filamentous forms 100-150 nm across. Nucleocapsid: herringbone pattern of subunits, 18 nm across pitch 5.5 nm. ssRNA, 15,156 nucleotides. Envelope: lipoprotein bilayer contains projections of F and the larger HN (8 nm).

RNA-containing viruses PARAMYXOVIRUSES

Picornaviride RNA (+), JEDNOPASMOWY BRAK OSŁONEK RNA-containing viruses RNA (+), JEDNOPASMOWY BRAK OSŁONEK SYNTEZA WIRIONÓW W CYTOPLAZMIE

Picornaviride RNA-containing viruses Enterowirusy (poliowirusy, wirusy Coxackie typu A i B, wirusy ECHO) Hepatowirusy (HAV) Rhinovirus Cardiovirus Aphtovirus

RNA-containing viruses                                 ENTEROVIRUSES

Picornaviridae RNA-containing viruses An animal picornavirus Viral particles seen by transmission electron microscopy (TEM) at a magnification of 350,000x). This image is from Dennis Kunkel's excellent Microscopy Science and Photography Through a Microscope web site. An animal picornavirus Human hepatitis A virus

Retroviridae HIV RNA-containing viruses Representation of the Human Immunodeficiency Virus HIV

Flaviviridae RNA (+) JEDNOPASMOWY LIPIDOWA OSŁONKA RNA-containing viruses RNA (+) JEDNOPASMOWY LIPIDOWA OSŁONKA 2 – 3 BIAŁKA ZWIĄZANE Z OSŁONKĄ W WIRIONACH DUŻO LIPIDÓW POCHODZENIA KOMÓRKOWEGO SĄ GLIKOPROTEINY I GLIKOLIPIDY REPLIKACJA W CYTOPLAZMIE DOJRZEWANIE W WODNICZKACH I SIATECZCE ŚRÓDPLAZMATYCZNEJ ROZPRZESTRZENIANIE PRZY UDZIALE WEKTORÓW

Flaviviridae RNA-containing viruses FLAVIVIRUS PESTIVIRUS