STRATEGIE REPLIKACJI GENOMÓW WIRUSOWYCH

Prezentacja na temat: "STRATEGIE REPLIKACJI GENOMÓW WIRUSOWYCH"— Zapis prezentacji:

1 STRATEGIE REPLIKACJI GENOMÓW WIRUSOWYCH
„Be warned! One sneeze can generate an aerosol of enough cold viruses to infect an entire regiment!” Linda Stannard

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

3 Wirusy RNA 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 ssRNA(-) Filoviridae Paramyxoviridae Rhabdoviridae Bornaviridae Rząd: Mononegavirales Circoviridae Parvoviridae ssDNA Arenaviridae Bunyaviridae Orthomyxoviridae dsRNA Birnaviridae Reoviridae Hepadnaviridae dsDNA RT ssRNA(+)RT Retroviridae

4 wirusy DNA (ds, ss)

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

6 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 e. montowanie wirionów potomnych - koniec fazy eklipsy 4. Okres dojrzewania i uwalniania wirionów potomnych - koniec stadium latencji

7 Rodzina: Herpesviridae
Podrodzina: Alphaherpesvirinae Simplexvirus Varicellovirus Podrodzina: Betaherpesvirinae Cytomegalovirus Muromegalovirus Roseolovirus Podrodzina: Gammaherpesvirinae Lymphocryptovirus Rhadinovirus

8 nm, dwudziestościenny kapsyd i otoczka zawierająca amorficzny tegument; otoczka powstaje podczas wypączkowywania z jądra dsDNA kbp, 4 klasy genomu, zależnie od aranżacji tzw. sekwencji powtarzających się 70 do ponad 200 ORF, w tym dla DNA-polimerazy, białek wiążących DNA, proteazy, TK, RRA, kinaz i innych 3 klasy genów - natychmiastowe wczesne (alfa, indukowane przez α-TIF), wczesne i późne

9 1 2 EHV-1 BoHV-1 SuHV-1 3 4 HHV-1 UL TRL IRL IRS TRS US

10 ekspresja genów kaskadowa - geny α ulegają ekspresji jako pierwsze i aktywują ekspresję pozostałych genów α zwierają docelowy element TAATGArATT i indukowane są przez α-TIF obecny w tegumencie β - RRA, TK, DNA-polimeraza, białko wiążące DNA i in. odpowiedzialne za replikację DNA γ - strukturalne

11 nukleokapsydy transportowane do jądra przy udziale mikrotubul cytoszkieletu
genom zawiera 3 miejsca ori w których rozpoczyna się replikacja: 2oriS - umożliwia syntezę dwukierunkową oriL - jednokierunkową L i jedno S mogą być usunięte bez utraty zdolności do replikacji

12 Replikacja kwasu nukleinowego dla wirionów potomnych
rozpoczyna się w jednym (lub więcej) miejscu ori, zgodnie z mechanizmem „toczącego się koła” (rolling circle) i przebiega z wytworzeniem tzw, konkatameru - formy pośredniej złożonej z więcej niż jednego genomu Szczegóły znajdziesz TU

13 Rodzina: Poxviridae Podrodzina: Chordopoxvirinae
Podrodzina: Entomopoxvirinae

14 Podrodzina: Chordopoxvirinae
Orthopoxvirus (ospy i krowianki) Parapoxvirus (orf i inne) Avipoxvirus (ospy ptaków) Capripoxvirus (ospy kóz) Leporipoxvirus (myksomatozy i fibromatozy) Suipoxvirus (ospy świń) Molluscipoxvirus (mięczaka zakaźnego) Yatapoxvirus (wirusy Tana i Yaba)

15 dsDNA kbp, białek, w tym DNA-zależna DNA-transkryptaza, (Ortho - HA); ok. 100 białek obecnych w wirionie wczesne transkrypty poli-A powstają wewnątrz rdzenia, przed obnażeniem DNA kodują liczne enzymy, w tym DNA-zależną DNA-polimerazę, enzymy modyfikujące DNA i RNA, białka wyłączające syntezy komórkowe, czynniki transkrypcyjne genów pośrednich pośrednie - ekspresja podczas replikacji DNA, prawdopodobnie kodują czynniki transkrypcyjne genów późnych

16 Replikacja DNA w cytoplazmie (przy pomocy enzymów kodowanych przez wirus), z wytworzeniem pośredniej formy konkatamerycznej; nie wymaga miejsca ori

17 Rodzina: Adenoviridae
Mastadenovirus Aviadenovirus

18 dsDNA 20-25x106 (Mast), 30x106 (Avi), ludzki a. 2 ok
dsDNA x106 (Mast), 30x106 (Avi), ludzki a. 2 ok. 36 kbp z 1 sekwencja odwróconą Ok. 40 polipeptydów, wczesne wpływają modulująco na aparat transkrypcyjny komórki E1A - bierze udział w unieśmiertelnianiu komórek E1B - bierze udział w transformacji komórek, podobny do c-myc i c-fos E2A - białko wiążące ssDNA E2B - niezbędne do replikacji DNA

19 replikacja semikoserwatywna - elongacja nici potomnej w kierunku 5’ 3’
2 typy replikacji: I - „liniowa” II - z wytworzeniem pośredniej formy kolistej

20 Rodzina: Iridoviridae
Liniowy dsDNA kbp; u IIV-1, wirusa bezkręgowców występuje w rdzeniu dodatkowy składnik 10.8 kbp 2 fazy replikacji - wczesna - w jądrze, produkt o wielkości genomu lub mniejszy może służyć jako dodatkowa matryca lub transportowany jest do cytoplazmy gdzie występuje w formie dużego, rozgałęzionego konkatameru późna - konkatamer jest rozdzielany na pojedyńcze genomy potomne przy udziale kodowanej przez wirus integrazy-rekombinazy

21 Najpierw tworzy się dupleks z jednoniciowymi końcami 3’, zdolnymi do rekombinacji w obrębie tej samej cząsteczki DNA (A) lub innych (B), przy udziale kodowanej przez wirus integrazy-rekombinazy; tworzą się duże, rozgałęzione konkatamery „replikacyjne” konkatamer „replikacyjny” rozdzielany jest na pojedyńcze genomy potomne przy udziale kodowanej przez wirus integrazy-rekombinazy Schemat replikacji i tworzenia konkatamerów znajdziesz na TEJ stronie

22 Rodzina: Asfarviridae
Asfivirus dsDNA kbp

23 nm rdzeń otoczony warstwą lipidową i dwudziestościennym kapsydem, średnica wraz z otoczką nm Warstwa lipidowa pochodzi z błon retikulum endoplazmatycznego, otoczka - z błony cytoplazmatycznej Replikacja DNA w przestrzeni okołojadrowej, z wytworzeniem pośredniej formy konkatamerycznej, konkatamer „head-to-head”

24 Rodzina: Polyomaviridae
Rodzaj: Polyomavirus Nagie, 40 nm., kolisty dsDNA ok. 5 kbp genom podzielony na region wczesny i poźny, 1 ori E mRNA (T) i L mRNA (VP-1 do VP-3) transkrybowane z różnych nici

25 zakażenie produktywne dwuetapowe:
zakażenie produktywne dwuetapowe: etap wczesny - przed replikacją DNA - etap późny - po jej rozpoczęciu za adsorbcję wirionu do komórki odpowiada VP-1 aktywujący jednocześnie komórkowe geny c-myc i c-fos; wnikanie przez endocytozę, transport DNA do jądra wakuoli która ulega fuzji z błoną jądrową w etapie wczesnym ekspresji ulegają antygeny T co prowadzi do aktywacji ekspresji genów komórkowych i aktywacji syntezy komórkowego DNA replikację inicjuje duży antygen T - tworzy kompleks z czynnikami komórkowymi i przylącza się do wirusowego DNA w pobliżu ori

26 replikacja rozpoczyna się przyłączeniem dużego antygenu T (aktywność helikazy) do miejsca ori i jego oddziaływaniem z DNA-polimerazą gospodarza; przebiega w sposób „półnieciągły” - - dwukierunkowo; po osiągnięciu ok od miejsca ori przechodzi w fazę późną - „rolling circle”

27 Rodzina: Papillomaviridae
Rodzaj: Papillomavirus Nagie, 55 nm., kolisty dsDNA ok. 8 kbp 9-10 ORFs, E1-E8, L1 i L2, transkrybowane z tej samej nici (w odróżnieniu od Polyoma) E - odpowiedzialne za transkrypcję i replikację L - strukturalne 9-10 ORFs, E1-E8, L1 i L2, transkrybowane z tej samej nici (w odróżnieniu od Polyoma)

28 E2 - transaktywator stymulujący transkrypcję genów wirusowych przez współdziałanie z enhancerami obecnymi w LCR; ma zdolność przyłączania do określonych sekwencji DNA niektóre wczesne - np. E5, E7 - określane jako onkoproteiny działają tumorogennie 2 typy replikacji, zależnie od stopnia zróżnicowania komórek: - „plazmidowa” - raz na cykl podziału komórki - wegetatywna – w komórkach zróżnicowanycvh

29 w komórkach mało niezróznicowanych „wstępnie” zreplikowany genom szybko przechodzi w formę plazmidową pod wpływem działającego modulująco E1-M który „znakuje” nowopowstały DNA i wyłącza go z replikacji replikacja wegetatywna inicjowana jest w komórkach kolczystych przez wiązanie E1 (E1-R) i E2 do ori i interakcję z DNA-polimerazą komórkową białka E mają zdolność do derepresji niektórych genów komórkowych i stymulacji syntezy komórkowego DNA genom papillomawirusa może zintegrować się z genomem gospodarza, niekiedy w okolicy c-onc

30 2 typy replikacji: „plazmidowa” – w mniej zróżnicowanych komórkach naskórka - bezpośrednio po wniknięciu do komórki dochodzi do replikacji ograniczonej liczby genomów, które przechodzą w formę plazmidową – replikacja raz na cykl podziału komórki wegetatywna – w zróżnicowanych, łuskowatych komórkach naskórka, gdzie nie ma syntezy komórkowego DNA Schemat znajdziesz TU

31 „Wstępnie” zreplikowany genom szybko przechodzi w formę plazmidową pod wpływem działającego modulująco E1-M (mod), który „znakuje” nowopowstały DNA i wyłącza go z replikacji replikacja wegetatywna inicjowana jest przez wiązanie E1-R (rep) i E2 do ori i interakcję z DNA-polimerazą komórkową genom papillomawirusa może zintegrować się z genomem gospodarza, niekiedy w okolicy c-onc

32 Rodzina: Parvoviridae
Parvovirinae Rodzaj: Parvovirus Erythrovirus Dependovirus Densovirinae Rodzaj: Densovirus Iteravirus Contravirus Nagie, dwudziestościenne, nm. ssDNA, 4-6 kb, 2 główne geny - REP (kodujący funkcje niezbędne do transkrypcji i replikacji DNA) i CAP (kodujący niałka strukturalne); u niektórych członków rodziny występują dodatkowe ORFs

33 Enkapsydacji ulegają zarówno nici ssDNA „+” jak i „-”, z różną efektywnością
Densovirus kodują REP i CAP na komplementarnych niciach Wirusy autonomiczne mają ssDNA „-” - komplementarny do mRNA dependowirusy - AAV - ssDNA”+” lub”-”, do replikacji wymagają zakażenia helperem - adeno lub herpes

34 dependowirusy - AAV - pod nieobecność helpera DNA dostaje się do jądra ale ekspresja genów jest niewystarczająca dla uruchomienia transkrypcji z pośredniej formy dwuniciowej i DNA ulega integracji Wirusy autonomiczne replikują DNA z wytworzeniem pośredniej formy „dimer-duplex”