3/4/2015

1

VIRUSOLOGIEVirusologia = ştiinţa care studiază virusurile şi afecţiunile provocate de aceştia.

Virus (latina) : otrava

« Viruses are packages of genes and genetic elements

with millenia of biological experience »(Walter Doerfler, 1994)

Anul Evenimentul

1885 L. Pasteur experimentează cu vaccinul antirabic. Folosește pentru prima oară termenul virus pentru a descrie agentul

1886 Mayer demonstrează infectivitatea VirTutMoz (virusul mozaicul tutunului)

1892 Dmitri Ivanovski arată că extractele de la plantele bolnave puteau transmite boala la alte plante folosind filtre ceramice destul de fine ca să rețină chiar și cele mai mici bacterii. Astfel, el primul face diferența dintre viruși și alți agenți de îmbolnăvire, precum bacteriile, punând bazele virologiei

1898 Martinus Beijenerinick confirmă și extinde teoria lui Ivanovski

1900 Walter Reed arată că frigurile galbene sunt transmise de țânțari, demonstrând că virușii pot fi transmiși prin intermediul altor organisme

1908 Karl Landsteiner și Erwin Popper arată că poliomelita este cauzată de un virus, demonstrând că virușii pot afecta și oamenii

1911 Francis Peyton Rous arată că un virus cauzează cancer la găini, demonstrând că unele forme ale cancerului poate fi cauzat de viruși

1917 Felix d'Herelle descoperă virușii, ce infectează bacteriile și propune termenul de bacteriofag

1933 Izolarea virusului gripei umane de către Smith și Andrewes

1938 Teste asupra vaccinului frigurilor galbene făcut de Max Theiler arată succes

1940 Helmuth Ruska, folosind un microscop electronic, vizualizează direct virusul pentru prima oară

1949 John Enders, Thomas Weller și Frederick Robbinds au crescut poliovirus in vitro folosind o cultură de țesut uman. Metoda lor este folosită la izolarea virușilor

1963 Baruch Blumberg descoperă virusul hepatitei B, descoperind mai apoi un vaccin eficient împotriva acestui virus și, după părerea unor cercetători, primul vaccin anticancerigen (cancer al ficatului)

1967 Theodor Diener descoperă viroidul

1972 Paul Berg prima moleculă recombinantă ADN

1979 Variola este declarată eradicată

1981 SIDA este depistată

1983 Luc Montaigner și Robert Gallo descoperă virusul HIV, agent cauzator al SIDA

1989 Virusul hepatitei C este identificat

3/4/2015

2

Originea virusurilor

• Ipoteza Green-Laidlaw– Virus = reprezentanti degenerati al microorganismelor

de talie mai mare

• Ipoteza de origine prebiotica– Vestigii ale vechii lumi prebiotice sau precelulare

– Virusurile ARN

• Ipoteza de origine endogena– Elemente genetice ”scapate” din celule– Virus ADN

Importanța practică

• 50% din bolile infecţioase/om = viroze

• 10% din viaţa unui om = viroze ( din 70 ani= 7 ani)

• Epidemia = extinderea unei boli contagioase într-un timp scurt, prin contaminare, la un număr mare de persoane dintr-o localitate, regiune.

• Pandemia = o epidemie care se extinde pe un teritoriu foarte mare, într-o țară, în mai multe țări sau continente.– În decursul istoriei omenirii multe boli infecțioase au provocat

pandemii, unele cu consecințe devastatoare: ciuma, variola, tifosul, holera, febra galbenă, tuberculoza, gripa.

3/4/2015

3

TRASATURA VIRUS BACTERIE

Tip de organizare Acelular Celular

Unit. Morfo-fiziologică Virionul Celula bacteriană

Stări posibile de

existenţăVirion- infecţios maturVirus vegetativ- genom liber intracelularProvirus – genom integrat în genomul gazdă

Celula bact. ( vegetativa )Sporul bact. ( facultativ )

Structura Internă Genom + Capsida Complexă

Simetria la nivel molecular Constanta- tip helicat, icozaedric, mixta Absenta

Structurăchimică

Ac. nucleici ADN sau ARN ADN (genom); ARN t, m , r ( citoplasma )

Proteine Nr. fix Nr. variabil

Glucide Absente Prez. constant

Echip.de

biosinteza-catab.

Absent Prez. constant

ProprietăţiBiologice

Prod. Energ. Absent Prez. constant

Sinteza indep. Absent Prez. constant

Capacit. creştere Absent Prez. constant

Capacit. diviziune Absent Prez. constant

Reproducere Replicare- în celula gazda vie Prez. constant

Utilizarea structurilor gazdei in

cursul parazitismului

DA Sistem enzimatic/ARNt/Ribozomii NU

Parazitism absolut Constant obligat Absent

CARACTERE DISCRIMINATORII (Zarnea, 1983)

Particularităţile virusurilor• Particule de dimensiuni foarte mici (18-400nm), vizibile doar cu

microscopul electronic

• Posedă un singur tip de acid nucleic: AND sau ARN (monocatenar = m.c. sau bicatenar = dublu catenar = d.c)

• Sunt paraziţi intracelulari obligatorii

• Lipsite de enzime proprii

• Înmulţirea virusurilor = replicare

• Prezinta specificitate = fiecare virus provoacă o anumită boală

• Fiecare virus prezintă o structură anitigenică specifică (omul şi animalele infectate cu un virus produc anticorpi specifici, iar imunitatea dobândită este solidă şi de lungă durată)

• Virusurile sunt insensibile la antibioticile uzuale

3/4/2015

4

Dimensiunile virusurilor• Extrem de mici:

– 18 – 30 nm (Parvoviridae, Picornaviridae)• parvovirus

– 40 – 80 nm• rotavirus, v. rubeolei, v. hepatitei B, v. hepatitei C

– 90 – 200 nm• v. herpetic, v. rujeolei, v. respirator, v. rabic

– 300 - 450 nm (Poxviridae)• v. variolic

– peste 900 nm lungime, diametru 80 nm (Filoviridae)

3/4/2015

5

• VIRION- infecțios matur

• VIRUS VEGETATIV – particula virală aflată în celulă, deficitară în unele aspecte ale replicării, lipsit de capsidă.

• PROVIRUS – genom viral integrat încromozomul celulei gazdă,

multiplicându-se sincron cu acesta.

Morfologia virusurilor– sferic

• v.gripal, v.herpetic, adenovirus, v. polio

– cilindric, bastonaş• v. mozaicului tutunului, fagi

– paralelipiped• v. variolic, v. vaccinia

– cartuş• v. rabic

– filamentos• v. Ebola

– sferic cu coadă• bacteriofag

3/4/2015

6

Arhitectura moleculara a virsurilor (simetrie)

1. Helicata (VMT; virus gripal) - rotatie pe 1 ax

2. Icozaedrica

- contur hexagonal

3. Binara- Corpul= icozaedric

- Coada= helicoidală

Structura virsurilorI. genom viral (acidul nucleic)II. capsida

III. inveliş viral (anvelopa)

3/4/2015

7

GENOMUL VIRAL• este alcătuit dintr-o moleculă de acid nucleic viral

– ARN = RIBOVIRUSURI

– ADN = DEZOXIRIBOVIRUSURI

• poartă informaţia genetică necesară replicării

• determină capacitatea infectivă a virusului

• Este capabilă de autoreplicare în absenţa celorlalţi constituenţi virali– Excepţie ARN viral izolat, m.c., sens negativ (virusuri cu genom

divizat – orthomyxovirus)

MĂRIMEA GENOMULUI VIRAL

• apreciată in funcţie de:– unitatea de masă moleculară – DALTON– nr. de nucleotide sau perechi de nucleotide

din structurile mono- sau bicatenare –KILOBAZA

• Dalton – unitate de măsură egală cu 10.000 pe scara greutăţilor atomice

– (1 Da = 1,660 538 86 (28)×10-27 kg)

• Kilobaza – unitate egală cu:– 1.000 nucleotide pt str. monocatenare (kb)– 1.000 perechi de nucleotide pt. str.

bicatenare (kbp)

3/4/2015

8

• greutatea moleculară– 1,5 x 106 Da – Parvovirus– 15 x 106 Da – Poxvirus

• numărul de nucleotide– 5-7 kb – Papovavirus– 231 kbp – Herpesvirus

• compoziţia in baze azotate este diferită de la o familie la alta

• nr. de gene cuprins in genom

– 9 structuri genice – HIV– 12 structuri genice - v. gripal– 240 structuri genice - v. vaccinia

• nr. de proteine codificate dependent de

mărimea genomului

– 250 proteine - v. vaccinia– 200 proteine - v. herpetic– 2 – 6 proteine -Parvoviridae– 4 proteine - Picornavirus

3/4/2015

9

Capsida• complex de structuri proteice care îmbracă acidul nucleic

viral

• arhitectură şi compoziţie specifice fiecărui tip viral• capsomera este unitatea morfologică a capsidei virale

• Funcțiile capsidei:

– protejează genomul de acţiunea factorilor externi, de nucleazele celulare;

– asigură forma virionului;

– fixează virionii nuzi de receptorii celulari specifici;

– subunităţile structurale ale capsidei sunt antigene care induc formarea şi reacţionează cu anticorpii neutralizanţi.

3/4/2015

10

Învelișul viral

• Peplos = anvelopă + înveliș extern

• derivă din membranele celulei gazdă: – din membrana plasmatică

• v. gripal, • v. paragripal, • retrovirusuri

– din membrana nucleară• herpesvirus

Rolul învelișului viral:– protejează nucleocapsida;

– intervine în iniţierea ciclului infectant prin recunoaşterea şi ataşarea v. de receptorii celulari;

– intervine în procesul de asamblare a noilor particule virale;

– intervine în activităţi specific virale (hemaglutinare, hemadsorbţie, hemoliză, fuziunea membranelor celulare);

3/4/2015

11

• Structuri derivate din celula gazdă:– dublu strat lipidic constituit, in proporţii diferite,de

fosfolipide, colesterol, glicolipide

• Structuri proprii virale:

– Proteina M (matrix)

– Spiculi: • Hemaglutinine• Neuraminidaze• Profactori de fuziune

Structuri ale învelișului viral

Proteina M (matrix)

• prezentă la toate v. invelite (excepţie =

bunyavirus)

• situată pe faţa internă a invelişului viral

• Funcţii:– menţine integritatea invelişului viral;– rol in asamblarea virionilor şi eliberarea lor prin

inmugurire;– implicată in transportul ionilor de H

3/4/2015

12

Spiculii• de natură glicoproteică

• pe suprafaţa invelişului viral

• In structura lor au fost identificate 3 zone:– Zona de ancorare, situată pe faţa internă a invelişului

viral, de natură peptidică;– Zona medie care străbate stratul bilipidic al invelişului

extern, formată din lanţuri polipeptidice;– Zona externă, situată deasupra invelişului extern,

alcătuită din glicolipide.

HIV• HIV = Human Immunodeficiency Virus

= (Virusul Imunodeficienței Umane).

• acest termen denumește două virusuri înrudite, din categoria retrovirusurilor, HIV-1 și HIV-2– Retrovirusurilor = nu pot fi îndepărtat complet din

organism, au capacitatea de a-și înscrie codul în codul genetic al celulei gazdă.

• cauzează la om sindromul imunodeficienței dobândite (SIDA). O infectare cu HIV duce după o perioadă lungă de incubare, de ani, chiar zeci de ani, la declanșarea bolii SIDA.

Notă: Retrovirusurile sunt virusuri caracterizate prin existența în cadrul ciclului replicativ a unei etape de reverstranscriere a genomului ARN viral în ADN, fenomen posibil datorită existenței enzimei reverstranscriptza. Se estimează că aproximativ 8% din genomul uman e reprezentat de cod genetic provenit de la retrovirusuri

3/4/2015

13

Virus hepatita C

• virus de tip ARN • Provoaca ciroza ficatului• Prezintă 7 genotipuri• Nu există vaccin