Virus struktur och replikation Flashcards
(44 cards)
1
Q
Hur är ett virion uppbyggt?
A
- En viruspartikel = ett virion
- Ett virion består av
- 1, Genomet (DNA eller RNA)
- 2, strukturella protein/enzymer som behövs för att initiera replikation i cellen
- 3, genom och strukturella protein omges av en kapsid
- 4, kapsiden kan vara naken eller omgivet av glykoprotein och membran (envelope)
- 5, VAP = viral attachment protein på ytan
2
Q
Vad kännetecknar virus genomet?
A
- Genomet kan vara DNA eller RNA
- DNA kan vara enkel eller dubbelsträngat, linjärt eller cirkulärt
- RNA kan vara segmenterat (med segment som kodar en eller flera gener), enkelsträngat plus sense (+) som mRNA eller negativt sense (-), dubbelsträngat plus och minus eller dubbelsträngat ambisense (med både plus och minus)
- Större genom = kodar fler protein = mer komplext virus
3
Q
Vilken betydelse har VAP för infektion?
A
- VAP = viral attachment protein finns på virionets yta
- VAP är protein som ankrar virionet på cellytan
- Genom att förstöra eller borttagande av VAP kan virionet inte infektera en cell
- Antikroppar mot VAP ger immunitet
4
Q
Hur är en kapsid uppbyggd?
A
- Kapsid = proteinskalet som omger virusgenomet hos virionet
- Kan vara 1, helical (snurrad) eller 2, icosahedral (fotboll)
- Utgörs av proteinenheter som pusslas ihop till en form
- Kan byggas 1, runt virusgenomet eller 2, som ett skal som virusgenomet placeras inuti
- Hos humana virus är alla helicala nukleokapsider membranklädda
- Alla negative sense RNA virus är membranklädda
- Icke assymetriska kapsider är komplexa och finns hos bakteriofager
- Ett naket kapsidvirus skyddas bara av kapsiden
- Hos ett membranförande virus kläs kapsiden av ett membran
5
Q
Vilka egenskaper har nakna kapsid virus?
A
- A, Frisätts från cellen genom att den lyserar
- B, Stabilt i miljön mot temperatur, syra, proteaser, uttorkning, vissa desinfektionsmedel
- Vilket innebär
- Stor smittspridning via ex damm, ytor
- Antikroppar kan utgöra tillräckligt skydd för immunitet
- Kan överleva i tarmen
- Kan vara resistenta mot desinfektionsmedel, vattenrening
6
Q
Vilka egenskaper har membranklädda virus?
A
- Alla (–) RNA virus är membranklädda!
- A, frisätts genom avknoppning eller lysering, modifierar cellens membran vid replikation
- B, instabilt i miljön, känsligt för upphettning, syra, uttorkning, desinfektionsmedel
- Vilket innebär
- Kräver fukt för att inte torka ut!
- Behöver inte döda cellen för att kunna spridas
- Framkallar hypersensitivitet och inflammation för immunpatogenes
- Kan kräva både antikroppar och cell medierat immunsvar för att ge immunitet
- Sprids oftast i kroppsvätskor och stora droppar ex droppsmitta, blod, vävnad
- Allt som förstör membranet kommer att skada viruset
- Överlever inte i tarmen
7
Q
Vilka egenskaper skiljer ett naket och ett membranklätt virus?
A
- Utnyttjande av värdcellen > nakna virus sprids genom lysering, membranklädda genom lysering eller avknoppning
- Immunsvar som krävs för skydd > för nakna virus kan antikroppar räcka, för membranklädda virus kan antikroppar och cellmedierat immunsvar krävas
- Överlevnadsförmåga i miljön
- Motståndskraft mot rengöringsmedel
- Smittvägar ex överleva i tarmen
8
Q
Vilka funktioner har matrixprotein och tegument?
A
- Matrixprotein = protein på insidan av virionets membran (membranklädda virus)
- Underlättar uppbyggnaden av kapsiden och membranet
- Tegument = mellanrummet mellan membranet och kapsiden (membranklädda virus)
- Innehåller enzymer, proteiner och ibland RNA som underlättar infektion av cellen
9
Q
Vilka är de olika stegen vid virusreplikation?
A
Tidig fas/Early phase
- Igenkänning av målcellen
- Vidhäftning till målcellen
- Penetration av cellmembranet
- Uncoating av genomet i cytoplasman (och transport till nucleus om nödvändigt)
Sen fas/Late phase
- Syntes av makromolekyler
a. Tidigt mRNA och syntes av icke strukturella protein, syntes av enzymer och nukleinsyrabindande protein
b. Replikation av genomet
c. Sent mRNA och syntes av strukterella protein
d. Posttranslationell modifiering av protein - Sammanfogande av virion
- Avknoppning av membranklädda virus
- Frisättning från cellen/lysering
10
Q
Hur binder ett virus till en målcell?
A
- En viruspartikel/ett virion binder till cellytan genom att VAP binder till cellytereceptorer
- VAP = viral attachment proteins
- För nakna kapsidvirus kan VAP vara en del av kapsiden eller ett protein som sticker ut från den
- För membranklädda virus är VAP specifika glykoproteiner
- Virala receptorer på celler kan vara proteiner eller kolhydrater som är delar av glykoproteiner eller glykolipider på cellytan
11
Q
Vad ger virus dess tropism?
A
- Interaktionen mellan en specifik VAP = viral attachment protein och den specifika cellytereceptor som den binder till
- Ett specifikt virus har en specifik VAP som binder till en specifik struktur hos en specifik celltyp
- Vävnadstropism > typ av cell
- Host range > värddjur
- Ex EBV har en begränsad tropism och host range eftersom att den är humanspecifik och endast infekterar B celler > pga VAP binder endast till C3d receptorn CR2 (CD21 komplementreceptorn) på humana B celler
12
Q
Hur tar sig viruset in i cellen?
A
- Efter binding mellan VAP och cellytereceptor
- Via receptormedierad endocytos > för nakna virus > som ett resultat av receptorbindning
- Via viropexis > för nakna virus > hydrofobiska delar av kapsiden blottas efter receptorbindning och kapsiden kan passera rakt igenom cellmembranet
- Via fusion av membran > för membranklädda virus > kan ske direkt eller från en endosom beroende på virus
13
Q
Hur frigörs virusgenomet från kapsiden?
A
- Hos membranklädda virus sker uncoating automatiskt när membranen fuserar
- Kapsiden hos nakna virus bryts ner genom att virionet hamnar i den sura miljön i en endosom eller lysosom > eller startas genom att enzymer frigörs från kapsiden vid receptorbindningen
- Uncoating måste ske för att frigöra virusets genom och för att replikation ska kunna initieras
14
Q
Vad kännetecknar virusreplikationen?
A
- Genomet transkriberas på olika sätt till ett fungerande mRNA som kan binda till cellens ribosomer och translateras av dem
- Hur transkriptionen till mRNA sker är beroende på virusgenomets struktur
15
Q
Vad kännetecknar allmänt replikation av DNA virus?
A
- DNA virusinfektioner är ofta kroniska eller latenta
- DNA virus genomet transporteras till cellkärnan och replikeras där (undantag poxvirus)
- Använder cellens egna mekanismer för transkription och bearbetning av mRNA (ex splicing)
- Använder cellens eget DNA dependent RNA polymerase II
- Tillverkar eget helikas
- Replikation begränsas av tillgång på RNA polymeras och nukleotider > replikation beroende av celltillväxt (naturlig eller framtvingad av viruset)
- Tidiga gener > transkriberas först > icke strukturella protein som ofta är DNA bindande inklusive viruskodade polymeraser
- Sena gener > transkriberas sist > strukturella proteiner som ofta krävs för att paketera virus och behövs inte före genomet är replikerat
16
Q
Hur replikerar DNA virus?
A
- 1, Virusgenomet kopieras av viralt DNA dependent RNA polymerase eller av cellens DNA dependent RNA polymerase II
- 2, Får en 3’ poly A tail och 5’ metylerad cap för att binda till ribosomen
- 3, Blir bortspliceat på introner
- 4, exporteras till cytoplasman som eukaryot mRNA
17
Q
Vad kännetecknar allmänt replikation av RNA virus?
A
- RNA virus måste ha alla egna enzym som krävs för transkription och replikation och processning
- MÅSTE koda för eget polymeras/RNA dependent RNA polymerase
- Cellen har ingen möjlighet att replikera RNA!
- RNA virus genom replikeras i cytoplasman (Undantag retrovirus och orthomyxovirus > replikeras i cellkärnan)
- RNA virus bär med egna enzym som kan placera 5’metylguanosine cap och 3’polyadenosine
- Strukturen på genomet avgör hur replikationen sker
- RNA virus muterar ofta
18
Q
Hur replikerar de olika virustyperna?
A
- DS DNA virus
- SS DNA virus
- (+) RNA
- (–) RNA
- DS RNA
- Retrovirus
19
Q
Vad kännetecknar replikation av DNA virus?
A
- Sker i cellkärnan (undantag poxvirus)
- Använder cellens mekanismer för replikation och bearbetning
- Viralt DNA replikeras av cellens DNA dependent RNA polymerase och bildar viralt mRNA som bearbetas och translateras
- Eller viralt DNA dependent RNA polymerase replikerar virala gener och bildar mRNA som bearbetas och translateras
20
Q
Hur startar replikation av DNA virus?
A
• Använder cellens mekanismer
• Transkription av DNA virusgenomet sker i cellkärnan (undantag poxvirus)
• Använder cellens polymeras och enzymer för att producera viralt mRNA
• Eller kodar för eget DNA dependent RNA polymeras och utnyttjar andra cellulära mekanismer för bearbetning
• Transkription startar vid ori i virala genomet som cellens DNA dependent RNA polymerase kan binda till
• Transkription av virala gener regleras av promotor och enhancers i det virala genomet
• Virala promotorer och enhancers liknar värdcellens för att kunna binda cellens polymeras och transkriptionsfaktorer
• Syntes av viralt DNA är semikonservativt
• DNA dependent RNA polymeras kräver en primer
Viruset kan koda för ett primase som tillverkar en primer (HSV)
Viruset kan koda för en RNA primer som tillverkas av ett cellulärt primase (HPV)
Viruset kan vara försett med en primer på terminalt protein (adenovirus)
Eller vikas dubbelt och primea sig själv (parvovirus)
21
Q
Hur påverkar storleken på viruset dess replikation?
A
- Stort virus = många gener = extra proteiner och enzymer = mer självständigt från cellen
- Litet virus = få gener = färre egna proteiner = mer beroende av cellen
- Ex parvovirus replikerar bara i växande celler
- Där transkriptionsfaktorer finns tillgängliga
- Komplexa/stora virus kan replikera i växande eller icke växande celler
- Komplexa DNA virus kodar sina egna transkriptionsaktivatorer > ökar/reglerar uttrycket av virala gener
- Ex HSV kodar för alfa-TIF protein > alfa-TIF bärs i virionet > alfa-TIF binder cellens transkriptionsaktiverings komplex Oct-1 > stimulerar transkription av IE gener
- HSV kodar även för scavaging enzymes som förser med nukleotider och eget DNA dependent RNA polymerase
- Ex HPV kodar för E6 och E7 som stimulerar tillväxt genom att blockera cellcykelhämmarna p53 och pRB
22
Q
Hur replikerar RNA virus?
Single strand postive sense +ssRNA
A
- Genomet består av mRNA = definitionen av positive sense
- Kan omedelbart börja translateras av ribosomer så fort det kommit in i cellen
- Det virala genomet är infektiöst i sig själv
- Kräver ingen bearbetning för att börja tillverka virala proteiner
- Ribosomerna tillverkar en lång polypeptid som klyvs i aktiva virala proteiner av cellulära proteaser
- RNA dependent RNA polymerase tillverkar en negativ kopia av plus sense genomet som fungerar som templat för nya genomkopior!
23
Q
Hur replikerar RNA virus?
Single strand negative sense -ssRNA
A
- Det negativa genomet är templat för tillverkning av mRNA
- Negative sense RNA är inte infektiöst i sig själv
- Ett färdigt RNA polymeras måste bäras in i cellen av virionet
- Associerat med genomet eller med kapsiden
- Polymeraset måste kunna tillverka ett positive sense RNA som kan användas som templat för en ny kopia av ett negative sense genom
24
Q
Hur replikerar Retrovirus?
A
- Omvänt transkriptas = transkriberar från RNA till DNA istället för från DNA till RNA!
- Retrovirus har ett positive sense genom
- Bär med sig i virionet två kopior av genomet, ett tRNA och RNA dependent DNA polymerase = reverse transcriptase
- tRNA används som primer för att transkribera ett komplementärt DNA till genomet = cDNA
- cDNA syntetiseras i cytoplasman och transporteras till cellkärnan
- Där integreras cDNA i värdcellens kromatin
- Promotorer på ändarna av det virala DNA stimulerar transkriptionen av det i cellen
- Fullängdare av RNA transkriptet fungerar som nya genom och individuella mRNA erhålls genom splicing av fullängds RNA
25
Hur replikerar dsRNA virus?
* dsRNA virus Reoviridae (rotavirus) naket
* Rotavirus har segmenterat dubbelsträngat RNA genom
* RNA polymeraset är en del av kapsidens kärna
* mRNA transkriberas från segmenten medan de ännu är inuti kapsiden
* negativa RNA segment fungerar som mallar för mRNA på samma sätt som negative sense single strand RNA
* positiva RNA segment/mRNA frisätts direkt i cytoplasman på värdcellen och styr proteinsyntes eller packas in i nya kapsider
* i de nya kapsiderna fungerar de som templat för RNA polymeraset som producerar motsvarande negative sense kopior av RNA och det blir dubbelsträngat för nästa cykel
26
Viktiga DNA virus?
* Parvovirus
* Polyomavirus
* Adenovirus
* Poxvirus
* Hepadnavirus (Hepatit B virus = HBV)
* Papillomvirus
* Herpesvirus
27
Vad är ett DNA virus?
* Ett virus som har ett genom uppbyggt av DNA
| * Kan var enkelsträngat SS = single stranded eller dubbelsträngat DS = double stranded
28
Hur replikeras DNA virus?
* Enligt det centrala dogmat för att replikera DNA
| * Behöver använda cellen
29
Vad är lika för alla virus?
* Translationen är lika för alla typer av virus!
* Saknar egna ribosomer
* Kan inte göra egna tRNA
* Måste använda cellens translationssystem
30
Vad krävs för att DNA virus ska kunna replikera?
* Måste ta sig in i kärnan!
| * Kan använda eget eller cellens polymeraser
31
Vad är särskilt med retrovirus?
* Har två faser
* Omvandlas via omvänt transkriptas
* Integreras i värdcellens genom
* Ser ut som en cellulär gen
* Transkriberas i värdcellen tsm med värdcellen
32
Hur ser DNAv livscykel ut?
| Vad innebär tidig och sen fas för virusreplikation?
* Tidig fas = tidiga gener = regulatoriska proteiner
* Omprogrammerar cellen
* Sluta egna proteiner/attackera virus/replikera eget DNA
* Sen fas = strukturella proteiner
* Stora mängder virusprotein krävs för att bilda kapsider till virus DNA
* Strukturella proteiner utgör kapsiderna
33
Vilka är problemen vid replikation för DNA virus?
1. Tillgång på replikationsfaktorer finns endast i S-fas
2. Multipla kopior från varje mall
3. Replikation av DNA-ändar
34
Hur undgår DNA virus replikationshinder?
Problem för DNA-virus:
1. Tillgång på replikationsfaktorer finns endast i S-fas
• Små virus med få gener inväntar S-fas och replikerar endast i växande celler (parvovirus) eller tvingar in cellen i S-fas för tillgång på replikationsfaktorer (papillomvirus, adenovirus)
• Stora virus med många gener har egna replikationsfaktorer och är relativt oberoende av cellulära faktorer (herpesvirus, poxvirus)
2. Multipla kopior från varje mall
• Genom att använda multipla replikationscykler
• DNA virus har egna helikas!
• De egna helikasen känner igen virusets ori/origin of replication
• Manipulerar cellens reparationssystem
3. Replikation av DNA-ändar
• A, genomet är cirkulärt
• B, använda primers
35
Hur kan virus replikera hela sitt genom?
* A, genomet är cirkulärt
* B, använda primers
* Genomet kan förekomma i cirkulär form i virionet/inuti kapseln eller anta en en cirkulär form inne i cellen
* Cirkulärt genom är ett skydd för viruset > linjärt DNA ser ut som skadat DNA > Cellen svarar på fria enkel och dubbelsträngar med virusförsvar
* Primers kan vara RNA-primers, DNA-primers eller protein-primers
* DNA-primers gör att strängen kan Loopa tillbaka på sig själv, primea sig själv
36
Vilka är transkriptionshindrena för DNA virus?
1. Tävla om cellens transkriptionsmaskineri
2. Reglera epigenetisk kontroll av viral och cellulär transkription
3. Uttnyttja genomet maximalt genom alternativ splitsning
37
Hur löser DNA virus transkriptionshinder?
Problem för DNA-virus:
1. Tävla om cellens transkriptionsmaskineri
• Genom att använda
• Starka viruspromotorer (Ex virala enhancers, polyomavirus, cellspecifika promotorer HBV)
• Virusproteiner som reglerar transkription (Ex modifiera/förstärka cellens TF, adenovirus, egna DNA-bindande TF, HSV)
• Stor mängd templat som uttitrerar repressorer
2. Reglera epigenetisk kontroll av viral och cellulär transkription
Ex EBV vars kromatin är uppackat/nerpackat beroende på latent eller lytisk infektion
3. Uttnyttja genomet maximalt genom alternativ splitsning
Ex HPV som har Två promotorer, två polyadenyleringsställen = två ”rundor” av genomet
Splitsning ger fler genprodukter från ett litet genom
38
Vilka är translationshindren DNA virus?
1. Tävla om cellens translationsmaskineri
| 2. Antiviralt försvar stänger ned translationen
39
Hur löser DNA virus transkriptionshinder?
Problem för virus:
1. Tävla om cellens translationsmaskineri
• Cap-oberoende translation av virus mRNA!
• Ex adenovirus kan blockera translationsinitiering av cellulära mRNA
• (Genom att Binda eIF4G och blockera Mnk1- fosforylering av eIF4)
2. Antiviralt försvar stänger ned translationen
• Stoppa translation är ett antiviralt försvar hos cellen
• PKR viktigt!
• Aktiverat PKR Stänger ner cap-beroende cellulär translation
• Genom att Fosforylerar eIF2a > Återladdning av GTP blockeras
• Så gott som alla virus kan hämma PKR
40
Vad är RNA virus?
* Virus vars genom utgörs av RNA
* RNA kan vara segmenterat (med segment som kodar en eller flera gener), enkelsträngat plus sense (+) som mRNA eller negativt sense (-), dubbelsträngat plus och minus eller dubbelsträngat ambisense (med både plus och minus)
41
Vad kännetecknar RNA virus?
* De flesta akuta viroser orsakas av RNA virus
* Endast retrovirus och hepatit C (HCV) kan orsaka persistenta infektioner hos immunokompetenta
* Kemiskt labila genom > kan inte förekomma latent
* Låg fidelity vid replikation > ingen mekanism för reparation av skadat RNA > hög mutationshastighet
* Stora viruspopulationer och hög mutationshastighet ger stor genetisk variation
42
Vilka är de viktiga familjerna av single stranded positive sense RNA virus?
* +ssRNA virus Picornaviridae (poliovirus, rhinovirus, enterovirus) naket
* +ssRNA virus Flaviviridae (gula febern, dengue, hepatit C, zika)
* +ssRNA Togaviridae (rubella/röda hund)
* +ssRNA Calicividridae (gastroenterit) naket
* +ssRNA Coronaviridae (luftvägsinfektion)
43
Vilka är de viktiga familjerna av single stranded negative sense RNA virus?
* –ssRNA Rhabdoviridae (lyssavirus > rabies)
* –ssRNA Filoviridae (ebola, marburg)
* –ssRNA Paramyxoviridae (morbillivirus > mässling)
Med segmenterade genom
• –ssRNA Orthomyxoviridae (influensavirus typ A, B, C)
• –ssRNA Bunyaviridae (hantavirus)
44
RNA-virus (förutom retrovirus) ger oftast akuta infektioner med ett snabbt förlopp. Vissa RNA-virus kan ge kroniska - men aldrig latenta infektioner. (3 p, del 2)
Förklara:
a) de cell- och molekylärbiologiska orsakerna bakom det akuta infektionsförloppet
b) avsaknaden av latens hos RNA virus.
