PARAMYXOVIRUS - Sezione di Microbiologia

Facoltà di Medicina e ChirurgiaPARAMYXOVIRUSwww.microbiologia.unige.itProf. Oliviero E. VarnierSezione di Microbiologia dell’Università di GenovaSezione di Microbiologia – Dipartimento Interdisciplinare di Scienze Chirurgiche, di Microbiologia e dei Trapianti d’Organo (DISCMIT)RILEVANZA CLINICAI paramyxovirus sono i principali patogeni in pediatria, infatticomprendono gli agenti piú importanti delle infezioni respiratorie nei neonatie nei bambini (il virus respiratorio sinciziale e i virus parainfluenzali) e didue tra le malattie pediatriche piú comuni e contagiose (morbillo eparotite).Le infezioni respiratorie acute sono la causa di morte di 4 milioni e del 20-40% all’anno di ricovero ospedaliero di bambini di etá inferiore ai 5 anni(OMS).Tutti i membri della famiglia PARAMYXOVIRIDAE entrano attraversol’apparato respiratorio: i patogeni respiratori si replicano esclusivamentenell’epitelio respiratorio, mentre i virus del morbillo e della parotite causanomalattie sistemiche.Il virus della rosolia, che per le proprietà chimiche e fisiche è classificatoquale togavirus, epidemiologicamente si comporta come un paramyxovirus.21

CARATTESTICHE DEI PARAMYXOVIRUSLa famiglia Paramyxoviridae si divide in 3 generi:Paramyxovirus: Virus Parainfluenzali 1-4; Virus della ParotitePneumovirus: Virus Respiratorio Sinciziale (RSV)Morbillivirus:Morbillo; Virus del Cimurro3PROPRIETÁ DEI PARAMYXOVIRUSVirioneComposizioneGenomaProteinePericapsideReplicazioneCaratteristicheSferico, pleiomorfo, diametro di 150-300 nm, nucleocapsideelicoidale con un diametro di 18 nmRNA (1%), proteine (73%), lipidi (20%) e carboidrati (6%)RNA, singolo filamento, lineare, non-segmentato, polaritànegativa, 16-20 kb6 proteine strutturaliContiene una glicoproteina virale con attivitá emoagglutinante(H) e talvolta neuraminidasica (HN), e una glicoproteina difusione (F). Molto fragile.Citoplasma. I virioni gemmano dalla membrana plasmatica.Antigenicamente stabile; Virioni labili, ma altamente infettivi.42

DIFFERENZE TRA ORTHOMYXOVIRUS E PARAMYXOVIRUSProprietáMembriMalattieDimensioniGenomaRNA nel capsideTrascrizione RNAFusione cellulareGeneticaAntigeni1 genereInfluenzavirus:Influenza A, B, CInfluenza di tipo A, B e CSensibile alle RNasiNucleoEndosomaRiarrangiamento FrequenteVariazioni ElevateOrthomyxoviridaeVirione: 80-120 nm (altamente pleiomorfi)diametro del core: 9 nmRNA singolo filamento, 8 segmenti e polaritánegativaParamyxovirus:1. Virus parainflueanzali 1-42. Virus sendai (topo)3. Virus della parotite4. Virus della malattia di NewcastleMorbillivirus:1. Virus del morbillo2. Virus del cimurro (cane)Pneumovirus:Virus Respiratorio Sinciziale (RSV)Infezioni parainfluenzali 1-4, malattia respiratoriasinciziale, parotite e morbilloVirione: 125-250 nm, (poco pleiomorfi) diametrodel core: 18 nmRNA singolo filamento, non segmentato e polaritánegativaResistente alle RnasiCitoplasmaMembrana plasmaticaRiarrangiamento RaroVariazioni MinimeParamyxoviridae5MORFOLOGIA 1I paramyxovirus sono i componenti maggiormente pleiomorfi della famigliaparamyxoviridae;la loro forma è sferica, hanno un diametro è di circa 125-250 nm.Sono provvisti di pericapside, nel quale sono presenti porzioni diglicoproteine superficiali che svolgono il ruolo di attacco e fusione allacellula ospite.Il pericapside è molto fragile, rendendo le particelle virali labili e facilmenteinattivabili da agenti chimici e fisici.63

MORFOLOGIA 2I paramyxovirus sono composti di sei proteine strutturali, analoghe aquelle del virus dell’influenza.Tre proteine sono complessate con l’RNA virale: la nucleoproteina NPforma il nucleocapside a simmetria elicoidale del diametro di 18 nm ed éla proteina interna maggiormente rappresentata.Le proteine P ed L sono probabilmente coinvolte nell’attivitàpolimerasica della trascrizione e della replicazione dell’RNA virale.Tre proteine partecipano alla formazione del pericapside: la proteinadella matrice M si trova sul lato interno del pericapside, presenta affinitàper le proteine NP e per le glicoproteine di superficie e ha una funzioneimportante nell’assemblaggio del virione.7MORFOLOGIA 3Il nucleocapside è circondato da un rivestimento lipidico, che si presentacome borchiato da spine di 10 nm costituite da due diverseglicoproteine di transmembrana, che non sono prominenti come nelvirus influenzale.L’attività di queste glicoproteine superficiali distingue i tre diversi generidella famiglia dei paramyxoviridae.La glicoproteina HN può avere sia attività emoagglutinante cheneuroaminidasica ed è responsabile dell'adesione alla cellula ospite.Nel virione maturo è assemblata in un tetramero. La glicoproteina Fmedia la fusione delle membrane e l'attività emolisinica.84

SCHEMA DEL VIRIONE DEI PARAMYXOVIRUS9GENOMA 1Il genoma dei paramixovirus èun RNA lineare, a singolo filamento,a polarità negativa, conun peso molecolare di 5-7.000kD, formato da circa 15.000 nucleotidi,con una variabilità dell'ordinedel centinaio nelle diversespecie (es. Newcastle virus:15.156; RSV :15.222; virus parainfluenzaletipo 3: 15.463; virusmorbillo: 15.892).105

GENOMA 2Il genoma non è segmentato e quindi non presenta frequenti riarrangiamenti.Ogni membro del gruppo paramyxovirus è antigenicamentestabile.I genomi dei paramixovirus sono trascritti da un singolo promotoreall'estremità 3’ e contengono i geni per le proteine strutturali.I 6 geni sono arrangiati linearmente e separati da sequenze ripetute, daun segnale di poliadenilazione alla fine del gene, e dalla sequenza GAAintergenica seguita da un segnale di inizio di traduzione all'inizio del genesuccessivo.Sono inoltre presenti, in maniera variabile, anche geni non strutturali, lecui funzioni sono sconosciute.11SCHEMA DEL GENOMA DEI PARAMYXOVIRUSLa ribonucleoproteina elicoidale dei paramyxovirus126

GENOMA 3il genoma del pneumovirus umano RSV è una sequenza lineare di 10geni, che presenta una sovrapposizione alla giunzione del gene M22con il gene L;vi sono inoltre due geni 1C e 1B che specificano per proteine nonstrutturali, localizzati tra il gene N e il sito promotore;il genoma del virus parainfluenzale e del virus del morbillo presentanosolo sei o sette geni; il gene P include al suo interno il gene dellaproteina non strutturale C.13PROTEINE DEI PARAMYXOVIRUSHNresponsabile (antirecettore) dell'attacco del virus ai recettori delle cellule sensibili;attività emoagglutinante + neuraminidasica (paramyxovirus);HGpriva di attività neuraminidasica (morbillivirus);nessuna attività (pneumovirus), si lega a recettori cellulari diversi dall'acido sialico, chenon sono presenti sulla superficie dei globuli rossi, per cui questi virus sono sprovvistidi attività emoagglutinante;FMNPL e Pconsiste di 2 subunità (F1 + F2), legate da ponti disolfuro, responsabili della fusionecellulare (fusogena) e dell'attività emolitica.si trova nella superficie interna del pericapside (matrice) e, probabilmente, intervienenella regolazione del processo maturativo virale.nucleoproteina; protezione dell'RNA genomico.attività RNA-polimerasica.147

VARIABILITÁ NUCLEOTIDICA DEI PARAMYXOVIRUS15REPLICAZIONE 1Tutte le fasi della replicazione (16-24 ore) hanno luogo nel citoplasmaanche se la strategia replicativa è simile a quella dell'influenza. Laproduzione di nucleocapsidi in eccesso è responsabile della presenza dicaratteristici corpi inclusi. La formazione di sincizi è assai frequente.La prima fase dell’infezione è l’adsorbimento del virus alla cellula bersaglio,mediato dalla proteina HN del virus parainfluenzale o dalla proteina H delvirus del morbillo o dalla proteina G dei pneumovirus.Successivamente il virus penetra all’interno della cellula con un processomediato dalla proteina F1, che viene sintetizzata ed espressa comeprecursore F0 e, solo al momento dell’infezione, il precursore viene clivatoda proteasi prodotte dalla cellula bersaglio, in subunità (F1e F2) unite da unponte disolfuro.La proteina F1 espone un dominio idrofobico amino-terminale, che puòcausare sia la fusione del pericapside con la membrana cellulare sia laformazione di sincizi cellulari.168

REPLICAZIONE 2La prima necessità dei paramyxovirus, che hanno un genoma ad RNA apolarità negativa, è di trascrivere il proprio genoma che deve svolgere ladoppia funzione di stampo sia per la trascrizione dei messaggeri, sia per lapropria replicazione.La trascrizione avviene nel citoplasma, mediata da una RNA-polimerasiRNA-dipendente associata al virione, che è probabilmente un prodotto delgene L.Gli mRNA prodotti sono monocistronici. La sequenza lineare dei geni ètrascritta con una frequenza decrescente con l’aumentare della distanza dalsito del promotore ed infatti la maggior parte di trascritti di una cellulainfettata è del gene NP, localizzato all’estremità 3’ del genoma.17REPLICAZIONE 3La sintesi delle proteine avviene nel citoplasma, mentre le glicoproteinevengono sintetizzate e glicosilate secondo la sequenza secretoria.Il complesso proteico della polimerasi virale (probabilmente P+L) èresponsabile anche della replicazione e, ignorando i segnali di stop traun gene e l’altro, sintetizza uno stampo di RNA a polarità positiva, da cuivengono copiati i genomi per la progenie.In questo processo, è sorprendente che le proteine esponganovariazioni antigeniche minime, dopo lunghi periodi di tempo; unapossibile spiegazione è che tutti gli amminoacidi, che formano lastruttura primaria delle glicoproteine di membrana, siano coinvolti in unruolo strutturale o funzionale, lasciando pochissime possibilità dimutazioni che non provochino la perdita di funzionalità.189

SCHEMA DELLA TRADUZIONE DEI PARAMYXOVIRUSI precursori del nucleocapside sonoprodotti in largo eccesso:parte di questi migrano in siti dellamembrana dove, per mezzo dellaproteina M, si compattano con HN eF0;il resto forma i caratteristici corpi diinclusione intracitoplasmatici nellacellula bersaglio.I virus completi terminano il loro ciclodi replicazione gemmando19CICLO REPLICATIVO DEI PARAMYXOVIRUS2010

ADSORBIMENTO DEI PARAMYXOVIRUS AI RECETTORI CELLULARI2111