Replikation av virusnukleinsyra Flashcards
Baltimore klassificering av virus
Baltimore klassificering av virus
Klassificering av virus beror på deras genomtyp och hur de tillverkar mRNA
Positiva (+) och negativa (-) RNA strängar
Positiva (+) och negativa (-) RNA strängar
*Regelmässigt definieras mRNA som (+) sträng eftersom denna utgör mall för proteinsyntes
*RNA-strängar som kompletterar (+) strängar kallas negativa (−) strängar
Enligt det centrala dogmat
Replikation: Produktion av nya genom kopior (“identiska”)
Transkription: Produktion av ett messenger RNA (mRNA) som används som templat i translationen
Translation: Syntes av protein kodat av mRNA
Enligt det centrala dogmat, är flödet av genetisk information från DNA till RNA (genuttryck) och sedan från RNA till protein (proteinsyntes) en enkelriktad process.
Var i cellen replikeras virus?
Var i cellen replikeras virus?
Generellt:
- DNA virus (cellkärna)
- RNA virus (cytoplasma)
Undantag:
Poxvirus replikeras i cytoplasman
Orthomyxovirus replikeras i cellkärnan
DNA replikation
DNA replikation i speciella cellulära delar
Replikation center = plats i kärnan där virus DNA replikerar
Virala fabriker (“viral factories“) = plats i cytoplasma där virus DNA replikerar (T.ex. Poxvirus)
Virus strategi
Genetisk ekonomi
Virus strategi - Genetisk ekonomi: Innebär att virus använder cellulära maskinerier (enzymer etc)
Varför? Att inte bära på egna sparar utrymme och energi
Hur? Att reglera eller modifiera cellulära maskinerier att fokusera på virus produktion
Detta medför krav och begränsningar på det virala genomet:
DNA- och RNA-polymeras i celler
DNA- och RNA-polymeras i celler
Syntes av DNA och RNA är katalyserat av templat (mall)-beroende polymeras i celler
DNA-beroende DNA-polymeras syntetiserar DNA
DNA-beroende RNA-polymeras (3 typer) syntetiserar RNA
DNA- och RNA-polymeraser hos DNA-virus
DNA- och RNA-polymeraser hos DNA-virus
DNA-virus:
* Använder cellulär DNA-beroende DNA polymeras (T.ex. (SV40)) för att replikera DNA
* Kodar egen DNA-beroende DNA polymeras (T.ex. Poxvirus) för att replikera DNA
* Nästan alla DNA-virus använder cellulärt DNA-beronde RNA-polymeras för gen transkription.
Undantag: de absolut största DNA-virus (T.ex. Poxvirus, Mimivirus) kodar egen DNA- beroende RNA-polymeras
RNA-polymeraser hos RNA-virus
RNA-polymeraser hos RNA-virus
RNA-virus:
* Alla klassiska RNA-virus kodar för RNA-beroende RNA-polymerase för replikation och syntes av mRNA (T.ex. Picornavirus, Coronavirus, Influenzavirus)
Replikationsprocessen
Replikationsprocessen
Generellt
* Ett templat (mall) är nödvändigt för replikation
* En fullständig duplikation av templatet kräver en kontrollerad initiering
DNA-polymeras
* DNA-polymeraser behöver en primer för start av syntes
* Replikationsstart (Ori)-ställe där replikationen av DNA startar
* Många DNA-polymeraser bär på ett “proof-reading” exonukleas
RNA-polymeras
* De flesta RNA-polymeraser behöver inte en primer för att initiera syntes
(NB! undantag är RNA-polymeraser från picornavirus och influenzavirus)
*Inget RNA-polymeras har en “proof-reading” aktivitet
Replikationsstart
Replikationsstart (“Replication Origin“)
Ori (replikationsstart)-ställe på DNA där replikationen av DNA-strängar startar
Eftersackande sträng
Ledande sträng
Eftersackande sträng
Okontinuerlig DNA syntes
Ledande sträng
Kontinuerlig DNA syntes
DNA-virus
DNA-virus
- Kemiskt stabila genom, DNA kan underhållas i åratal
- DNA-replikation har hög noggrannhet (<10–8 fel per replikerat baspar (bp))
- Genomstorlek hos däggdjurs DNA-virus 4 kb - 200 kbp (pandora virus 2.7Mbp)
- Genexpression reglerat co- och post-transkriptionellt
- Infektioner är generellt persistenta/latenta, många gånger livslånga
Viral DNA replikation
2 mekanismer
Viral DNA replikation
2 mekanismer
* “replication fork” – kopierar båda strängarna vid en replikationsgaffel
* “strand displacement” – kopierar bara en sträng & den andra avfärdas och replikeras senare
Polyomavirus
Polyomavirus (SV40) DNA-replikation
Large T antigen
(Stora T-antigenet)
Virus DNA replikation med “replikationsgaffel” mekanism
Virus DNA replikation med “replikationsgaffel” mekanism
*SV40 (polyomavirus): definierat Ori, ett viralt protein (Large Tantigen)
*LT känner till 64-bp minimal origin
*LT binder som double hexamer till Ori
*LT har helikas-aktivitet & öppna dsDNA
*Cellulär RPA-protein binder till ssDNA strängar
*Replikation följer replikationgaffel mekanismen
LT= SV40 Large T antigen
RPA=replication protein A
dsDNA=double-stranded DNA
ssDNA=single-stranded DNA
Virus DNA-replikation med “strand displacement” mekanism
Virus DNA-replikation med “strand displacement” mekanism
Adenovirus
*Linjärt dsDNA
*Kodar för sin egen proteinprimer
- Replikering börjar i den linjära änden
*Viralt eget DNA-polymeras
Epstein-Barr Virus (EBV)
Epstein-Barr Virus (EBV)
*Herpesvirus, dsDNA, 172 kbp genom, infekterar B-celler
*EBV-infektion kan utvecklas till tumörsjukdomar (T.ex. Burkitts lymfom)
*Använder olika Ori i lytisk och latent infektion:
Lytiskt infektion=OriLyt
Latent infektion=OriP
Cell typ kontrollerade replikation
Cell typ kontrollerade replikation (T.ex. HPV)
*HPV infekterar hudens skivepitel (basal epithelial cells)
*”Uppehåller replikation”: (50-300 kopior/cell) in basala celler
*”Produktiv (vegetativ) replikation”: >1000 kopior/cell i differentierade hudepitelceller
3 replicative modes:
Establishment
Maintenance
Productive replication
DNA virus replikation & genuttryck
DNA virus replikation & genuttryck
- DNA virus-gener är indelade i tidiga (“EARLY”) och sena (“LATE”) gener
- Virus DNA replikation separerar uttrycket av “EARLY” och “LATE” gener
- “Early” gener: regulatoriska proteiner (transkriptionsfaktorer, replikationsfaktorer)
- “Late” gener: strukturella proteiner
RNA-virus
RNA-virus
- Kemiskt labila genom, halveringstid för RNA i celler är kort (dagar). Virala RNA-genom kan ej underhållas i ett latent stadie
- RNA-replikation har låg noggrannhet, >10–5 fel per replikerad nucleotid.
NB! Det finns ingen mekanism för lagning av skada på RNA - Enorm storlek av viruspopulationen samt låg noggrannhet vid replikation leder till hög genetisk diversitet (pseudovarianter)
- Genomstorlek av RNA-virus, <30 kb (katastrof pga replikationsfel)
- Genexpression av individuella gener är generellt oreglerad
NB! Infektionen ej organiserad i tidig och sen fas - Korta infektioner (Hepatit C Virus är ett viktigt undantag)
- Retrovirus orsakar persistenta infektioner pga. proviralt DNA
RNA-polymeraser hos RNA-virus
RNA-polymeraser hos RNA-virus
RNA-virus:
* Alla klassiska RNA-virus kodar för RNA-beroende RNA-polymerase för replikation och syntes av mRNA (T.ex. Influenzavirus, Rotavirus, Picornavirus, Coronavirus)
Genexpression och replikation hos +ssRNA virus
Genexpression och replikation hos +ssRNA virus (T.ex. Coronavirus, Picornavirus)
(+) stäng genomet genomgår replikation som resulterar (–) sträng Replikativt intermediat.
(–) sträng Replikativt intermediat i sin tur genomgår replikation som resulterar (+) sträng genom.
RNA-replikation av ett Picornavirus
RNA-replikation av ett Picornavirus
VPg är en protein-primer för RNA-syntes hos picornavirus
