1. VĪRUSU UN ĀRPUSHROMOSOMU ELEMENTU GRUPAS Retrovīrusi un Hepadnavīrusi
VIRUSOLOĢIJA
(VĪRUSI UN ĀRPUSHROMOSOMU ĢENĒTISKIE ELEMENTI)
VĪRUSU UN ĀRPUSHROMOSOMU ELEMENTU GRUPAS
Retrovīrusi un Hepadnavīrusi
Ļaundabīgie audzēji

2. ds RNS vīrusi Retrovīrusi / Retroviridae
Kopējais raksturojums
Dzīvnieku vīrusi
B tips
C tips
D tips; HTLV un BLV
Lentivīrusi
Spumavīrusi

3. ds RNS vīrusi
Kopējais raksturojums
Reovīrusi
Totivīrusi

4. ds RNS vīrusu kopējais raksturojums
dsRNS vīrusu saimnieku loks:
Baktērijas (apvalku saturoši bakteriofāgi: Cystoviridae,);
Dzīvnieki, augi un kukaiņi (Reoviridae);
Mugurklaulnieki un bezmugurkaulnieki (Birnaviridae);
Sēnes un vienšūņi, varbūt arī kukaiņi (Totiviridae);
Sēnes (Partitiviridae)
Augi ( Cryptovirus, Partitiviridae) infekcija tikai ar sēklu vai putekšņu palīdzību

5. RNS izmēri un forma:
Partitiviridae kb; lineāra, divkomponentu;
Birnaviridae - 6 kb; lineāra, divkomponentu;
Totiviridae kb; lineāra, vienkomponenta;
Cystoviridae -13 kb; lineāra, trīskomponentu;
Reovirdae kb lineāra, daudzkomponentu (10 -12)

6. Replikācija
Visu ds RNA vīrusu replikācijai notiek konservatīvi, vīrusu RNA transkriptāze (RNA-Tr) transkribē ds RNA par mRNA, kura kodē proteīnu sintēzi un kalpo par matricu otrā RNA pavediena sintēzei.
Replikācija notiek citoplazmā

7. Raugu vīruss ScV L-A; killer-faktori
Dz.: Totiviridae
Raugu vīruss ScV L-A; killer-faktori
The L-A dsRNA virus of the yeast Saccharomyces cerevisiae has a single 4.6 kb genomic segment that encodes its major coat protein, Gag (76 kDa) and a Gag-Pol fusion protein (180 kDa) formed by a -1 ribosomal frameshift. L-A can support the replication and encapsidation in separate viral particles of any of several satellite dsRNAs, called M dsRNAs, each of which encodes a secreted protein toxin (the killer toxin) and immunity to that toxin. L-A and M are transmitted from cell to cell by the cytoplasmic mixing that occurs in the process of mating. Neither is naturally released from the cell or enters cells by other mechanisms, but the high frequency of yeast mating in nature results in the wide distribution of these viruses in natural isolates. Moreover, the structural and functional similarities with dsRNA viruses of mammals has made it useful to consider these entities as viruses

8. Raugu vektori: in vivo fermentu selekcija
Dz.: Totiviridae
Raugu vektori: in vivo fermentu selekcija

9. Dz.: Reoviridae
Respiratory entheric ophran. Ikosaedriska simetrija, diam nm, divslāņu kapsīds bez apvalka, poliedri (Cypovirus )
Ģ.Ģ.: Orthoreovirus (īstais) pilienu un gastrointestinālā pārnese, pamatā respiratorās infekcijas, retāk - enterīti jaundzimušajiem.
2 seroloģiskās grupas - zīdītāju un putnu.

10. Orbivirus, (orbis - gredzens, morfoloģija) pārnese ar kukaiņu starpniecību, inaparentas līdz letālas infekcijas, drudži, hemorāģiskie drudži
Bluetongue virus – 10 fragmenti, divslāņu kapsīds, pārnēsā odi, inficē aitas
Rotavirus, (ritenis) grūti kultivējami in vitro, gastrointestinālā pārnese, diarejas
Coltivirus, (Colorado tick fever) ērču vektori, druži, var būt komplikācijas - nekrozes, leikopēnija
Aquareovirus, zivīs, gliemjos; sincītiju veidošana, zema patogenitāte

11. Fijivirus, augos, floēmas hipertrofija (audzēji), kukaiņos nav izteiktas patoģenēzes
Phytoreovirus, augos, kukaiņu pārnesēji (lapu sprīžmeši), daudzas divdīgļlapju dz., graudzāles
Oryzavirus, Graudzālēs, floēmas hipertrofija, kukaiņu pārnesēji, morfoloģija atšķīrīga no fitoreovīrusiem - izteiktas virsmas projekcijas
Cypovirus, (cytoplasmatic polyhedrosis) kukaiņi, plašs sugu sastāvs, 12 serotipi, var veidot poliedrus, hroniskas infekcijas, zema kūniņu mirstība

12. Reovīrusu daudzveidība

13. dsRNA bacteriophage φ6 (larifāns)
Bacteriophage φ6 is a member of the Cystoviridae family. It infects Pseudomonas bacteria (typically plant-pathogenic P. syringae). It has a three-part, segmented, double-stranded RNA genome, totalling ~13.5 kb in length. f6 and its relatives have a lipid membrane around their nucleocapsid, a rare trait among bacteriphages. It is a lytic phage, though under certain circumstances has been observed to display a delay in lysis which may be described as a "carrier state".
L. Mindich
Microbiol. Mol. Biol. Rev 1999, 63(1):149. . 

14. Larifāns – fāga f6 RNS saturošs interferona stimulators
Dr. Guna Feldmane

15. Rigvir – enterovīrusa (Picornaviridae) ECHO-7 preparāts – onkolītiskas, imūnstimulējošas īpašības
Dr. Aina Muceniece ( )

16. Retrovīrusu kopējais raksturojums
Saimnieku loks:
Hordata: Mammalia; Aves; dažāds, visumā šaurs saimnieku loks

17. Retrovīrusu kopējais raksturojums
Retrovīrusu morfoloģija:
Virionu diametrs ap 100 nm, ārējā membrānas apvalkā ietverts ikosaedrisks vai konusveida nukleokapsīds.
Raksturīgs virionu peldošais blīvums = 1,16
Vīrusa virsmas projekciju lielumu un nukleokapsīda novietojumu virionā izmanto klasifikācijai.
Vironu sastāvā ir fermenti: revertāze, integrāze, proteāze.

18. Retrovīrusu kopējais raksturojums
Replikācija
Replikācija notiek pēc tam, kad vīruss integrējis DNS kopiju šūnas genomā, tikai dalošās šūnās.
Ārejās membrānas un matriksa proteīni savācas šūnas membrānā, pie tās migrē nenobriedis nukleokapsīds.
Vīruss nelizē šūnas, bieži pat stimulē dalīšanos. Izkļūst no šūnas pumpurojoties.
Vīrusu proteāzēm ir svarīga virionu nobriešanā.

19. Retrovīrusu morfoloģijas tipi

20. Retrovīrusu kopējais raksturojums
RNS izmēri un uzbūve:
Virioni satur divas kopijas vienpavediena (+) RNS kā arī replikācijā nepieciešamu, vīrusa grupas specifisku tRNS. Genomiskās RNS garums kb.
Kodē vismaz trīs gēnu grupas, kuras tiek ekspresētas, veidojot proteīnus.
RNS netiek izmantota par mRNS, bet ar revertāzes palīdzību pārveidota DNS kopijā, kas integrējas saimniekšūnas genomā.
RNS raksturīgi īsi galu atkārtojumi (R), kuri veidojot DNS kopiju nokļūst garo galu atkārtojumu (LTR) sastāvā (U3-R-U5)

21. Retrovīrusu sistemātika

22. Retrovīrusu morfoloģijas tipiB C D C C D

23. Retrovīrusu morfoloģija

24. Retrovīrusu genoma struktūra
(+) RNS struktūra
CAP – mRNS 5’-gala modifikācija; R – sekvences atkārtojumi; U – nekodējošās secības; PBS – praimera piesaistes rajons; Leader – mRNS struktūras nekodējošā daļa; gag – grupas specifiskais antigēns, viriona kapsīda; pol – polimerāze; env – apvalka proteīni; PPT – polipurīnu rajons; A(n) – mRNS 3’-gala modifikācija

25. Retrovīrusu revertāze

26. Retrovīrusu genoma struktūra

27. Retrovīrusu atgriezeniskā transkripcija, LTR sintēze

28. Retrovīrusu atgriezeniskā transkripcija, LTR sintēze

29. Retrovīrusu atgriezeniskā transkripcija, LTR sintēze

30. Retrovīrusu atgriezeniskā transkripcija, LTR sintēze

31. Retrovīrusu atgriezeniskā transkripcija, LTR sintēze
Provīruss

32. Retrovīrusu atgriezeniskā transkripcija, LTR sintēze
tRNS
RNS
DNS
RNS
DNS
RNS
tRNS
DNS
RNS
Provīrusa formas šūnā
DNS
RNS
DNS
RNS
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS

33. Retrovīrusu replikācijas cikls

34. Retrovīrusu provīrusa integrācija
Integrācijas procesā provīruss zaudē dažus (1-2) galu nukleotīdus, TG un CA dinukleotīds atrodams visos integrēto vīrusu genomu galos
Integrācijas vietai šūnā nav specifiskas nukleotīdu secības. Integrācijas vietā 4 – 6 šūnas nukleotīdi veido invertētu atkārtojumu
pēc:

35. Retrovīrusu genoma transkriptu splaisings un proteīnu sintēze
ribosomas pārvietošana nolasīšanas secībā
AUG
bicistroniska mRNS, nesplaisēts variants
AUG
monocistroniska mRNS, vienkāršs splaisings
AUG
monocistroniska mRNS, vienkāršs splaisings
pirmā iniciācijas kodona caurlasīšana
AUG
AUG
AUG
bicistroniska mRNS, vienkāršs splaisings
AUG
monocistroniska mRNS, divkāršs splaisings
pirmā iniciācijas kodona caurlasīšana
AUG
AUG
bicistroniska mRNS, divkāršs splaisings

36. Ribosomas pārvietošana (buksēšana) nolasīšanas secībā
Aizķeroties mRNS otrējās struktūras veidotā cilpā, ribosoma tiek pārvietota uz (-1) nolasīšanas secību
Terminācijas supresija (kā Qb)

37. Dz.: Retroviridae
Ģ.: Alpharetrovirus
ALV - endogēnie provīrusi
Morfoloģija: intracisternālās daļiņas, nav virsmas peplomeru dzelkšņu; blīvs ikosaedrisks kors viriona centrā.
ALV, RSV, īss genoms kb (gag/pro/ pol)- (env)

38. Intracisternālās daļiņas jeb A tips

39. Endogēno retrovīrusu aktivācija un pārnese, sugu specifiskums
Ekotropi – inficē tikai savu sugu
Ksenotropi – inficē tikai citu sugu
Amfotropi – gan to pašu, gan svešu sugu
R.A.Weiss, Retrovirology, 2006, 3: 67

40. Dz.: Retroviridae
Ģ.: Betaretrovirus
MMTV + endogēnie provīrusi
Morfoloģija: izteikti virsmas peplomeru dzelkšņi; blīvs, nobīdīts ikosaedrisks kors.
RNA ~ 10 kb, LTR ~ 1300 b (U3 ~1200; R 15; U5 ~ 120); tRNA - Lys
Genoms: (gag/pro)-(pol)-(env)

41. Dz.: Retroviridae
Ģ.: Gammaretrovirus
MLV + daudzi peļu, pērtiķu, grauzēju vīrusi un endogēnie vīrusi
3 serotipi: (onko; retikuloendotelioze; rāpuļu)
Morfoloģija: nav virsmas peplomeru dzelkšņu; blīvs ikosaedrisks kors viriona centrā.
RNA ~ 8.3 kb, LTR ~ 600 b (U3 ~500; R 60; U5 75); tRNA - Pro (Glu)
Genoms: (gag/pro/ pol)- (env)
Onkogēnus nesošie vīrusi = defektīvi rekombinanti

42. Dz.: Retroviridae
Ģ.: Deltaretrovirus
BLV, Human T-Lymphotropic Virus 1,2; STLV, nesatur onkogēnus, nav endogēno vīrusu
Morfoloģija: nav virsmas peplomeru dzelkšņu; blīvs, iegarens kors viriona centrâ.
RNA ~ 8.3 kb, LTR ~ b (U3 ~ ; R ; U5 ~ ); tRNA - Lys
Genoms: (gag/pro/ pol)- (env)- (rex/tax)

43. Dz.: Retroviridae
Ģ.: Lentivirus
5 grupas - liellopu, zirgu, kaķu, aitu primātu
Morfoloģija: izteikti virsmas peplomeru dzelkšņi; blīvs, konusveida vai iegarens kors.
RNA ~ 9.2 kb, LTR ~ 600 b (U3 ~450; R 100; U5 ~ 70); tRNA - Lys
Genoms: (gag) - (pro/ pol) - (env) Papildus regulatorie proteīni: vpr; tat; nef; vif

44. AIDS (Acquired ImmunoDeficite Sindrome)
HIV1, pirmie AIDS gadījumi apzināti g. Pneumocystis carini LA, Kapoši sarkoma.
LAV vīruss g. Luc Montagnier;
HIV/AIDS Renato Gallo
HIV-2, 1986 g. R-Āfrikā

45. Retrovīrusu morfoloģija

46. Miristālskābe

47. HIV adsorbcijas process

48. AIDS attīstības process cilvēka organismā
ARC – AIDS-related complex

49. AIDS (Acquired ImmunoDeficite Sindrome)
Kapoši sarkoma

50. HIV izplatība cilvēku populācijā (1999. g.)
S =~ 28 miljoni

51. HIV izplatība cilvēku populācijā (2001. g.)
S =~ 36 miljoni

52. HIV izplatība cilvēku populācijā (2010. g., prognoze)
S =~ miljoni ?

53. HIV infekcijas izplatība 2007. gadā
Kopā miljoni cilvēku [30.6–36.1]
Pieaugušie 30.8 miljoni [28.2–33.6]
Sievietes 15.4 miljoni [13.9–16.6]
Bērni līdz 15 g.v. 2.5 miljoni [2.2–2.6]
Jaunas HIV infekcijas gadā
Kopā 2.5 miljoni [1.8–4.1]
Pieaugušie 2.1 miljoni [1.4–3.6]
Bērni līdz 15 g.v [ – ]
Mirušo AIDS rezultātā gadā
Kopā 2.1 miljoni [1.9–2.4]
Pieaugušie 1.7 miljoni [1.6–2.1]
Bērni līdz 15 g.v [ – ]
United Nations Programme on HIV/AIDS (UNAIDS) and World Health Organization (WHO) 2007.

54. HIV infekcijas izplatība 2009. gadā
Kopā miljoni cilvēku [31.4–35.3]
Pieaugušie 30.8 miljoni [29.2–32.6]
Sievietes 15.9 miljoni [14.8–17.2]
Bērni līdz 15 g.v. 2.5 miljoni [1.6–3.4]
Jaunas HIV infekcijas gadā
Kopā 2.6 miljoni [2.3–2.8]
Pieaugušie 2.2 miljoni [2.0–2.4]
Bērni līdz 15 g.v [ – ]
Mirušo AIDS rezultātā gadā
Kopā 1.8 miljoni [1.6–2.1]
Pieaugušie 1.6 miljoni [1.4–1.8]
Bērni līdz 15 g.v [ – ]

55. HIV infekcijas izplatība 2013. gadā
Kopā miljoni cilvēku [33.1–37.2]
Pieaugušie 31.8 miljoni [30.1–33.7]
Sievietes 16.0 miljoni [15.1–16.9]
Bērni līdz 15 g.v. 3.2 miljoni [2.9–3.5]
Jaunas HIV infekcijas gadā
Kopā 2.1 miljoni [1.9–2.4]
Pieaugušie 1.9 miljoni [1.7–2.1]
Bērni līdz 15 g.v [ – ]
Mirušo AIDS rezultātā gadā
Kopā 1.5 miljoni [1.4–1.7]
Pieaugušie 1.3 miljoni [1.2–1.6]
Bērni līdz 15 g.v [ – ]

59. HIV nonākšana cilvēku populācijā

60. 2008. gada Nobela prēmijas fizioloģijā un medicīnā
Haraldam zur Hauzenam par atklājumu, ka papiliomas vīrusi izraisa dzemdes vēzi;
Fransuāzai Barre-Sinusi un Lukam Montaņje par cilvēka imūndeficīta vīrusa atklāšanu.

61. HIV izplatīšanās cilvēka organismā

62. AIDS terapija Peter H. Duesberg (1936.)
Berklijas universitātes profesors.
Viens no retrovīrusu onkogēnu atklājējiem un integrācijas mehanisma noskaidrotājiem. Noliedz HIV saistību ar AIDS.

63. Dz.: Retroviridae
Ģ.: Spumavirus
Nav zināmu slimību, onkogēnu, izolēti no daudziem dzīvniekiem
B -tipa morfoloģija, ~11 kb RNA, papildus ORF (bel 1-3) 3’- galā

64. Retrovīrusu filoģenētiskais koks, endogēno retrovīrusu sastopamība
R.A.Weiss, Retrovirology, 2006

65. Endogēno retrovīrusu un to saimnieku koevolūcija un starpsugu pārnese
R.A.Weiss, Retrovirology, 2006

66. Dz.: Hepadnaviridae
Kopējais raksturojums
Dzīvnieku vīrusi
Cilvēka B tipa hepatīta vīruss
Dzīvnieku hepatīta vīrusi
Augu vīrusi

67. Hepadnavīrusu kopējais raksturojums
Saimnieku loks:
Hordata (Mammalia; ļoti šaurs, parasti tikai viena suga);
Augi (divdģļlapji).

68. Hepadnavīrusu kopējais raksturojums
DNS izmēri:
Paši mazākie DNS vīrusi nt garš, daļēji dubultspiralizēts genoms, tarnskripcijas modifikāciju rezultātē veido proteīnus.
HBV
CaMV

69. Hepadnavīrusu kopējais raksturojums
Vīrusu morfoloģija:
Virioni: 42 nm diametrs ikosaedrisks nukleokapsīds, jeb kors "core" 27 nm diametrā, apm. 4 nm bieza ārējais apvalks.
Vīrusa apvalka proteīnu sauc par virsmas antigēnu vai HBsAg. Dažkārt līdzās virionam tas veido cauruļveida struktūras: “astes”. Virsmas antigēns tiek sintezēts vairāk nekā nepieciešamas jaunu virionu veidošanai. Tas uzkrājas inficēto indivīdu asinīs pavedenveida vai sfērisku daļiņu veidā. Pavedenveida daļiņas ir identiskas virionu “astēm”. Tās ir atķirīga garuma un to vidējais diametrs ir ap 22 nm. Dažreiz redzams, ka tās veido diskveidā, nespirāliski izvietotas proteīna subvienības.

70. Retroīdie vīrusi Hepadnavīrusu kopējais raksturojums Replikācija
notiek
reparējot daļēji dubultspiralizēto DNS;
sintezējot vairākas subgenomiskas un vienu pilna genoma garuma RNS;
Viriona DNS tiek sintezēta no pilna garuma RNS ar revertāzes palīdzību nenobriedušās vīrusa daļiņās.
Retroīdie vīrusi

71. HBV
P.Pumpen, A.Dishler, T.Kozlovskaya, V.Bichko, E.Gren, M.Rivkina, A.Grinberg, R.Kukaine. Cloning of hepatitis B virus DNA in Escherichia coli . - Proc. USSR Acad. Sci., 1981, vol. 220, N 4, pp

72. HBsAg virionā atrodams trīs formās: S( 24 kD; S), pre-S1 (39-kD; L) un S2 (31-kD; M).
Serotipi a; y/d; w/r (astoņi serotipi A – H)
~ molārā konc. virionos: 100:10:2 (S:M:L). Neinfekciozi virioni satur vairāk S, infekciozos virionos ir vairāk L HBsAg formas.
HBcAg (22 kD) veido viriona koru. No tās pašas sekvences, izmantojot citu iniciācijas kodonu nolasa HBeAg (16 kD). To neizmanto viriona uzbūvē, bet sekretē serumā (tolerogēns?).

73. HBV transkripcijas karte

74. HBV replikācijas cikls

75. HBV morfoloģija

76. Dz.: Hepadnaviridae
HBV morfoloģija

77. HBV izplatība un hepatocelulārā karcinoma

78. Imūnā atbilde uz HBV infekciju

79. CaMV:
Cauliflower mosaic virus (puķkāpostu mozaīkas vīruss)
CaMV: 50 nm diametra kapsīds, ~ 8030 b.p. ds DNS ar vienpavediena pārrāvumiem, NS ~16% viriona masas.
Inficē Cruciferae, Resedaceae, Solanaceae augu dzimtas, pārnesēji - laputis

80. CaMV replikācija notiek līdzīgi cilvēka B tipa hepatīta vīrusam:
uz DNS matricas tiek sintezēta par genomu garāka 35 S RNS, kuru vīrusa revertāze atkal pārvērš DNS formā.

81. Ļaundabīgie audzēji
šūnas cikls
audzēju attīstība
onkogēni
tumoru supresori
vīrusu onkoģenēze

83. Šūnas cikla regulācija

84. Normāla šūna kultūrā (primārā šūnu kultūra)
Morfoloģiskas un molekulāras diferenciācijas pazīmes Atkarība no audu tipa specifiskiem augšanas faktoriem
Piesaistīšanās atkarīga (adheranta) augšana
Augšanas kontaktinhibīcija (monoslānis)
Neliels metabolisma ātrums
Diploīds hromosomu skaits
Ierobežots dalīšanās ciklu skaits

88. Audzēja attīstības etapi

89. Audzēja indukcija 8 – Oksoguanozīns / oksoguanozīna glikozilāze
Hromosomu aberācijas (Filadelfijas hromosoma: translokācija)
Audzēja indukcija 8 – Oksoguanozīns / oksoguanozīna glikozilāze

90. Vīrusu ierosinātā onkoģenēze
RNS vīrusi
Permisīvas, dalošās un vīrusu producējošas šūnas
Akūti transformējoši retrovīrusi (onkogēnu transdukcija)
Protoonkogēni - vīrusu onkogēni (c-myc / v-myc)
Defektīvi, replicēties nespējīgi vīrusi
Atšķirības: nav intronu; var būt saīsināti (v-src); nest mutācijas (v-ras); veidot vienotu proteīnu ar vīrusa gag vai env gēnu produktiem, tiek aktīvi ekspresēti LTR kontrolē.

91. Vīrusu ierosinātā onkoģenēze
Lēni transformējoši vīrusi (inserciju mutaģenēze)
Replicēties spējīgi vīrusi. ALV, MMTV
Lēni transformējoši vīrusi (transaktivācija)
Replicēties spējīgi vīrusi. HTLV, BLV (tax)
Transformācijas testi RSV, NIH 3T3

92. Vīrusu onkogēnu izcelsme

93. Vīrusu onkogēnu šūnu analogu funkcijas

94. Vīrusu onkogēnu šūnu analogu funkcijas

95. Ar cilvēka audzējiem saistītie vīrusi