Replicative cycle
� As obligate intracellular parasites, Virus must enter and replicate in living cells in order to “reproduce” themselves. This “growth cycle” involves specific attachment of virus, penetration and uncoating, nucleic acid transcription, protein synthesis, maturation and assembly of the virions and their subsequent release from the cell by budding or lysis
��������������
�����������������������������������������
�������������������������������������
� �������� �������� �������� ��������
Attachment/Adsorption
� ���������������������������������������������������
������������������������������������
���������
� ���������������������������������������
�����������������������������������������������
����������������������������������������
���������
� ������������������������������������������
������������������������
Attachment/AdsorptionVirus Target Cell Receptor
Epstein-Barr virus B lymphocyte CR2 (CD21) receptor (complement)
Human immunodeficiency virus
T lymphocyte CD4 molecule and chemokinecoreceptors
Rhinovirus Epithelial cells ICAM-1 (protein from immunoglobulin superfamily)
Poliovirus Epithelial cells protein from immunoglobulin superfamily
Rabies virus Nerve cells acetyl choline receptor
Influenza A Epithelial cells Sialic acid
B19 parvovirus Erythroid precursor cells
Erythrocyte P antigen (globozid)
PENETRATION(Virus enters the cell)
� �������������������������������������
!��������" �������������������������
�������������������������������������
����
�#���������������
�$�����������������
Fusing
� ����#��������������������������������������%������������������������������������������
��������������������&������������
����������������� ����������������
������������������������������������
Enveloped viruses
� Some enveloped viruses require an acid pH for fusion to occur and are unable to fuse directly with the plasma membrane. These viruses are taken up by invagination of clathrin coated pits into endosomes. As the endosomes become acidified, the latent fusion activity of the virus proteins becomes activated by the fall in pH and the virion membrane fuses with the endosome membrane. This results in delivery of the internal components of the virus to the cytoplasm of the cell
Non-enveloped viruses
�$������������������������������
������������������������
����������(�������������������������������
�������������������������������������
���������������
UNCOATING
� $���������������������������������������������
���������������������������������������)�������
���������������������&��������������������������
��� ������������������������� ������������������
������# *+,%#�������� ��������������������
�����������������������
� -����������������������������������������������
!�������" ����������
BIOSYNTHESIS
���������������������������������������������������������
���$������������$������������$������������$����������
�������������������������������������������������������������
The Baltimore classification system
Based on genetic contents and replication strategies of viruses, viruses are divided into the following seven classes:
1. dsDNA viruses2. ssDNA viruses 3. dsRNA viruses 4. (+) sense ssRNA viruses (codes
directly for protein) 5. (-) sense ssRNA viruses 6. RNA reverse transcribing viruses7. DNA reverse transcribing viruses
The Baltimore classification system
��������������������������
��������
ssDNAIncompletessDNA
dsDNA
mRNA +RNA
+RNA
- RNA
dsRNA
Limits of DNA polymerase III� can only build onto 3′′′′ end of
an existing DNA strand
DNA replication
5′′′′
5′′′′
5′′′′
5′′′′
3′′′′
3′′′′
3′′′′
5′′′′3′′′′
5′′′′3′′′′ 3′′′′
Leading strand
Lagging strand
Okazaki fragments
ligase
Okazaki
Leading strand� continuous synthesis
Lagging strand� Okazaki fragments� joined by ligase
DNA polymerase III
����
�
3′′′′
5′′′′
growing replication fork
DNA polymerase III
RNA primer� serves as starter sequence
for DNA polymerase III
5′′′′
5′′′′
5′′′′
3′′′′
3′′′′
3′′′′
5′′′′
3′′′′ 5′′′′3′′′′ 5′′′′ 3′′′′
growing replication fork
RNA
DNA replication
DNA polymerase I� removes sections of
RNA primer and replaces with DNA nucleotides
5′′′′
5′′′′
5′′′′
5′′′′
3′′′′
3′′′′
3′′′′
3′′′′
growing replication fork
DNA polymerase I
RNA
ligase
DNA replication
3’ 5’
������������������������ ������������
3’ 5’
5’ 3’
�������������������������������� ������������
������������������������ ������������
RNA replication
mRNA ProcessingmRNA ProcessingDNADNA
Add 5Add 5’’ capcap
Remove Remove IntronsIntronsSplice Splice ExonsExons
together together
Cleave at 3Cleave at 3’’ endendAdd 3Add 3’’ polypoly--A tailA tail
Transcription Transcription
Pre mRNAPre mRNA
Mature mRNA leaves for cytoplasmMature mRNA leaves for cytoplasm
In nucleusIn nucleus
55’’ 33’’intronintron 11 intronintron 22ExonExon 11 ExonExon 22 ExonExon 33
m7m7GG--PP--PP--PP--intronintron 11 intronintron 22ExonExon 11 ExonExon 22 ExonExon 33
AAAAAAAAAAAA……....m7m7GG--PP--PP--PP--intronintron 11 intronintron 22ExonExon 11 ExonExon 22 ExonExon 33
AAAAAAAAAAAA…………m7m7GG--PP--PP--PP--ExonExon 11 ExonExon 22 ExonExon 33
Start Codon
Stop Codon
ProteinProtein--coding Regioncoding Region
The Baltimore classification system
���� ��� � � ��� � � �� � � ����� ��������� ��������������� ������������� ����������� ����
Flow of events - replication of herpesviruses
���� �����
����� �����������������������
�� ���� ���������������� ���� � �
� ���� ������
� ���������
������ ����������
�����!��
������
� ��������� � ���������
� ���� ������
� ���� ������
"��������#�� ���$"%&�� ������
%� ���$%&�� ������ '����$'&�� ������
"%�(����%�(����
'�(����
��������� �
Adsorption
Penetration
Decapsidation
Conversion to dsDNA
Transcription
Translation
Genome replication
Assembly
Release
Flow of events - replication of parvoviruses
Nucleus
Viral Proteins
mRNA
Flow of events - replication of reovirusesAdsorption and penetration
Adsorption and penetration
Transcription
Translation
Late transcription and translation
Provirus assembly
Assembly
Release
mRNA
Nucleus
The Baltimore classification system
)���� � ��� � )���� � *�� �+ ���� ���� ����� �(��� ����,������ ������ ����� ������������ ������� ��� ����� ����� ����
Flow of events - replication of picornavirusesAdsorption and penetration
Decapsidation
Translation
Cleavage of poliprotein
Genome replication
Assembly and release
Nucleus
polymerase
The Baltimore classification system
# ��� � - �.������� ������ ������� ����/������ ����.�!���� ����� ����� ����,����� ����
��� � # ��� � �� �
Flow of events - replication of orthomyxoviruses
Adsorption
Penetration
DecapsidationTranscription
TranslationGenome replication
Assembly
Release
(5’cap-mRNA-polyA)10
((+)RNA)8
Nucleus
Flow of events - replication of retrovirusesAdsorption
Penetration Incomplete decapsidation
Reverse transcription
Integration of proviral dsDNA
Transcription
Translation
Genome replication
Protein glycolization
Assembly
Release
Maturation
Protein glycolization
Nucleus
Flow of events - replication of Hepadnaviruses
���� �����
����� �����
� ������������ ������������ � �
� ���� ������
� ���������
������ ����������
0 ���.��������$)&�� � ���.���
� ����������������!��
�����!��
������
���������
� ������
� ���������� ���������
$)&�� ��� �(�����
0 .� ��� ���� ����
������
%��������� ������
Maturation
� The stage of viral replication at which a virus particle becomes infectious; nucleic acids and capsids are assembled together.
ASSEMBLY
� The stage of replication during which all the structural components come together at one site in the cell and the basic structure of the virus particle is formed.
RELEASE
� Disintegration : naked virus cause the host cell lysis
� Budding: enveloped viruses� Budding viruses do not necessarily kill the
cell. Thus, some budding viruses may be able to set up persistence
�.#/# �+ #� +�-%
�����������������������������������&�����
��������������������������������������
��'0��+ #�+$/# �+0$
)��������������������������������&���������
�������������������������������������
��������������������������������������
�������&�������������������������.
������
There are two important variation which relate well with medical practices
� Antigenicity variation: In most viruse the antigenicity is stable but in some viruses such as influenze virus the antigenicity may vary and cause the disease to epidemic.
� Virulence variation(Virulent viruses): Less virulent viruses always used in prevention.