Study Guides (248,269)
United States (123,305)
Boston College (3,492)
Biology (454)
BIOL 2200 (15)
All (15)
Final

COMPLETE Microbiology for Health Professionals Notes: Part 2 - got a 93% on final

39 Pages
124 Views
Unlock Document

Department
Biology
Course
BIOL 2200
Professor
All Professors
Semester
Winter

Description
EXAM 3 SG HPV HPV INFECTS BY TRANSFORMATION (conversion of normal cell into tumor cell) DNA viruses cause cancer by  During the normal cycle, viral genes turn on host DNA synthesis, which helps virus replicate its genome  Uses a lot of the host machinery for this process CANCER CELLS ARISES WHEN THERE IS AN “ACCIDENT”  VIRAL GENES INFLUENCING DNA EXPRESSION BECOME DOMINANT OftenTHESE GENE ARE INTEGRATED INTO THE HOST WITHOUT THE REST OF THE VIRUS Result:  this cell starts dividing Requires more than just the viral genes: host genetics, environment, and other mutations Human Papilloma virus and Cancer Cervical Cancer In genital area most HPV infections are NOT warts Most HPV infections clear Persistence of the virus may be key indicator of future problems Cancer from HPV is relatively rare, and typically develops over a long time Number of cases of cervical cancer becoming significant because so many people have HPV Cervical cancer itself is a rare event TYPES OF HPV – MUCOSA (I.E. EPITHELIAL LINING OF ANOGENITAL TRACT) ­ CUTANEOUS (WARTS) There is LOW, INTERMEDIATE, AND HIGH RISK HPV; only high risk is associated with invasive  carcinoma. HPV 16 and 18 associated with most of the cervical cancers HPV 6 and 11 ­ associated with flat lesions in ectocervix Other strains, not associated with cancer, may cause cervical/vaginal warts. HPV characteristics NON­ENVELOPED, ICOSAHEDRAL, DSDNA GENOME IS LINEAR – IT CIRCULARIZES IN A HOST CELL (EPISOME = CIRCULARIZED DNA) Key virus genes Capsid proteins A protein that modifies host DNA polymerase TWO GENES THAT ALTER THE CELL CYCLE (E6 AND E7) Linked to cervical cancer LEAD TO INCREASE IN DNA SYNTHESIS AND CHANGES IN THE HOST CELL  CYCLE A REPRESSOR AND ACTIVATOR PROTEIN (E2)       REPRESSES E6 AND E7 WHEN NOT NEEDED HPV LIFE CYCLE HPV  INFECTION BEGINS IN UNDIFFERENTIATED BASAL CELLS AND COMPLETES THE CYCLE IN  DIFFERENTIATED CELLS Begins in the lower level basal cells Linear DNA genome circularizes to form episome ­ part of the normal infection EPISOME DIRECTS THE SYNTHESIS OF VIRAL MRNA AND GENOME REPLICATION AS THE BASAL CELL  DIFFERENTIATES Virus is only produced after the cell is fully differentiated  Episome can spontaneously integrate into host DNA ­ may cause some deletions ALTERED FORM OF INTEGRATED EPISOME CAN LEAD TO CANCER IN BASAL CELLS • VIRAL DNA MAINTAINED AS CIRCULAR EPISOME  • LIMITED DNA REPLICATION • INFECTION OF BASAL STEM CELLS ENSURES THAT LESION WILL PERSIST AT DIFFERENTIATION • STIMULATES DNA SYNTHESIS • E6 AND E7 ARE NOW EXPRESSED • E2 REPRESSION RELIEVED Differentiated cell Cycle ends here HPV LATENCY  Cycle starts here Basal stem cell gives  rise to 2 different cell  LITTLE VIRAL  types EXPRESSION; E6  AND E7 REPRESSED  BY E2 Stem cells of skin epithelium: where HPV initiates infection Basal stem cell replication generates both new stem cells and cells that will differentiate These cells will  A stem cell and a cell that  These are both stem  differentiate will differentiate cells If these cells infected  This cell remains latently  infected; immune system can’t  With HPV, both cells  identify; virus CAN’T BE  differentiate; virus produced;  ELIMINATED in this state cell dies; INFECTION  ELIMINATED *Sometimes, viral genome is  not transferred  to both daughter cells; only one daughter cell might have it *The longer HPV remains in latent state (stem cell layers), the more likely a MUTATION will occur and DE­ REGULATE THE HPV REPLICATION GENES (E6 AND E7) leading to uncontrolled host cell proliferation Every time the basal cell divides, HPV is replicated Mutation can lead to cancer 1. IN BASAL CELLS:  LINEAR DNA ­> EPISOME   Viral genome is generally latent after infection After entry, viral genome is maintained as a plasmid Plasmid/genome passed onto daughter cells Replicates as the host replicates its genome and divides 2. In differentiated cells If the stem cell divides and generates a “committed cell,” the viral cycle begins as the cell differentiates No host cell DNA synthesis / burst of VIRAL DNA SYNTHESIS Probably involves synthesis of E6 & E7 Eventually the capsid proteins are made 3.  Late gene expression Terminally differentiated cells VIRUS PARTICLES PRODUCED AND SHED CELLS DIE CIN = cervical  intraepithelial  neoplasia WHAT LEADS TO CERVICAL CANCER? Infection with HPV not enough Can take decades ~INTEGRATION OF PART OF THE GENOME (BUT COULD ALSO BE EPISOMAL) ~Overexpression of transforming genes (E6 and E7) Additional genetic factors: ~A function of the integration event ~Other cellular oncogenes Cofactors: smoking, oral contraceptives, STDs, pregnancy, immune status, etc To recap: HPV infection ­begins in the lower level basal cells ~ Linear DNA genome circularizes to form episome ­ part of the normal infection ~ EPISOME DIRECTS THE SYNTHESIS OF VIRAL MRNA and genome replication AS THE  BASAL CELL DIFFERENTIATES ~ VIRUS IS ONLY PRODUCED AFTER THE CELL IS FULLY DIFFERENTIATED  ~ EPISOME CAN SPONTANEOUSLY INTEGRATE INTO HOST DNA ­ MAY CAUSE SOME  DELETIONS ~ ALTERED FORM OF INTEGRATED EPISOME CAN LEAD TO CANCER Summary of HPV HPV infects the basal cells of the squamous epithelium Linear virion DNA is circularized and maintained as episome in basal cells WHEN IT GETS REPLICATED, IT ONCE AGAIN GENERATES LINEAR STRANDS  E6 AND E7 = ONCOGENES, transforming genes Regulatory protein = E2 Turns E6 and E7 on and off HPV ENTERS THRU A LESION IN SKIN EPITHELIUM. Starts its cycle in one cell stage and completes cycle after cell has differentiated.  Early viral events involve expression of early genes; E2 represses E6/E7 Viral replication cycle is coordinated with differentiation of basal cells E7 important here for stimulation of DNA synthesis in cells that are leaving the rep cycle Later events include vegetative DNA synthesis and capsid gene expression Maintenance of the episome in basal stem cells establishes the infection Dead cells accumulating at skin surface produce visible warts Certain strains have TRANSFORMING CAPACITY; E7 MOST IMPORTANT TRANSFORMATION ASSOCIATED WITH VIRAL PROTEINS THAT INTERFERE WITH  GROWTH ARREST Cancer often originates in transformation zone of cervix In some cases, all or part of the HPV genome is found in tumor cells In the 15­25 year age: 75% sero positive for HPV/ 14% DNA positive/ 1% genital warts HPV in lab: IN CULTURE/PETRI DISH, BASAL CELLS WILL NOT DIFFERENTIATE SO WE CANNOT STUDY  THE VIRUS  Virus will not differentiate in one individual cell; infection can be started but not finished We know a lot more about beginning of cycle than the end INFLUENZA Why do we keep getting colds and never develop immunity? The virus keeps mutating. When surface properties mutate, the antibodies generated the first time no longer  work.  Why are there no vaccine or antiviral drugs for it? Not dangerous enough  HIGH ECONOMIC COST TO DEVELOP VACCINES AND ANTIVIRAL DRUGS Why do we keep getting the flu and never develop immunity? Keeps mutating, same as cold. Why do we have a flu vaccine? Symptoms are worse, and it can be fatal.  Why do we have antiviral drugs, but do not prescribe them? Only given out when the person is in greater need (have worse case). Elderly people and others at risk (i.e. newborns) for developing more serious symptoms with the flu will  probably be prescribed. NOT OVERLY PRESCRIBED BECAUSE THE VIRUS WILL BECOME RESISTANT.  4 genera of influenza (A, B, C, D) – NEGATIVE SENSE SSRNA INFLUENZA A = ZOONOTIC (LEADS TO EPIDEMICS/PANDEMICS) INFLUENZA B = HUMANS ONLY; CAUSES SEASONAL FLU Hemagglutinin Structure of the virion: 8 segments of RNA complexed to viral proteins (capsid, enzymes, etc) Viral envelope – 3 key viral proteins 1. Hemagglutinin; functions in attachment 2. Neuraminidase; function in exit from the cell 3. M2 – ion channel; functions in release from endosome Influenza replication cycle: OCCURS IN THE NUCLEUS  Enters by RECEPTOR­MEDIATED ENDOCYTOSIS (FOLLOWED BY FUSION) Segments are transported to nucleus with the viral enzyme Genome is template for mRNA Viral proteins are made Genome is template for genome­length plus strand Plus strand is then template for more genome Genome is either transcribed and more viral proteins are made or the genome is packaged HA ATTACHES TO SIALIC ACID RECEPTOR Endocytosis Endosome takes in protons – BECOMES ACIDIC Low pH activates Ion channel (M2) Protons disrupt connections INSIDE the virio“UNGLUE” THE GENOME  from matrix protein  (M2) Fusion peptide (of HA) HA fusion peptide exposed; FUSION OF THE ENVELOPE  & ENDOSOME OCCURS The genome (RNPs) are released in cytoplasm & transferred to the nucleus **TARGET OF ANTIVIRAL DRUGS = M2** Summary of what happens in the acidic endosome 1. The genome/protein complex is loosened up 2. The fusion peptide facilitates fusion between the viral envelope and the endosome membrane 3. The genome/protein complexes are released into the cytoplasm and transported to nucleus Remaining steps before assembly: Synthesis of mRNA Synthesis of viral proteins Replication of the genome Synthesis of + strand Synthesis of – STRAND (GENOME) Negative strand genome is: Template for more mRNA ASSEMBLED INTO VIRIONS Protein synthesis: All proteins synthesized in the cytoplasm Some GO TO ER HA NA M2 The rest go to nucleus Nucleocapsid NP Polymerase Regulatory proteins Matrix gathers at membrane Matrix also in nucleus ­ involved in transport of genome out of the nucleus Assembly:  HA, NA AND M2 ARE INSERTED INTO PLASMA MEMBRANE Genomic RNA is complexed with proteins in nucleus Gathers at plasma membrane and BUDS OUT How do the 8 fragments find themselves packaged all together? Could be random 6 segments ­ will not be infectious 8 segments ­ 1/400 will be infectious (1 IN VIRUSES 400 WITH 8 SEGMENTS HAVE 8  UNIQUE SEGMENTS) 12 segments ­ 1/10 will be infectious (EVEN MORE CHANCE OF BEING INFECTIOUS;  INCREASED PROBABILITY OF HAVING 8 UNIQUE SEGMENTS OUT OF 12) Evidence to indicate that it is not random: PROPORTION OF PROPER SEGMENT PACKAGING IS HIGHER THAN EXPECTED Influenza A epidemic of 1918 6000 More young adults were dying than newborns and  5000 elderly s a4000 e HIT THE HEALTHIEST PEOPLE IN THE  f r3000 POPULATION THE HARDEST b m u2000 Virus’ virulence factors were able to over stimulate  N 1000 the immune response 0 ar ar as as ar ar ar as a ar ar ar vr 5ye 9ye 14y 19y 24e 3ye 4y 54y 59y 6ye 7ye 8ye no ndr 5t 0o 5t 0t 5t 5o 5to 5t 0t 5t 5t ara U 1 1 2 2 3 4 5 6 6 7 5e 8 Age Group HA precursor must be cleaved to be infectious Hemagglutinin made as a precursor: HA0 (IMMATURE FORM) **HAO CLEAVED BY PROTEASE AFTER EXIT FROM CELL­> H1 (ATTACHMENT SITE) AND H2 (FUSION PEPTIDE)** Mutations in cleavage site associated with virulence The 2 segments held together by S­S bonds RNPs = a genome segment (GENOME SEGMENTS ALWAYS HAVE PROTEINS ATTACHED) RESPIRATORY  EPITHELIAL  CELL  SECRETES  PROTEASE Two important events on exit from host cell by budding NEUROMINIDASE PREVENTS THE VIRUS FROM STICKING TO THE CELL RECEPTORS UPON  EXIT        ALLOWS VIRUS PARTICLE TO DETACH AFTER BUDDING      **SECOND AREA FOR ANTI­DRUG ACTIVITY** Summary of key events Binding to sialic acid Fusion in the endosome; 8 segments released in cytoplasm, translated into viral proteins, and trafficked to  nucleus; bud out with envelope DRUG (FUSION INHIBITOR) Transcription is first – mRNA is translated to make viral proteins Genome segments are replicated HAO is cleaved by host proteases to give infectious particle NA cleaves sialic acid and releases virus  DRUG (TAMAFLU ­ INTERFERES WITH NEURAMINIDASE) Influenza pathogenesis ENTERS AND EXITS THROUGH RESPIRATORY TRACT Replicates in upper respiratory tract, is released into lumen, coughed out Aerosol inoculation of virus = inhalation In humans, localized infection IF GETS DOWN INTO LUNG (RARE) CAN CAUSE A PNEUMONIA Immune response: T cell responses, antibody (humoral), interferon induction, etc. Viral pneumonia (primary) = rare because viruses don’t “hang out”; too many defenses Happens when viruses get down into lungs Layers of cells until you get way down into lungs with alveoli – easy to get into bloodstream Layers thin; virus infections leads to leaks – pulmonary edema can occur Lungs can fill up with fluid and this is why people die from pneumonia – drown in own body SECONDARY BACTERIAL INFECTION  ▯PNEUMONIA  (FOLLOWS THE FLU)  Bacterial infections COMMON BECAUSE THE LUNGS ARE VULNERABLE DURING A FLU  INFECTION Trachea can’t flush out pathogens during flu infections; bacteria flourish in mucin PHAGOCYTIC TURNOVER = LESS MACROPHAGES THAT VULNERABILITY CAN LEAD TO VIRUSES GETTING FURTHER DOWN  Treated with antibiotics Virulence  VIRULENCE FACTORS  For bacteria: capsules, flagella (for some), endospores for c. difficile, pili, toxin production All are non­essential with respect to viability of bacterium For viruses: TROPISM – range and cell type: related to receptor efficiency of attachment, entry,  replication and production of infectious particles viral products that impact/interfere with immune  response ALL OF THESE THINGS ARE NECESSARY FOR THE VIRUS TO BE  SUCCESSFUL (unlike the bacteria virulence factors) Specific virulence factors of influenza Hemagglutinin Changes can affect cleavage site In some virulent bird strains; HAO cleaved by common cellular enzymes   Affects which parts of the body the virus can grow HA contains attachment site; influences what kind of host cell it can infect HUMAN RESPIRATORY TRACT HAS A NATURAL ENZYME THAT CLEAVES HAO Other host proteases are inactive; NA binds to them; activates the protease; cleaves HAO  Neuraminidase Variants activate a host protease – also can change location in the body Can facilitate HAO cleavage in places where virus wouldn’t normally be able to 
More Less

Related notes for BIOL 2200

Log In


OR

Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


OR

By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.


Submit