Autore Bruno Pacifici
I virus
Sotto che forma è presente
il genoma in essi?
I virus sono composti solo da
capside (a volte con involucro pericapsidico) e dal genoma?
Come fa il virus a indurre la
sintesi di nuovi mRNA?
Il momento della comparsa
e la quantità delle proteine tradotte sono finemente regolati.
Cosa sono?
Sono elementi genetici extracellulari e in questa forma la particella virale è detta virione.
Da un punto di vista metabolico sono inerti perché non esplicano funzioni respiratorie e biosintetiche. Sono quindi parassiti intracellulari obbligati.
Da cosa sono composti?
Sono composti principalmente da proteine e acido nucleico. Una sola forma di acido nucleico però può essere presente (o RNA o DNA) in un singolo virione, mai entrambi.
Sotto che forma è presente il genoma in
essi?
Ognuna di queste caratteristiche e di quelle che seguono è costante per un particolare virus ed è parte della sua descrizione.
Il polimero di acido nucleico può contenere da 4 a 7 geni per i virus iù piccoli e da 150 a 200 geni per i virus più grandi.
In alcuni virus l’acido nucleico può esistere in più pezzi.
Alcuni virus possono contenere alcuni enzimi (sintetizzati durante il loro ciclo replicativo) e altri no.
Tutti i virus sono coperti da un capside proteico. Le proteine che lo compongono appartengono a uno o pochi tipi. Queste proteine sono identiche e sono detti capsomeri e sono fatte in modo tale che possano auto-assemblarsi assieme in un modo predeterminato. Per molti virus questo processo di auto-assemblaggio è facilitato dai cosiddetti chaperon-molecolari, proteine che, pur facilitando la corretta conformazione e l’assemblaggio, non fanno parte della struttura finale. L’insieme del capside e del genoma è spesso definito nucleoide.
Quando il virus ha solo il
capside che lo riveste viene detto virus nudo altrimenti con
involucro.
Tutti i virus inoltre posseggono proteine di attacco che consentono il riconoscimento e l’adesione alla cellula ospite.
Infine possono contenere anche piccole quantità di carboidrati (glicoproteine).
Che forma hanno?
Possono essere presenti in due forme: bastoncellare e sferoidale.
Alla forma bastoncellare corrisponde una simmetria elicoidale.
Alla forma sferoidale corrisponde una simmetria icosaedrica.
La lunghezza dei virus elicoidali è determinata dalla lunghezza del genoma.
Cos’è un icosaedro? È una struttura simmetrica, a forma quasi sferica, che ha 20 faccie. È la struttura più efficiente per un capside poiché viene utilizzato il minor numero possibile di capsomeri per racchiudere il genoma. La disposizione più semplice per le unità morfologiche è di tre per faccia, ma alcuni virus ne utilizzano 9 o più per faccia.
In cosa consiste l’involucro pericapsidico
che osserviamo in alcuni virus (soprattutto virus animali)?
È un doppio strato lipidico derivante dalla membrana della cellula ospite dalla quale è stato rilasciato il virus, contenente proteine, generalmente glicoproteine codificate dal genoma del virus.
I virus sono composti solo da capside (a volte
con involucro pericapsidico) e dal genoma?
No, esistono virus complessi, composti anche da code elicoidali.
Questo è vero soprattutto per quanto riguarda i batteriofagi. In alcuni virus, come il batteriofago T4 di E.Coli, la stessa coda è una struttura complessa (è presente una guaina, una coda, una piastra basale e delle fibre caudali).
Come si replica un virus?
Le fasi
della moltiplicazione virale
Riconoscimento ed attacco del virione ad una cellula ospite sensibile.
Ogni virione ha al suo esterno uno o più proteine che interagiscono con componenti specifiche della superficie cellulare, i recettori; questi rappresentano normali componenti della superficie cellulare dell’ospite, come proteine, polisaccaridi o complessi lipoproteine-polisaccaridi, a cui il virione si attacca.
In assenza di siti recettoriali
il virus non può adsorbirsi e, quindi, iniziare l’infezione.
- Penetrazione . I meccanismi di penetrazione
più complicati sono stati trovati nei virus batterici quali il
batteriofago T4,
che infetta E.Coli e che può essere usato come esempio generale. Le particelle virali si attaccano alle cellule attraverso le fibre caudali. Queste fibre si contraggono e la parte centrale della coda entra in contatto con la parete cellulare del batterio. Sarà un enzima di tipo lisozimico a fare un piccolo foro attraverso il quale verrà iniettato il genoma.
- restrizione e modificazione del nuovo genoma virale. Una speciale nucleasi attacca il DNA dell’ospite in piccoli, ineguali frammenti, lasciando il macchinario cellulare senza “cervello”. Il DNA virale in seguito a trascrizione e traduzione porta alla costruzione dei componenti per i nuovi virus. Le cellule possono difendersi con l’uso di enzimi di restrizione, altamente specifici perché attaccano solo certe sequenze (meccanismo di restrizione). La cellula ospite protegge il proprio DNA dall’azione degli enzimi di restrizione modificando i siti riconosciuti da tali enzimi attraverso la metilazione di basi puriniche e pirimidiniche (meccanismo di modificazione). Alcuni virus possono superare i meccanismi di restrizione dell’ospite modificando, a loro volta, il proprio genoma e rendendolo resistente all’attacco enzimatico. La glucosilazione (solo per quelli della serie T-pari) e la metilazione rappresentano i due tipi di modificazione chimica finora identificati per quanto riguarda i genomi virali. Altri quali i fagi T3 e T7, evitano la restrizione codificando proteine che inibiscono i sistemi di restrizione dell’ospite.
- Produzione delle componenti per i nuovi virus. I componenti si autoassemblano.
- Rilascio dei virioni maturi. La cellula viene lisata da enzimi litici o scoppia e i fagi maturi vengono rilasciati nell’ambiente.
Come fa il virus a indurre la sintesi di nuovi
mRNA?
La sequenza nucleotidica del
mRNA, essendo traducibile direttamente in una proteina, è considerata
convenzionalmente con la configurazione +. Conseguentemente le catene nucleotidiche
dei genomi virali sono indicate con un + se hanno la stessa polarità dell’mRNA,
altrimenti con un - .
Se
il virus ha un genoma a doppio filamento la sintesi di mRNA procede
direttamente.
Se
il genoma è DNA a singolo filamento deve essere convertito a doppio filamento.
Per i virus a RNA c’è bisogno di una RNA polimerasi RNA dipendente virus-specifica poiché quella della cellula è DNA dipendente.
Se l’RNA ha polarità + codifica direttamente
per la RNA polimerasi virus-specifica. Questa fa l’altro filamento di RNA – e
da esso copia numerosi filamenti +. (fanno eccezione i retrovirus)
Se
il virus ha RNA a doppio filamento o ne ha uno con polarità – , allora lo deve
già portare con sé perché non sarà possibile tradurlo direttamente.
I
retrovirus sono a singolo filamento + di RNA ma utilizzano un intermedio
replicativo di DNA. Essi fanno quindi l’inverso del normale processo di
trascrizione. Questi virus richiedono infatti un enzima detto transcriptasi
inversa che portano con sé Dall’ mRNA + si passa a doppio filamento di DNA e
quindi “normalmente” a mRNA.
Il momento della comparsa e la quantità
delle proteine tradotte sono finemente regolati.
-Le proteine precoci sono necessarie per replicare il genoma virale.
-Quelle tardive includono le proteine del capside e sono quelle strutturali dei virioni.
-Le proteine litiche causano la rottura della cellula ospite e vengono tradotte per ultime.