I VIRUS sono piccoli parassiti endocellulari obbligati, che non possono riprodursi al di fuori della cellula ospite.
La maggior parte delle particelle virali è costituita da:
genoma virale, può essere costituito da uno o due filamenti di DNA o di RNA;
capside, un rivestimento proteico che protegge il genoma, la forma è data dalla ripetizione regolare di proteine virali;
involucro lipidico esterno detto pericapside o
envelope
.
Poiché in genere i genomi virali sono piccoli e con un'informazione genetica limitata, per completare il ciclo vitale i virus dipendono dalla
cellula ospite, che si occupa della
replicazione del genoma
virale e della
sintesi delle proteine del capside
.
Il CICLO REPLICATIVO VIRALE ha inizio quando il virus entra nella cellula ospite e ne dirotta l'apparato metabolico verso la produzione
di virioni. Questo processo si verifica in modi diversi a seconda dei virus e del tipo di cellula infettata.
I virus che infettano i batteri sono detti
batteriofagi
, molti di loro alternano due fasi del ciclo vitale: il ciclo litico e il ciclo lisogeno.
Durante il
ciclo litico
vengono prodotti i nuovi virioni che attraverso la lisi della cellula ospite vanno a infettare altre cellule.
Durante il
ciclo lisogeno
il virus entra in
latenza
, in cui il genoma virale permane nella cellula ospite ma senza produrre nuovi virioni.
L'alternanza tra queste due fasi richiede una precisa regolazione dell'espressione di specifici geni virali.
IL CICLO LITICO è un processo estremamente rapido: entro 15 minuti dal momento dell'infezione iniziano ad apparire nuove particelle
virali e 10 minuti dopo il processo si conclude con il rilascio dei nuovi virioni dalla cellula lisata.
Il ciclo è diviso in tre fasi: immediata precoce, precoce e tardiva.
➢ All'inizio del ciclo, la
RNA polimerasi
batterica riconosce il promotore virale e trascrive i
geni immediati precoci
del virus.
➢ I prodotti attivano la trascrizione dei
geni precoci.
➢ Le proteine codificate da questi geni stimolano la replicazione del genoma virale e la trascrizione dei
geni tardivi
.
Nel CICLO LISOGENO, il DNA virale si integra nel DNA dell'ospite e diventa un
profago
. I batteri che ospitano i profagi sono detti
batteri lisogeni, e i virus sono definiti temperali. Mentre la cellula ospite si divide, il DNA virale si duplica insieme a quello dell'ospite;
questo permette al virus di generare moltissime copie del proprio genoma integrate in quello batterico.
In certe condizioni, il virus cambia il proprio ciclo da lisogeno a litico: il profago si stacca dal cromosoma e inizia a riprodursi. Quando la
cellula ospite si riproduce rapidamente, il profago rimane nello stato lisogeno, quando invece la cellula ospite è in condizioni di stress, il
profago attiva il ciclo litico.
Nel DNA del fago sono infatti presenti due promotori per i geni virali del ciclo litico e del ciclo lisogeno. Tali promotori sono regolati in
modo opposto dalle proteine virali
cl
e
Cro
: cl reprime i geni per la fase litica e attiva i geni per la fase lisogena,
Cro
il contrario.
Nel ciclo lisogeno, il virus integra il proprio DNA in un cromosoma dell'ospite sotto forma di provirus, si stabilisce così un'infezione
latente in cui i geni virali non sono trascritti e rimangono inseriti nel genoma della cellula ospite. Quando la cellula infetta si divide,
trasmette alle cellule figlie anche la sequenza del provirus. I virus a DNA comprendono diversi virus patogeni per gli umani.
I PAPILLOMAVIRUS HPV. I HPV sono piccoli virus privi di
pericapside
; con genoma DNA a doppio filamento racchiuso in un
capside icosaedrico. La famiglia dei papillomavirus umani comprende oltre cento virus, la maggior parte dei quali causa malattie non
gravi delle mucose della pelle. Le mucose dell'apparato genitale femminile e maschile sono il bersaglio di circa 40 di questi virus, tra i
quali anche alcuni potenzialmente cancerogeni.
Il virus penetra nell'organismo attraverso piccole lesioni della cute e delle mucose e infetta le cellule dello strato basale dell'epitelio. Se le
difese immunitarie dell'ospite non sono in grado di eliminare l'infezione, il genoma virale entra in una fase di latenza. Se il virus appartiene
ai sottotipi ad alto rischio, la sua persistenza può predisporre alla trasformazione tumorale della cellula infettata. Quando passa alla fase
replicativa attiva, il virus si moltiplica nelle cellule epiteliali e possono comparire le prime lesioni, che nella maggior parte dei casi non
causano sintomi.
I VIRUS ANIMALI A RNA
IL CORONAVIRUS SARS COV-2, che causa la malattia COVID 19, appartiene alla stessa famiglia di cui fanno parte i virus della SARS
e della MERS. È dotato di un genoma a RNA a singolo filamento racchiuso in un
pericapside
da cui sporgono le
glicoproteine spike
.
L'RNA virale viene immediatamente tradotto in proteine dall'apparato traduzionale della cellula: si formano due poliproteine che vengono
poi processate mediante
taglio proteolitico
per rilasciare proteine più piccole. Queste proteine concorrono alla replicazione del genoma
virale iniziale (RNA a polarità positiva) e si forma cosi un RNA complementare (RNA a polarità negativa) che funge da stampo per:
generare molte copie del genoma virale originario;
produrre RNA di lunghezza diversa, necessari per la sintesi delle proteine di cui il virus ha bisogno per assemblare capside e pericapside.
Le nuove copie del genoma virale vengono rivestite dal capside e i nuovi virioni abbandonano la cellula; in questo modo acquisiscono il
rivestimento pericapsidico con cui iniziano un nuovo ciclo infettivo.
IL CICLO REPLICATIVO DI HIV. L'HIV è un retrovirus, responsabile dell’AIDS. Quando infetta una cellula, utilizza una DNA
polimerasi particolare, detta trascrittasi inversa, che converte il loro genoma a RNA a singolo filamento in un provirus a DNA a
doppio filamento. Il provirus si integra nel genoma della cellula ospite ed entra in una fase di latenza.
Quando HIV si risveglia dalla latenza inizia il ciclo litico, generando un unico trascritto primario, lungo come tulto il genoma virale.
Per completare il suo ciclo vitale, HIV deve produrre diversi tipi di RNA: quelli privi di introni e quelli corrispondenti all'intero genoma, che
serviranno sia a produrre le proteine strutturali sia a costituire i genomi virali da inserire nei nuovi virioni. Tuttavia, nel nucleo delle
cellule eucariote i controlli dello
splicing
impediscono che molecole di RNA contenenti introni escano dal nucleo. Il virus risolve questo
problema grazie a
Rev
, che, legandosi al trascritto primario virale, maschera le giunzioni di splicing.
