Virus, ciclo litico, lisogenia e latenza

Caratteristiche dei virus

I virus sono privi di una struttura cellulare di base, non svolgono alcuna attività metabolica, non producono energia né sintetizzano le proprie strutture. Sono composti da:

• Nucleo centrale, core (DNA o RNA), può contenere anche proteine enzimatiche.

• Capside, involucro proteico che protegge il core.

• Pericapside, solo alcuni virus lo posseggono, è uno stato membranoso con protuberanza che facilitano l’adesione alle cellule ospiti.

Il nucleo ed il capside costituiscono il pericapside del virus.

Struttura del capside

Il capside del virus può avere tre forme:

1. Elicoidale = capsomeri disposti secondo le spire di un’elica, con l’acido nucleico che può essere tra le spire oppure all’interno del solco dell’elica.

2. Poliedrico = i capsomeri sono disposti in modo da far sembrare il capside di forma sferica, ma in realtà è di forma icosaedrica.

3. Virus complessi = un esempio è il fago T2, con una testa poliedrica ed una coda elicoidale, collegati da un collare. La coda è formata da una struttura tubolare cava che termina in una piastra basale, dotata di spine e fibre.

Può avvolgere solo nucleocapsidi elicoidali o poliedrici; è costituito da una porzione di membrana plasmatica della cellula ospite, che i singoli nucleocapsidi si portano dietro al momento di abbandonare la cellula per gemmazione. Con il pericapside i virus sono più propensi ad entrare nella cellula ospite, ma meno resistenti perché sono più solubili ai solventi. Il pericapside è ricoperto di glicoproteine, enzimatiche e capaci di legarsi con specifici recettori; è molto diffuso tra i virus animali.

Riproduzione virale

La riproduzione dei virus avviene all’interno di cellule ospiti. Le informazioni sulle caratteristiche costitutive delle proteine virali dipendono dal genoma virale, mentre le materie prime sono fornite dalle cellule infettate. Il ciclo riproduttivo è definito ciclo litico, in quanto nella maggior parte dei casi la liberazione dei virioni avviene tramite lisi.

Ciclo litico

E’ divisa in 5 fasi:

1. Adsorbimento: interazione tra virus e cellula ospite, grazie alle proteine del capside, le glicoproteine, e le protuberanze in grado di combaciare con i recettori presenti sulla superficie della cellula.

2. Penetrazione: si ha l’ingresso del virus nella cellula, o solo con l’acido nucleico oppure con l’intero virione, ad esempio i fagi T si ancorano alla cellula ed iniettano l’acido nucleico. La fusione è un meccanismo per fare entrare il virus all’interno della cellula ospite, ed è tipico dei virus rivestiti. La membrana del virus si fonde con quella dell’ospite, trasferendo l’intero nucleocapside, spogliato poi dalla proteasi. Un altro meccanismo è rappresentato dall’endocitosi, in cui il virione viene inglobato in un vacuolo fagocitico e trasportato all’interno della cellula ospite. Le proteine del vacuolo inducono la spoliazione dei virioni, lasciando uscire l’acido nucleico.

3. Sintesi dei componenti: Inizia con l’espressione dei geni virali precoci, proteine regolatrici, proteine virali e molecole che interagiscono con la difesa della cellula. Si ha poi la sintesi degli acidi nucleici virali; trascrizione e traduzione dei geni virali tardivi. Si ha poi la sintesi delle proteine nel citoplasma, ed infine sintesi dell’acido nucleico.

4. Assemblaggio: i singoli pezzi vengono uniti per comporre le particelle virali, durante il montaggio vengono inglobati anche gli enzimi per il ciclo riproduttivo.

5. Rilascio particelle virali:

• Virus nudi, rilascio a seguito della lisi perché contengono geni per la sintesi delle proteine che danneggiano la membrana plasmatica e rompono i legami del peptidoglicano.

• Virus rivestiti, i nucleocapsidi si avvicinano alla membrana cellulare, che grazie ad alcune proteine li avvolge, formando una gemma che si stacca. Se il pericapside si forma a livello della membrana plasmatica si ha il processo di gemmazione, altrimenti quello di esocitosi.

Tipi di genoma:

Tipi di genoma virale

Il genoma può essere sia DNA che RNA:

• DNA a singolo filamento, tramite la polimerasi c’è la conversione da singola a doppia elica che funge da stampo per l’mRNA virale.

• DNA a doppio filamento, utilizzano l’RNA polimerasi per sintetizzare mRNA e le proteine virali precoci.

• RNA a singolo filamento:

a) negativo, non può essere utilizzato come messaggero, ma incorpora la replicasi e lo trascrive in positivo, in modo da poter essere utilizzato da stampo.

b) positivo, il filamento si lega ai ribosomi e consente la trascrizione dell’elicasi, che fa da stampo per le copie di RNA positivo.

• RNA a doppio filamento, non può essere utilizzato come messaggero, ma ha la trascrittasi, che sintetizza un filamento RNA positivo da utilizzare come messaggero.

Convivenza virus-ospite

Può avvenire che la convivenza virus-ospite si protragga nel tempo. La lisogenia avviene con i virus batterici, mentre la latenza avviene con i virus eucariotici.

Il virus penetra nel batterio e non si riproduce, ma inserisce il suo materiale genetico in quello dell’ospite. La cellula si riproduce e trasferisce il genoma virale alle progenie (trasduzione). Il genoma virale viene replicato e trasmesso alle progenie, dopo tot generazioni si ha la moltiplicazione delle particelle virali e la lisi batterica.

Si ha quando il virus alterna brevi periodi di attività lunghi periodi di inattività. Dopo la prima infezione integra il suo genoma nel DNA della cellula ospite eucariotica, dove rimane attivo ma non si replica (cellule della latenza). Il virus a questo punto può fare tre cose:

1. Rimanere inattivo.

2. Formare proteine della latenza, facendo rimanere la cellula in quello stato.

3. Riattivarsi, azionando così il ciclo litico.