Microbiologia

ATP.

8) Mancanza di parete cellulare o di acido muramico.

9) Insensibili agli antibiotici e chemioterapici.

10) Sensibili all’interferone. Talvolta cristallizzabili.

Morfologia:

Particella virale o virione: acido nucleico (DNA o RNA) più il capside.

Capside: involucro di natura proteica (dal latino capsa=scatola) formato da unità di base

dette protomeri, costituiti da una solo catena polipeptidica.

Core: acido nucleico (DNA o RNA) associato a proteine.

Core + capside → nucleocapside.

I virus hanno una grande varietà di forme morfologiche; ma si differenziano

principalmente in due gruppi: virus a DNA e virus a RNA.

Le diverse subunità proteiche che formano il capside sono tenute insieme da legami non

covalenti e si possono diversamente disporre secondo strutture di tipo cubico-icosaedrico

o elicoidale.

Nella simmetria icosaedrica, le diverse unità morfologiche si dispongono a formare un

guscio quasi sferico, all’interno del quale è contenuto l’acido nucleico.

Nella simmetria elicoidale i singoli protomeri (unità proteiche) si distribuiscono secondo un

asse elicoidale che segue l’andamento del genoma virale disposto all’interno, formando

un contenitore di forma bastoncellare. 71

I virus a DNA hanno prevalentemente una simmetria icosaedrica, quelli a RNA possono

assumere entrambe le simmetrie. Fanno eccezione i poxvirus (grandi virus a DNA) il cui

virione ha una struttura complessa non ancora completamente definita.

Distinguiamo tre categorie principali di virus:

1. Virus nudi e virus rivestiti: a seconda della presenza o meno di un involucro detto

pericapside.

2. Virus icosaedrici e virus elicoidali: a seconda della simmetria del capside.

3. Virus complessi: sono ad esempio batteriofagi, poxvirus, retrovirus che hanno altre

caratteristiche strutturali.

Capside Icosaedrico: Le catene polipeptidiche si dispongono sulla superficie di un

icosaedro virtuale in modo da formare un guscio isometrico.

L’icosaedro è un solido con 12 vertici, 20 facce triangolari

equilatere e 30 spigoli.

Le facce dell’icosaedro sono costituite dalle proteine del

capside. Le catene polipeptidiche si ripiegano e formano i

protomeri; poi più protomeri si associano a formare i

capsomeri (che possono essere esameri o pentameri) che

vanno a costituire le facce.

In alcuni virus però i capsomeri sono tutti uguali; mentre in

altri i capsomeri sono diversi a seconda che siano nelle

facce o negli spigoli dell’icosaedro: le proteine pentameriche formano i vertici e le

proteine esameriche formano gli spigoli.

Ai virus a simmetria icosaedrica appartengono sia virus nudi che rivestiti. I più piccoli virus

animali identificati hanno un capside icosaedrico.

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Capside elicoidale:

Le singoli unità protomeriche interagiscono tra loro e con

l’acido nucleico a formare strutture tubulo-filamentose che

possono essere rigide (in alcuni virus vegetali) o flessibili

(orthomixovirus). La lunghezza dell’elica è determinata dalla

lunghezza dell’acido nucleico e il diametro dal numero di

unità contenute nella singola spira.

Virus nudi: protomeri molto compatti.

Virus rivestiti: protomeri più lassi, il capside si avvolge su se

stesso ed è circondato dal pericapside.

Involucro:

L’involucro è costituito da proteine virus specifiche, lipidi e carboidrati che derivano dalla

cellula ospite.

-Viene acquisito in una fase tardiva del ciclo di replicazione.

-A causa della natura lipidica viene rimosso dal trattamento con solventi dei lipidi (etere,

cloroformio) e quindi il virus perde la sua capacità infettante.

- L’involucro contiene gli antirecettori per l’adsorbimento

- In alcuni virus alcune glicoproteine virali protrudono a formare delle spicole.

Alcune proteine virali possono essere unite covalentemente a carboidrati e formare

glicoproteine.

Struttura del genoma:

I virus possono essere dotati di genoma a DNA o a RNA. Il genoma virale è il depositario

dell’informazione genetica e codifica per proteine con funzione differente: le proteine

strutturali, che entrano a far parte del virione, e le proteine funzionali che sono necessarie

per la replicazione virale.

Virus a RNA (ribovirus):



La maggior parte dei virus animali conosciuti possiede un genoma a RNA. I genomi a RNA

sono più piccoli di quelli a DNA. Tutte le famiglie, eccetto quella dei retrovirus, presentano

un genoma aploide che può dare più varianti genomiche e produrre quindi differenze

nelle modalità di replicazione, nell’espressione genica e nell’assemblaggio dei virioni.

Virus a DNA (deossiribovirus):



Sette famiglie di virus possiedono un genoma a DNA. Con poche eccezioni i virus animali

a DNA hanno tutti un genoma aploide a doppio filamento. La molecola di DNA può

essere lineare o circolare e le sue dimensioni variano all’interno delle differenti famiglie; la

grandezza del genoma dà misura della complessità del virione e della sua replicazione.

I virus a DNA tendono ad avere una minore variabilità rispetto a quelli a RNA; la ragione di

ciò deve essere ricondotta al fatto che la duplicazione del genoma dei virus a DNA

dipende dalla DNA polimerasi cellulare, un enzima abbastanza fedele e dotato di attività

di “correttore di bozze”.

Proteine associate al virione:

Sono presenti in molti virus delle proteine con attività enzimatica necessaria nelle prime

tappe della replicazione: enzimi necessari per la sintesi di mRNA, trascriptasi inversa

(necessaria nei retrovirus), proteasi, endonucleasi…

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Classificazione dei virus:

Nei virus a DNA prevalgono i virus a doppio filamento mentre nei virus a RNA prevalgono i

virus a doppio filamento.

Replicazione dei virus animali:

Il virus può esprimere la sua attività biologica solo all’interno di una cellula ospite che

permetta la completa espressione del suo genoma.

La sensibilità di una cellula a un determinato virus è condizionata dalla presenza di

adeguati recettori cellulari che permettono l’attacco del virus alla cellula ospite, mentre

la permissività dipende dai meccanismi molecolari-cellulari che risultano adeguati alla

completa trascrizione del genoma virale e alla sintesi delle proteine.

Nel caso in cui ci sia l’infezione di una cellula sensibile e permissiva, il virus può portare a

termine il suo ciclo di replicazione che, solitamente, viene suddiviso in diverse fasi:

adsorbimento, penetrazione, scapsidazione, espressione e replicazione del genoma,

montaggio e liberazione del virione maturo.

Ciclo replicativo dei virus:

Fase 1: Adsorbimento

Consiste nell’interazione tra proteine presenti sulla superficie del virione (antirecettori) e

molecole cellulari di superficie (recettori).

I recettori virali sono molecole presenti sulla superficie cellulare e possono essere proteine

o molecole di acido sialico. Siccome le molecole contenenti carboidrati sono sulla

membrana di molti tipi di cellule, i virus che li utilizzano come recettori hanno un ampio

spettro d’ospite.

Alcuni virus, oltre al legame con il recettore primario, richiedono per il loro adsorbimento

sulla cellula anche l’interazione con molecole secondarie definite corecettori.

Il legame tra recettore cellulare ed anti recettore virale determinano la specificità di

specie (ogni specie ha i sui virus e normalmente ciascun virus infetta la propria specie;

tuttavia non è sempre così ma si può verificare il “salto di specie” ovvero il virus mutando

riesce ad infettare anche altre specie) e l’infettività preferenziale per certi tessuti

dell’organismo ospite (ovvero un virus infetta solo le cellule dell’organismo che

presentano i recettori specifici; ad esempio il virus del raffreddore avrà i suoi recettori sulle

cellule epiteliali della mucosa nasale).

I virus rivestiti hanno gli anti – recettori localizzati a livello delle spicole, un esempio è il virus

influenzale; i virus nudi possono presentare gli anti – recettori ubicati in rientranze che

solcano la 74

superficie del virione.

Virus diversi possono legarsi allo stesso recettore ed alcuni virus possono riconoscere più di

un recettore; inoltre recettori diversi possono agire in sequenza (primo contatto,

successiva stabilizzazione).

Le interazioni che gli anti – recettori virali instaurano con i recettori delle cellule ospite sono

di tipo sterico; la complementarietà spaziale permette la formazione di legami deboli.

L’adsorbimento è un processo indipendente dalla temperatura e non richiede l’intervento

di reazioni che producono energia.

Fase 2: Penetrazione

Subito dopo l’adsorbimento il virus penetra nella cellula attraverso diversi meccanismi che

richiedono l’impiego di energia da parte della cellula.

I virus rivestiti hanno un doppio strato fosfolipidico che circonda il nucleocapside e,

l’entrata di questi virus prevede la fusione dell’envelope virale con la membrana cellulare,

attraverso un processo mediato dalle glicoproteine virali presenti sulla superficie del

virione.

Il meccanismo di penetrazione del virus nudo consiste nella traslocazione dell’RNA virale

attraverso la membrana citoplasmatica; a seguito dell’adsorbimento del virus alla cellula

ospite, una proteina virale va a formare un poro a livello della membrana cellulare

attraverso il quale l’RNA virale viene introdotto nella cellula (viropressi = endocitosi

mediata da recettori)

Fase 3: Scapsidazione

In questa fase il genoma virale si separa dalle proteine che lo rivestono.

Alcuni virus si ritrovano all’interno della cellula ospite come complesso nucleoproteico e

quindi richiedono una fase di diassemblaggio per liberare il proprio genoma. Per molti

virus le proteine virali si disaggregano spontaneamente o per l’intervento di proteasi

cellulari; in alcuni virus che penetrano per endocitosi la scapsidazione può avvenire per

azione di enzimi lisosomiali che si riversano all’interno dei vacuoli fagocitari.

Dopo la scapsidazione il genoma virale può rimanere nel citoplasma o entrare nel nucleo:

la maggior parte dei virus a RNA si replicano nel citoplasma perché non richiedono fattori

nucleari mentre, la maggior parte dei virus a DNA (es. retrovirus) devono entrare nel

nucleo poiché la loro replicazione richiede l’uso di enzimi e altri fattori presenti nel nucleo

cellulare; per cui questi virus devono attraversare sia la membrana plasmatica e/o

endosomiale e anche la membrana nucleare.

Fase 4: Sintesi proteica (trascrizione e traduzione) e duplicazione dell’acido

nucleico

Una volta che il genoma virale si è liberato del capside e ha raggiunto la propria sede

inizia la