Microbiologia - virus

Microbiologia – Lezione n° 1 (Prof. Galdiero – Figlio)

L’altra volta abbiamo fatto un’introduzione generale su tutti i virus. I virus sono fatti da:

• Genoma (che può essere a DNA o a RNA, una o poche molecole, cioè più pezzetti)
• Proteine (che formano sia la struttura che racchiude il DNA o RNA, sia una seconda struttura a volte glicosilata che insieme a delle molecole lipidiche forma un ulteriore contenitore).

Terminologia di un virus

Si parte dall’interno e si procede verso l’esterno perché così è più facile ricordare. (La parte più interna è il core racchiuso dal càpside)

• Core: acido nucleico
• Capside: struttura proteica che racchiude il core, quindi appunto l’acido nucleico
• Capsomero: unità proteica (tanti capsomeri formano il càpside). Core + Capside = Nucleocapside
• Envelope: involucro lipoproteico esterno
• Peplomeri: proteine, protusioni superficiali che si dipartono dall’envelope
• Virione: particella virale completa come si può osservare al di fuori della cellula (completa del suo envelope, proteine, di tutto)

I rivestimenti esterni, come per i batteri, servono per la protezione dell’acido nucleico, che è quella parte che trasmette alle generazioni successive tutto il materiale genetico. I Capsidi sono formati da un certo numero di unità proteiche tutte uguali. È importante che siano tutte uguali perché se una di queste è malformata non è detto che anche le altre lo siano, così il càpside può continuare a svolgere la sua funzione. Le molecole che andranno ad interagire con la cellula si troveranno ovviamente sulla superficie esterna di cui stiamo parlando.

Ogni virus per potersi replicare deve entrare in una cellula perché ha bisogno di tutto il suo macchinario biosintetico (parassitismo genetico). Le strutture di superficie permettono l’attaccamento del virus alla cellula e la sua successiva penetrazione attraverso una serie di modalità che poi vedremo.

Vi sono modelli di virus che li rappresentano, in cui si vede:

• Un core (zona bianca e verde)
• Trascrittasi inversa
• Integrase
• Protease
• Tutti circondati da proteine (capsomeri) che vanno a costituire il capside.
• All’esterno è presente una zona più chiara costituita dalle proteine della matrice. E ancora più fuori un envelope (che può essere più o meno presente), con sopra delle proteine di membrana detti peplomeri.

Classi di proteine di membrana

Le proteine che si trovano su una membrana possono essere distinte in varie classi (transmembrana, estrinseche ed intrinseche). Se attraversa la membrana, la proteina è dotata di una zona di x grandezza all’interno della membrana stessa, un dominio transmembrana (in genere un’elica) e una grossa parte all’esterno che può eventualmente interagire con una proteina uguale. Questa in figura con una grande parte esterna è solo una rappresentazione, infatti possono esserci anche proteine con un grosso dominio interno e solo una piccola porzione che fuoriesce o proteine che attraversano più volte la membrana. Quelle che ci interessano sono fatte più o meno nel primo modo.

Ci sono due grandi categorie di proteine:

• Una parte di proteine (come quelle del virus dell’influenza la cui proteina viene chiamata emagglutinina, Ha) sono perpendicolari alla membrana
• Un’altra parte (come quelle del Flavivirus, chiamate proteine E, dimero) sono formate da due porzioni adagiate in modo parallelo sulla membrana

Queste sono due importanti classi di proteine di membrana che inizialmente hanno un funzionamento diverso. Entrambe però, interagendo con la cellula, fanno in modo che la cellula da infettare aderisca al virus. Il meccanismo per cui faranno ciò è diverso a seconda che la proteina faccia parte del primo caso (dette proteine di classe 1) o del secondo (proteine di classe 2).

Formazione del càpside

Proprio grazie alla geometria semplice dei virus e al fatto che siano costituiti da poche unità ripetute più volte, quando le proteine si mettono insieme, lo fanno solo grazie alle loro caratteristiche geofisiche senza il bisogno di altre informazioni provenienti dall’esterno. In tal modo la particella virale si trova in uno stato energetico minimo, quindi la sua struttura è di grande stabilità. Le forze che servono per l’assemblaggio virale includono le interazioni idrofobiche ed elettrostatiche. Raramente si formano legami covalenti tra le subunità.

Per determinare la struttura di un virus bisogna usare il microscopio elettronico (ME) che dà un’alta risoluzione e permette di vedere anche strutture molto piccole (anche a livello di nm e quindi determinare la struttura di virus). Capside e proteine che lo compongono possono essere determinati tramite la cristallografia a raggi x (i càpsidi vengono cristallizzati e poi analizzati con raggi x). La prima cristallizzazione di un virus è stata fatta negli anni ’30 e la prima struttura atomica ai raggi x fu osservata nel 1978.

Una cosa importante sono le tabelle in cui si hanno tutte le famiglie virali.

• Tra i motivi di differenziamento c’è la loro struttura (se hanno o meno l’involucro lipidico intorno)
• Seconda cosa andiamo a vedere se hanno il capside

Capside

Ci sono fondamentalmente due possibilità e poche eccezioni. I virus si dividono in:

1. Virus con capside a simmetria elicoidale (es. Rabdovirus). Al ME si osservano a forma di bastoncini

Tutti i capsomeri sono asse...