Patogeni franchi e opportunisti - 2

I virus

I virus sono parassiti endocellulari obbligati e non sono annoverabili tra gli esseri viventi in quanto non sono in grado di replicarsi al di fuori di una cellula ospite. Sono organismi submicroscopici: dimensioni 20-300 nm, hanno dimensioni estremamente ridotte che ne consentono l’osservazione solo al microscopio elettronico. La microscopia elettronica è però molto dispendiosa, soprattutto in termini di tempo, e pertanto l’osservazione a microscopio non è utilizzata a fini diagnostici per quanto concerne i virus.

Non hanno l’informazione genetica per produrre energia e per la sintesi proteica. Non crescono e non si dividono, si assemblano infatti da componenti preformate che vengono fatte produrre alla cellula infettata. Sono metabolicamente inerti (quando sono fuori dalle cellule) e sono costituiti da un solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA), depositario dell’informazione genetica.

Struttura dei virus

Acido nucleico + capside nucleocapside: è la struttura base dei virus

• Acido nucleico: costituisce il genoma virale;
• Capside: involucro proteico che ha la funzione di proteggere l’acido nucleico dagli enzimi cellulari ed extracellulari;

Alcuni virus possiedono anche un involucro lipoproteico esterno (envelope, pericapside o peplos). L’envelope è un doppio strato fosfolipidico solitamente provvisto di microfilamenti esterni chiamati peplomeri che costituiscono il recettore che permette ai virus di entrare nella cellula ospite. Nell’immagine sono mostrate le strutture di due virus “nudi”, ovvero virus privi di envelope. Sulla sinistra si può osservare il papilloma virus e sulla destra un adenovirus. Entrambi sono virus nudi ma negli adenovirus sono presenti degli spike proteici che rendono il capside più complesso.

Un virus con envelope invece si presenta così:

• Capside (azzurro);
• Acido nucleico (verde);
• Proteine del tegumento (viola) proteine interposte tra il capside e l’envelope;
• Envelope (giallo) doppio strato fosfolipidico da cui si dipartono numerosi filamenti di glicoproteine.

Classificazione dei virus

I virus vengono distinti, in base alla tipologia del genoma, in virus a DNA e virus a RNA.

Virus a DNA

Hanno un’ulteriore classificazione:

• In base alla forma del capside: icosaedrico o elicoidale.
• Presenza di envelope: virus con envelope o virus senza envelope (virus naked).
• In base all’architettura del genoma:
  • A singolo filamento lineare;
  • A doppio filamento circolare;
  • A doppio filamento lineare;
  • A forma mista.

Virus a RNA

Hanno un’ulteriore classificazione in base alla forma del capside:

• Icosaedrico o elicoidale.
• Presenza di envelope: virus con envelope o virus senza envelope (virus naked).
• In base all’architettura del genoma:
  • A doppio filamento;
  • A singolo filamento.

Il filamento singolo può essere orientato in due modi:

• Orientamento positivo (5’ 3’), orientamento tipico dell’RNA delle cellule eucariotiche;
• Orientamento negativo (3’ 5’).

Il singolo filamento può inoltre essere:

• Singolo filamento continuo;
• Singolo filamento segmentato: diversi segmenti vanno a costituire l’intero genoma. Per quanto riguarda i virus a RNA a singolo filamento negativo dobbiamo osservare che quest’ultimo non può essere letto dai ribosomi cellulari. È necessario che i virus portino nel capside un enzima in grado di trasformare il filamento di RNA negativo in un filamento di RNA positivo. Si tratta di un “RNA polimerasi RNA dipendente” che usa il filamento negativo come stampo per sintetizzare il filamento positivo.

Ciclo replicativo virale

Per sopravvivere, i virus devono essere in grado di:

• Trovare una cellula ospite in cui possano replicare;
• Attaccarsi alla cellula ospite;
• Entrare nella cellula;
• Liberare il proprio genoma perché possa essere replicato;
• Replicare il genoma;
• Trascrivere e tradurre le proprie proteine virali;
• Assemblare il genoma e le proteine neosintetizzate a formare il nucleocapside;
• Uscire dalla cellula per poter infettare nuove cellule e propagare l’infezione.

Cellule ospite

Le cellule ospite vengono classificate in:

• Cellule suscettibili: vengono infettate in quanto possiedono i recettori per un determinato virus;
• Cellule resistenti: non vengono infettate da un virus in quanto prive di recettori specifici per questo;
• Cellule permissive: vengono infettate (presenza di recettori) e consentono la trascrizione del genoma e la sintesi di tutte le proteine virali.

I tipi di infezione che possono svilupparsi sono:

• Infezione produttiva: viene prodotta una progenie virale infettante; avviene in cellule permissive.
• Infezione abortiva: vengono espressi solo alcuni geni virali e non viene prodotto nuovo virus. Un’infezione abortiva può sussistere essenzialmente per due motivi:
  • Perché il virus è defettivo: in un virus defettivo la particella virale non contiene tutta l’informazione genetica necessaria per dar luogo a una replicazione completa.
  • Perché la cellula non è permissiva: la cellula quindi è suscettibile ma non consente la replicazione del virus.

Fasi

Il ciclo replicativo virale avviene in fasi distinte:

• Adsorbimento: Attacco del virione (singola particella virale) alla cellula ospite attraverso un legame specifico antirecettore/recettore sulla cellula ospite. Gli antirecettori sono particolari strutture di superficie del virione che si legano ad uno specifico recettore della membrana della cellula. La specificità del legame determina il tropismo virale, cioè la proprietà dei virus di infettare prevalentemente (o esclusivamente) determinate specie animali o addirittura soltanto determinati tessuti e organi di un organismo.
• Penetrazione: Ingresso del nucleocapside in alcuni casi o del genoma virale in altri (a volte anche di altri componenti come capside e enzimi) nella cellula, per fusione o endocitosi.
• Spoliazione: È una fase endocellulare, in cui per idrolisi delle proteine virali (che costituiscono il capside) si ha esposizione dell’acido nucleico virale, che prende il controllo del metabolismo cellulare.
• Replicazione: Sintesi delle componenti virali, sia delle componenti strutturali che andranno a costituire il capside o le glicoproteine dell’envelope, sia dell’acido nucleico in sé, che andrà a creare nuovi genomi virali. Nella fase di replicazione un ruolo importante è svolto dalle proteine virali, distinte in:
  • Proteine inibenti o attivanti biosintesi cellulari
  • Proteine regolatrici dell’espressione del genoma virale
  • Proteine coinvolte nella trascrizione e nella replicazione del genoma virale
  • Proteine strutturali del virione
• Assemblaggio: Costruzione della particella virale (virione) e sua liberazione per esocitosi o lisi cellulare.

Adsorbimento virale

È un meccanismo chiave serratura. I virus presentano un componente superficiale (antirecettore) solitamente di natura proteica, che permette l’attacco alla superficie delle cellule bersaglio, che, a loro volta, presentano una struttura complementare (recettore). Se esistono anticorpi in grado di bloccare il recettore virale l’infezione non può avvenire. Tali anticorpi si chiamano anticorpi neutralizzanti perché sono in grado di bloccare l’entrata del virus nella cellula ospite.