Meccanismi di Replicazione Virale e Morfologia dei Virus: Ciclo Litico e Retrovirus

Definizione e Caratteristiche Fondamentali dei Virus

I virus sono strutture acellulari e non sono considerati organismi viventi. Le loro dimensioni sono comprese tra 20 e 300 nm. A causa delle loro ridotte dimensioni, non sono stati visualizzati fino alla metà del XX secolo (furono fotografati per la prima volta nel 1942). I virus non possiedono un metabolismo e una riproduzione propri, ma sono parassiti intracellulari obbligati di esseri viventi. Possono parassitare i batteri e le cellule eucariotiche.

Struttura del Virus

La struttura virale è caratteristicamente molto semplice:

• Un guscio esterno di proteine, chiamato capside. A volte i virus possiedono anche un involucro esterno (envelope) che deriva dal doppio strato lipidico della cellula infetta. Contengono, comunque, proteine specifiche.
• All'interno contengono un acido nucleico, che può essere DNA o RNA. Il DNA può essere lineare o circolare. Sia il DNA che l'RNA possono essere costituiti da un singolo filamento o un doppio filamento.

Il capside è formato da subunità proteiche chiamate capsomeri. L'unione dei capsomeri e la loro distribuzione nello spazio determinano la forma del virus. Si distinguono tre modelli base:

1. Virus Icosaedrici (o Poliedrici): Il capside è costituito da molti capsomeri che formano un poliedro. Questo poliedro può avere molte facce. È il caso del virus della varicella.
2. Virus Elicoidali (o a Spirale): I capsomeri si avvolgono a spirale formando un cilindro elicoidale. È l'esempio del virus del mosaico del tabacco da fiuto.
3. Virus a Struttura Complessa (o Combinata): Hanno una regione del capside, denominata testa, di forma poliedrica, e una zona a forma di coda, di forma elicoidale (tipica dei batteriofagi). Un esempio è il virus T2 che infetta i batteri.

Il Ciclo di Replicazione Virale

Il Ciclo Litico del Batteriofago

La replicazione di un batteriofago, chiamata ciclo litico, può essere raggruppata in diverse fasi. Il tempo necessario per la moltiplicazione virale è di 30-35 minuti. Le fasi sono:

1. Acoplamiento (Attacco)
2. Entrata e Uscita (Penetrazione e Rilascio)
3. Replicazione
4. Ensamblado (Assemblaggio)
5. Lisi

Fasi Dettagliate dell'Infezione Virale

Fissaggio (Attacco)

La prima fase dell'infezione virale è l'interazione del virus con un sito recettore specifico sulla superficie della cellula ospite. I recettori della cellula ospite differiscono per i diversi virus: sono proteine in alcuni casi e oligosaccaridi in altri. La presenza o assenza di recettori svolge un ruolo cruciale nella patogenesi virale.

Penetrazione

Dopo l'attacco, la particella virale entra nella cellula. In alcuni sistemi, ciò avviene tramite endocitosi mediata da recettori. La perdita dell'involucro del virus (uncoating) avviene durante o subito dopo la penetrazione. Come già menzionato, in questo momento il virus originale perde la sua infettività.

Sintesi

Subito dopo lo scoprimento del genoma virale, inizia la fase di sintesi del ciclo di replicazione. L'aspetto essenziale della replicazione virale è che l'mRNA specifico trascrive le informazioni genetiche dell'acido nucleico virale. Una volta che l'acido nucleico è espresso con successo e duplicato in questa fase, i virus si affidano ai componenti della cellula per tradurre l'mRNA. Le proteine dell'involucro vengono assemblate per costruire il capside, che incapsula e stabilizza l'acido nucleico virale dall'ambiente extracellulare. Il risultato è che decine o centinaia di particelle virali progenie possono essere generate da un singolo virus che infetta la cellula ospite.

Il Periodo di Eclissi

Una delle caratteristiche della moltiplicazione virale è che, poco dopo l'interazione con la cellula ospite, il virus infettante si disintegra e perde la sua infettività. Questa fase del ciclo cellulare si chiama periodo di eclissi. Questo è un periodo di intensa attività di sintesi, poiché la cellula infetta reindirizza la sua macchina metabolica in funzione delle esigenze del virus, vale a dire, la sintesi di nuove particelle virali. Ci sono casi in cui i processi metabolici della cellula ospite non vengono alterati in modo significativo, ma essa è comunque costretta a sintetizzare proteine e acidi nucleici virali.

Focus sui Retrovirus

I retrovirus sono un tipo di virus presenti solo nelle cellule eucariotiche. I retrovirus hanno l'RNA come materiale genetico all'interno del capside e, in aggiunta, contengono una molecola di trascrittasi inversa, un enzima in grado di catalizzare la trasformazione del messaggio delle molecole di RNA in un DNA (cDNA).

In una fase successiva, il genoma virale (la copia del DNA, chiamato provirus) si integra nel DNA della cellula ospite e può essere trasmesso ai discendenti di quest'ultima quando si divide. La fase successiva, che può verificarsi dopo un lungo periodo, è che i geni provirali vengono trascritti dalla RNA polimerasi dell'ospite. Questo processo produce una grande quantità di molecole di RNA identiche a quelle infettive. Questi RNA saranno successivamente tradotti dalla macchina enzimatica dell'ospite per produrre tutte le proteine necessarie alla maturazione delle particelle virali.