I virus: caratteristiche generali e strategie di riproduzione

Cosa sono i virus? Quali sono le loro caratteristiche fondamentali? Come si riproducono? Clicca sui bottoni per leggere le risposte.

Cosa sono i virus?

I virus (o virioni) sono una classe di microrganismi che, per riprodursi, infettano cellule viventi, eucariotiche (uomo, animali domestici o di allevamento, piante, insetti, funghi, ecc..) o procariotiche (batteri, archeobatteri).

Un’infezione virale può essere causa di malattie (infezioni respiratorie, disturbi gastrointestinali, influenza, vaiolo, AIDS, vari tipi di cancro) che possono portare alla morte dell’organismo biologico colpito.

“Virus” è una parola di origine latina che significa “veleno” ed è stata utilizzata dalla fine dell’Ottocento per classificare alcuni agenti patogeni di dimensioni addirittura inferiori a quelle dei batteri. I virus hanno infatti dimensioni nanometriche (cioè dell’ordine del miliardesimo di metro), sono circa 1000 volte più piccoli dei batteri (le cui dimensioni sono dell’ordine dei micrometri, ovvero del milionesimo di metro). Pertanto, per poterli osservare, è necessario ricorrere alla microscopia elettronica.

Quali sono le loro caratteristiche fondamentali?

La struttura molecolare: in generale, i virus sono costituiti da un genoma di DNA o RNA protetto da un rivestimento proteico, chiamato capside. Il capside è un aggregato ordinato di più subunità proteiche e ciascuna subunità prende il nome di capsomero. L’insieme del genoma e del capside costituisce il nucleocapside. Alcuni virus possono avere anche un doppio strato lipidico (chiamato “envelope” o “pericapside”) che avvolge il nucleocapside.

La strategia riproduttiva: i virus, per definizione, non sono organismi viventi perché non hanno un proprio apparato metabolico (né catabolico né biosintetico). Essi devono necessariamente invadere una cellula (detta “ospite”) e impadronirsi dei relativi macchinari molecolari per generare copie di sé stessi.

Come si riproducono?

Il ciclo riproduttivo virale può essere litico o lisogenico. Il ciclo litico si articola in cinque fasi. La prima fase è l’adesione alla cellula ospite. Perché ciò avvenga, deve realizzarsi un’interazione specifica tra gruppi molecolari presenti sulla superficie esterna del virus e gruppi esposti sul lato esterno della membrana plasmatica della cellula. La specificità di tale interazione spiega perché virus diversi infettano organismi diversi e perché facciamo distinzione tra virus animali (che infettano le cellule animali di vertebrati e invertebrati), fagi (o batteriofagi, chiamati così perché aggrediscono le cellule batteriche), virus vegetali, ecc. Chiaramente, la specificità può essere anche di specie (virus che infettano i maiali non necessariamente colpiscono l’uomo) e di organo.

Stabilito il contatto, si compie la fase di introduzione del virus nella cellula ospite. In questo frangente l’intera particella virale, o solo il suo materiale genetico, penetra nel citoplasma dell’ospite. I meccanismi di penetrazione possono essere differenti (i più comuni sono la fusione con la membrana e l’endocitosi). Nel citoplasma ha luogo la terza fase di replicazione del genoma virale, trascrizione e sintesi delle proteine virali. Segue la fase di assemblaggio delle proteine virali neosintetizzate e incapsidazione del genoma virale. Nell’ultima fase avviene il rilascio dei nuovi virioni dalla cellula ospite, che culmina con la morte stessa dell’ospite per rottura (lisi) della membrana plasmatica. In alternativa alla lisi cellulare, nel caso dei virus con involucro lipidico, si può realizzare un processo analogo a quello appena descritto, che però termina con il rilascio per gemmazione delle particelle virali e mantenimento della vitalità cellulare.

In un ciclo lisogenico (o lisogeno), il genoma del virus si integra nel DNA cromosomico dell’ospite attraverso un meccanismo di ricombinazione genetica. Nel caso dei virus a DNA, l’integrazione è diretta. Nel caso dei virus a RNA, l’integrazione deve essere preceduta da una fase di conversione dell’RNA virale in un intermedio a DNA (il processo è detto retrotrascrizione o trascrizione inversa ed è tipico dei retrovirus, come l’HIV). A realizzare la conversione è la trascrittasi inversa, un enzima che il virus porta con sé nella cellula al momento dell’infezione. Il materiale genetico virale viene quindi replicato insieme al DNA dell’ospite, venendo trasmesso a generazioni successive di cellule. Un virus che mette in atto un ciclo lisogenico è anche detto virus temperato, provirus (o profago, nei batteriofagi). In presenza di determinati stimoli (ad esempio danni al genoma dell’ospite o stress termico), il virus temperato interrompe lo stato di latenza, separandosi dal DNA cromosomico e dando luogo a una infezione litica.

Ciclo litico e lisogenico (o lisogeno) dei virus. Fonte immagine: Suly12, via Wikimedia Commons.
Ciclo litico e lisogenico (o lisogeno) dei virus. Fonte immagine: Suly12, via Wikimedia Commons.

 

Fonte immagine in evidenza: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

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