Morfologia virale
I virus di tutte le forme e dimensioni consistono in un nucleo di acido nucleico, un rivestimento proteico esterno o capside, e talvolta un involucro esterno.
Obiettivi di apprendimento
Descrivere la relazione tra genoma virale, capside e involucro
Punti chiave
Punti chiave
- I virus sono classificati in quattro gruppi basati sulla forma: filamentosi, isometrici (o icosaedrici), avvolti e testa e coda.
- Molti virus si attaccano alle loro cellule ospiti per facilitare la penetrazione della membrana cellulare, permettendo la loro replicazione all’interno della cellula.
- I virus non avvolti possono essere più resistenti ai cambiamenti di temperatura, al pH e ad alcuni disinfettanti rispetto ai virus avvolti.
- Il nucleo del virus contiene il piccolo genoma a filo singolo o doppio che codifica le proteine che il virus non può ottenere dalla cellula ospite.
Termini chiave
- capside: il guscio proteico esterno di un virus
- involucro: una struttura o copertura che racchiude, come una membrana
- filamentosa: che ha la forma di fili o filamenti
- isometrica: of, or being a geometric system of three equal axes lying at right angles to each other (especially in crystallography)
Viral Morphology
Viruses are acellular, meaning they are biological entities that do not have a cellular structure. Pertanto, mancano della maggior parte dei componenti delle cellule, come gli organelli, i ribosomi e la membrana plasmatica. Un virione consiste in un nucleo di acido nucleico, un rivestimento proteico esterno o capside, e talvolta un involucro esterno fatto di proteine e membrane fosfolipidiche derivate dalla cellula ospite. Il capside è costituito da subunità proteiche chiamate capsomeri. I virus possono anche contenere proteine aggiuntive, come gli enzimi. La differenza più evidente tra i membri delle famiglie virali è la loro morfologia, che è abbastanza diversa. Una caratteristica interessante della complessità virale è che la complessità dell’ospite e del virione non sono correlate. Alcune delle strutture virali più intricate si osservano nei batteriofagi, virus che infettano gli organismi viventi più semplici: i batteri.
Morfologia
I virus hanno molte forme e dimensioni, ma queste sono coerenti e distinte per ogni famiglia virale. In generale, le forme dei virus sono classificate in quattro gruppi: filamentosi, isometrici (o icosaedrici), avvolti e testa e coda. I virus filamentosi sono lunghi e cilindrici. Molti virus delle piante sono filamentosi, compreso il TMV (virus del mosaico del tabacco). I virus isometrici hanno forme approssimativamente sferiche, come il poliovirus o gli herpesvirus. I virus avviluppati hanno membrane che circondano il capside. I virus animali, come l’HIV, sono spesso avvolti. I virus con testa e coda infettano i batteri. Hanno una testa che è simile ai virus icosaedrici e una forma di coda come i virus filamentosi.
Molti virus usano una specie di glicoproteina per attaccarsi alle loro cellule ospiti attraverso molecole sulla cellula chiamate recettori virali. Per questi virus, l’attaccamento è un requisito per la successiva penetrazione della membrana cellulare, permettendo loro di completare la loro replicazione all’interno della cellula. I recettori che i virus utilizzano sono molecole che si trovano normalmente sulle superfici cellulari e hanno le loro funzioni fisiologiche. I virus si sono semplicemente evoluti per fare uso di queste molecole per la loro replicazione.
Esempio di un virus che si attacca alla sua cellula ospite: Il virus KSHV si lega al recettore xCT sulla superficie delle cellule umane. Questo attacco permette la successiva penetrazione della membrana cellulare e la replicazione all’interno della cellula.
In generale, la forma del virione e la presenza o assenza di un involucro ci dicono poco sulla malattia che il virus può causare o sulle specie che potrebbe infettare, ma sono comunque mezzi utili per iniziare la classificazione virale. Tra i virioni più complessi conosciuti, il batteriofago T4, che infetta il batterio Escherichia coli, ha una struttura a coda che il virus usa per attaccarsi alle cellule ospiti e una struttura a testa che ospita il suo DNA. L’Adenovirus, un virus animale non sviluppato che causa malattie respiratorie negli esseri umani, usa picchi di glicoproteine che sporgono dai suoi capsomeri per attaccarsi alle cellule ospiti. I virus non sviluppati includono anche quelli che causano la polio (poliovirus), le verruche plantari (papillomavirus), e l’epatite A (virus dell’epatite A).
Esempi di forme di virus: I virus possono avere una forma complessa o relativamente semplice. Questa figura mostra tre virioni relativamente complessi: il batteriofago T4, con il suo gruppo di testa contenente DNA e fibre di coda che si attaccano alle cellule ospiti; l’adenovirus, che usa punte del suo capside per legarsi alle cellule ospiti; e l’HIV, che usa glicoproteine incorporate nel suo involucro per legarsi alle cellule ospiti.
Virus sviluppati come l’HIV consistono di acido nucleico e proteine del capside circondati da un involucro a doppio strato fosfolipidico e le sue proteine associate. Le glicoproteine incorporate nell’involucro virale servono per attaccarsi alle cellule ospiti. Altre proteine dell’involucro includono le proteine della matrice che stabilizzano l’involucro e spesso giocano un ruolo nell’assemblaggio dei virioni di progenie. Varicella, influenza e parotite sono esempi di malattie causate da virus con involucro. A causa della fragilità dell’involucro, i virus non sviluppati sono più resistenti ai cambiamenti di temperatura, al pH e ad alcuni disinfettanti rispetto ai virus avvolti.
Tipi di acido nucleico
A differenza di quasi tutti gli organismi viventi che usano il DNA come loro materiale genetico, i virus possono usare sia DNA che RNA. Il nucleo del virus contiene il genoma o il contenuto genetico totale del virus. I genomi virali tendono ad essere piccoli e contengono solo quei geni che codificano proteine che il virus non può ottenere dalla cellula ospite. Questo materiale genetico può essere a singolo o doppio filamento. Può anche essere lineare o circolare. Mentre la maggior parte dei virus contiene un singolo acido nucleico, altri hanno genomi che ne hanno diversi, chiamati segmenti.
Nei virus del DNA, il DNA virale dirige le proteine di replicazione della cellula ospite a sintetizzare nuove copie del genoma virale e a trascrivere e tradurre quel genoma in proteine virali. I virus a DNA causano malattie umane, come la varicella, l’epatite B e alcune malattie veneree, come l’herpes e le verruche genitali.
I virus a RNA contengono solo RNA come materiale genetico. Per replicare i loro genomi nella cellula ospite, i virus a RNA codificano enzimi che possono replicare l’RNA in DNA, cosa che non può essere fatta dalla cellula ospite. Questi enzimi RNA polimerasi hanno maggiori probabilità di commettere errori di copiatura rispetto alle DNA polimerasi e, quindi, spesso commettono errori durante la trascrizione. Per questo motivo, le mutazioni nei virus dell’RNA si verificano più frequentemente che nei virus del DNA. Questo li porta a cambiare e adattarsi più rapidamente al loro ospite. Le malattie umane causate da virus RNA includono l’epatite C, il morbillo e la rabbia.