I Virus

Studiando la classificazione degli organismi (vedi classificazione) ci siamo resi conto che i Virus non potevano rientrare in nessuna delle categorie di organizzazione utilizzate per gli altri organismi.

Vengono definiti microplasmi acellulari.

Infatti, perché una cellula per essere tale deve essere originata da un'altra cellula e deve riprodursi autonomamente. I virus hanno bisogno di organismi ospiti e di cellule ospite per la riproduzione, perciò sono definiti parassiti endocellulari obbligati, non formati da cellule ma da aggregati di molecole.

Un Virus viene definito tale solamente quando parassita una cellula per moltiplicarsi.
Quando questo si trova libero nell'ambiente prende il nome di Virione.

Oggi ci sono due teorie evolutive sulla nascita dei virus, nessuna ancora provata:

I Virus sono formati da diversi rivestimenti, i quali possono avere diverse forme.

Tutti i virus sono formati da un Core e un Capside, che assieme formano il Nucleocapside.

Alcuni virus possono avere un ulteriore rivestimento esterno chiamato Pericapside o Envelope.

• Il Core contiene un acido nucleico, che può essere DNA o RNA e diversi enzimi, come le DNA e RNA polimerasi. Questo filamento può presentarsi sotto diverse forme.
  Il DNA può presentarsi sotto singolo filamento (ss) oppure sotto forma di doppio filamento (ds).
  Il filamento di RNA può essere a sua volta doppio o singolo. In particolare il filamento singolo può essere positivo (+) o negativo (-).  
  C'è anche la possibilità che il filamento sia frammentato.
  
  
• Il Capside è l'involucro esterno del virus che ne definisce la forma.
  E' formato da protomeri (una proteina singola di forma globulare) e capsomeri (nati dall'unione di gruppi di 5-6 protomeri).
  
  
• Il Pericapside o Envelope è un ulteriore rivestimento, formato da lipidi oppure da lipoproteine. Il pericapside può anche possedere protuberanze e spine, che usa per attaccarsi meglio alle cellule bersaglio (substrato).
  Solitamente il Pericapside nasce dalla membrana cellulare della cellula ospite, quindi i virus rivestiti sono solitamente virus animali (poiché batteri e cellula vegetale possiedono la parete).

Oltre ai classici virus abbiamo altre particelle sub-virali, dei quali la biologia è ancora sotto molti aspetti sconosciuta. 

Tra questi abbiamo i Prioni, costituiti unicamente da una catena proteica, e i Viroidi, formati unicamente da una molecola di acido nucleico.

La replicazione virale è il metodo che i virus usano per moltiplicarsi. Ha caratteristiche peculiari per ogni virus, dal momento che possiedono genomi diversi.

In generale, si può riassumere nelle seguenti fasi:

• Adsorbimento
• Penetrazione
• Spoliazione 
• Duplicazione del Genoma
• Assemblaggio
• Liberazione

 L'Adsorbimento è la fase di aggancio del virione alla membrana cellulare della cellula bersaglio. Sulla membrana avviene un riconoscimento specifico tra le proteine periferiche esterne della cellula e i siti attivi presenti sul capside o sul pericapside del virione.  Questo riconoscimento obbligatorio da origine alla specificità di bersaglio: ogni cellula o organo ha virus specifici.

La Penetrazione è l'ingesso del virus o del suo materiale genetico all'interno della cellula. Questa fase può avvenire in diverse modalità. Se è solo il genoma a penetrare nella cellula, il virus si aggancia e si contrae, perforando la membrana e iniettando il materiale genetico dentro la cellula. L'ingresso di tutto il virus all'interno della cellula parassitata può avvenire invece secondo due vie: la prima è il trasporto secondo endocitosi, mentre la seconda è la fusione tra il capside o il pericapside virale e la membrana della cellula.

Durante la Spogliazione (o uncoating) la particella virale si separa nei vari componenti fondamentali: lipidi, proteine e acido nucleico.

La fase di Duplicazione del genoma avviene fruttando gli organelli della cellula infettata.

La sua durata dipende dalla tipologia di genoma che possiede il virus.

• Nei virus a DNA la duplicazione avviene più velocemente.
  La doppia elica si apre e la DNA polimerasi cellulare duplica i due filamenti.
• I virus a RNA + sono in grado di funzionare come RNA messaggeri e possono codificare subito la sintesi delle proteine necessarie alla duplicazione. Questa avviene in tempo intermedio.
• I Virus a RNA - hanno bisogno di essere convertiti prima in RNA +, copia complementare del filamento negativo. Dopo questo passaggio l'RNA è in grado di effettuare la traduzione e formare le molecole necessarie per assemblare il virus. Questo meccanismi necessita molto più tempo.

La fase successiva è quella di Assemblaggio dei vari componenti per riformare nuovi virus.  
Se il virus è elicoidale per prima cosa le proteine circondano il filamento di acido nucleico, poi entrambi si avvolgono ad elica.
Se il virus è invece icoesaedrico, prima le proteine si assemblano formando un involucro liscio. In seguito l'acido nucleico penetra all'interno di questo involucro e solo allora le proteine dei capsomeri rivestono tutta la struttura.

La fase di Liberazione è l'ultima fase del ciclo di replicazione virale. Può avvenire in diversi modi.
Il primo è per gemmazione: si forma una piccola gemma avvolta dalla membrana cellulare, la quale contiene il virus. Questa gemma poi si stacca, liberando il virus e formando il pericapiside.
Il secondo metodo è per esocitosi: la membrana cellulare si introflette e utilizzando una vescicola porta il virus all'esterno.

L'ultimo metodo prevede la Lisi della cellula. Le copie virali si accumulano nella cellula ospite. Quando esercitano troppa pressione sulla membrana questa si rompe, la cellula muore, e le copie virali escono fuori dalla cellula.

In particolare, questo può avvenire sfruttando un ciclo litico o un ciclo lisogeno.

Durante il Ciclo Lisogeno il DNA virale viene integrato assieme al DNA della cellula. In questo modo il virus rimane latente e il suo genoma viene duplicato assieme a quello della cellula. In modo spontaneo o indotto si passa poi al Ciclo Litico.

Il Ciclo Litico può avvenire subito dopo l'Assemblaggio oppure dopo un Ciclo Lisogeno.

In questo caso all'interno della cellula vengono riformate le copie virali che provocano la lisi della cellula. I virus vengono rilasciati all'esterno.

La classificazione dei Virus viene fatta secondo le regole dell'International Commitee of Virus, modificando i livelli della classificazione utilizzata per gli altri organismi.

I virus vengono classificati in:

• Ordine - "Virales"
• Famiglia - "Viridae"
• Genere - "Virus"
• Specie - "Virus + nome"

Ad esempio: Il virus del Morbillo

Ordine: Morbillovirales

Famiglia: Morbilloviridae

Genere: Morbillovirus

Specie: Virus del Morbillo

Utilizzando questa classificazione va anche definito il concetto di specie virale, dal momento che anche questa volta, come per i batteri, non è applicabile il concetto di specie utilizzato per gi altri organismi.

"Due virus appartengono alla stessa specie quando hanno caratteri simili, in particolare quando hanno una porzione di genoma coincidente e cellule bersaglio simili."

Abbiamo poi ulteriori divisioni in:

• Gruppi - A seconda della forma.
• Sierotipi - A seconda delle proteine che formano capside.
• Genotipi - A seconda del tipo di genoma.

Osserviamo ora i vari criteri con i quali vengono classificati i virus: in base alla forma, alla cellula ospite, al tipo di genoma e alla presenza del capside.

In Base alla Forma vengono classificati in:

• Elicoidali 
• Icoesaedrici
• Misti o Complessi

In Base al tipo di Genoma vengono classificati in:

• DNA ds
• DNA ss
• RNA ss+
• RNA ss-
• RNA ds

In Base alla presenza del Capside vengono classificati in:

• Nudi 
• Rivestiti

In Base alla Cellula Ospite vengono classificati in:

• Virus Procarioti
• Virus Protisti
• Virus Animali
• Virus Vegetali

Vediamo ora qualche tipologia di virus e le sue diverse cellule bersaglio.

Per approfondimenti sulle malattie che colpiscono l'uomo vedi virus.

I Virus dei Procarioti sono prevalentemente nudi e hanno come materiale genetico il DNA.

A seconda del tipo di batterio che parassitano sono divisi in Archeavirus o Bacteriavirus.

Alcune specie infettano una sola delle due categorie, mentre altre le infettano entrambi. Questi ultimi prendono il nome di Batteriofagi, i quali hanno struttura complessa.

Tra questi abbiamo ad esempio la famiglia dei Siphoviridae.

I Virus dei Protisti attualmente conosciuti sono pochi. Prevalentemente hanno come materiale genetico l'RNA (ss e ds) e sono sia nudi che rivestiti.

Anche i Virus dei Funghi attualmente noti sono relativamente pochi.

I più studiati sono quelli che attaccano i Saccaromiceti, dal momento che possono produrre tossine durante la fermentazione, le quali possono essere trasferite agli alimenti.

I Virus dei Vegetali invece sono molto numerosi e sono spesso studiati in agraria.

Sono nudi, dal momento che la cellula possiede la parete, e prevalentemente a RNA.

Il virus più grande studiato è il Virus del Mosaico del Tabacco, uno dei più grandi virus conosciuti, che causa lesioni alle foglie le quali cambiano colorazione.

Alcuni virus vengono anche utilizzati per alterare le caratteristiche di fiori e piante. Il Pothyvirus è un virus che viene utilizzato ad esempio per creare particolari sfumature di colore sui petali dei tulipani.

I Virus Animali sono i più diffusi e sono quelli che interessano l'uomo.

Le famiglie di virus sono riunite sotto due grandi gruppi: i Ribovirus e i Desossiribovirus.

I virus a DNA sfruttano i propri enzimi per replicare il proprio materiale genetico, azione che avviene all'interno del nucleo della cellula parassitata, mentre sfruttano gli enzimi e gli organelli cellulari per la formazione dei rivestimenti esterni.

I Virus a DNA sono divisi in virus a doppio e singolo filamento:

• Adenoviridae: agenti di malattie respiratorie.
• Papillomaviridae: provocano verruche e condilomi, sono responsabili anche del tumore al collo uterino.
• Polyoviridae: virus che colpisce i primati e che in colture cellulari è in grado di provocare tumori.
• Hepanaviridae: virus che causa l'epatite di tipo B.
• Herpesviridae: famiglia i cui virus vengono indicati con la sigla HHV, comprende 8 virus differenti:
  
  • HHV 1 - Responsabile dell'Herpes labiale.
  • HHV 2 - Responsabile dell'Herpes genitale.
  • HHV 3 - Responsabile di Varicella e Fuoco di S. Antonio.
  • HHV 4 - Responsabile della Mononucleosi.
  • HHV 5 - Responsabile del Citomegalovirus.
  • HHV 6 - Responsabile della sesta malattia.
  • HHV 7 - Isolato ma non ancora collegato ad una patologia.
  • HHV 8 - Responsabile del Sarcoma di Kaposi
• Poxviridae: famiglia che comprende il virus del Vaiolo.
• Parvoviridae: Responsabile della quinta malattia nei bambini.

I Virus a RNA mostrano invece alcune caratteristiche particolari rispetto ai virus a DNA.

Abbiamo infatti osservato che esistono filamenti positivi (+), negativi (-) e virus a doppio filamento (+/-).

Possono essere raggruppati in:

• Picornaviridae: Questa famiglia comprende quattro virus molto importanti.
  • Poliovirus: responsabile della poliomelite.
  • Echovirus: responsabile di disturbi respiratori.
  • Hepatovirus: responsabile dell'Epatite A.
  • Rhinovirus: responsabile del raffreddore comune.
• Togaviridae: Famiglia di virus icoesaedrici che comprende due diversi virus.
  • Rubivirus: responsabili della rosolia.
  • HCV: responsabile dell'Epatite C.
• Flaviviridae: agenti eziologici della febbre gialla e della febbre del Nilo.
• Orthomyxoviridae: famiglia a cui appartengono tutti i ceppi influenzali.
• Paramyxoviridae: famiglia di virus che provocano parotite e morbillo.
• Filoviridae: agenti eziologici di febbre gialla e ebola.
• Reoviridae: famiglia di virus che possiedono RNA frammentato in 12 parti.