Replicazione degli Herpesvirus

Vediamo ora l’ultimo esempio per quanto riguarda la prima classe replicativa, gli Herpesvirus.

Si tratta di virus rivestiti, con il capside a simmetria icosaedrica, mentre tra l’envelope ed il capside c’è una matrice molto spessa, che prende il nome di tegumento, ed è importante nel ciclo replicativo.

Il DNA è double strand, lineare, di circa 150 kbasi, mentre agli estremi della molecola ci sono delle sequenze terminali ripetute invertite (TR) che servono per la circolarizzazione del genoma, che in questi virus deve precedere la duplicazione dello stesso genoma.

Gli Herpesvirus non hanno due, ma tre ondate trascrizionali, per tre tipi di geni, α, β e γ o, rispettivamente, precocissimi, precoci e tardivi. Tra la trascrizione dei geni precoci e quella dei geni tardivi, c’è, come sempre, la duplicazione nucleare. Tutte e tre le ondate sono regolate dal virus         stesso, per ottenere la massima produzione possibile di proteine strutturali.

Nel nucleo, oltre al DNA, entrano anche delle proteine del tegumento, in particolar modo la α-TIF (o fattore di iniziazione della trascrizione α). α-TIF è un potente attivatore della trascrizione dei 5 geni α. I virus difettivi di questo fattore infatti hanno molta difficoltà a replicarsi in vivo, mentre in vitro, addirittura, sono del tutto incapaci di replicarsi.

I geni α, come T grande o E1A, a basse concentrazioni promuovono la propria trascrizione, invece ad alte concentrazioni la inibiscono. Almeno due di questi 5 geni α sono assolutamente indispensabili al virus per la propria replicazione. E’ sufficiente la delezione di uno solo dei due geni α per rendere il virus incapace di replicarsi. Fra i geni α ce n’è uno importante che permette al virus di infettare e di danneggiare le cellule del sistema nervoso centrale. Oltre a essere dei geni regolatori ed a regolare la propria trascrizione, sono anche degli attivatori dei geni β e dei geni γ.

Grazie all’azione di promozione dei geni α inizia la trascrizione dei geni β.

I geni β contengono molti enzimi, indipendenti dal ciclo cellulare, utili nella sintesi del DNA, tra cui la DNA polimerasi, ma anche gli enzimi che servono per il riciclo dei nucleotidi, come la timidina chinasi o la ribonucleotide riduttasi. Possiedono quindi la capacità di sfruttare al meglio il pool nucleotidico della cellula. Ci sono poi le ATPasi, le elicasi e tanti altri enzimi ancora, quindi tutto quello che serve al virus per replicare il DNA.

La duplicazione avviene con un meccanismo particolare, detto rolling circle: grazie alle sequenze palindromiche ai due estremi, il DNA si circolarizza e viene poi duplicato in questa forma circolare. Di nuovo avremo un filamento che viene sintetizzato in maniera continua, che funziona da stampo per una sintesi continua.

Avremo poi un altro filamento che si svolge via via, viene legato da una DNA binding protein virale ed è sintetizzato in maniera discontinua, attraverso i frammenti di Okazaki, che a loro volta verranno legati.

Un enzima virale forma un nick, un taglio, in uno dei due filamenti circolari, formando il punto di attacco della DNA polimerasi, che inizia a sintetizzare il filamento nuovo sulla base di quello che non è stato tagliato (che quindi forma uno stampo circolare continuo).

La DNA polimerasi, quindi, procede lungo il filamento circolare, duplicandolo e contemporaneamente stacca l’altro filamento, quello su cui è avvenuto il taglio, che viene poi duplicato tramite la formazione dei frammenti di Okazaki, che vengono poi legati assieme (su questo filamento agisce anche la DNA binding protein).

Una volta che la DNA polimerasi ha completato il giro di duplicazione (il rolling circle), arrivata in fondo, continua a sintetizzare il filamento, staccando il filamento già completamente duplicato (appena sintetizzato).

E’ quindi un processo continuo lungo lo stampo circolare, infatti una volta completato un filamento, la DNA polimerasi continua, staccandolo, per poi ricominciare.

I vari filamenti dati dai vari giri duplicativi formano un concatamero, ovvero tante copie del DNA virale duplicato, una attaccata all’altra.

Una DNAsi virale, prodotta dai geni β, riconosce dei siti specifici di taglio e taglia il concatamero circa ogni 150 kilobasi.

A partire dalle molecole di DNA neosintetizzato, a questo punto, vengono trascritti i geni γ, che codificano per le proteine strutturali del virus, che compongono il capside, la matrice e l’envelope.

Le proteine che vanno a comporre il capside e la matrice non vengono glicosilate, mentre la maggior parte di quelle che costituiscono l’envelope vengono glicosilate, dopo essere state sintetizzate nei ribosomi sul reticolo endoplasmatico.