Trascrizione dei virus

 

Completata la descrizione delle tappe iniziali del ciclo di replicazione (l’attacco, l’ingresso ed il denudamento del virus), ci ritroviamo ad avere a che fare con le sintesi macromolecolari dei virus, che devono esprimere le proprie informazioni genetiche per formare una progenie virale.

Il virus deve produrre:

  • proteine strutturali, che entreranno a far parte della nuova particella virale matura
  • proteine enzimatiche, dette funzionali, che non faranno parte della struttura del virione ma sono fondamentali per le funzioni virali (sono degli enzimi assenti nella cellula ospite)
  • nuove copie dell’acido nucleico

Più il genoma virale è grande, più enzimi il virus sarà in grado di sintetizzare, rendendosi autonomo dalle funzioni cellulari.

Le sedi di trascrizione e di replicazione

Ovviamente le sintesi proteiche avvengono sui ribosomi della cellula, ma i processi di trascrizione e di replicazione del genoma avvengono in sedi diverse, a seconda del tipo di virus: tutti i virus ad RNA trascrivono e duplicano il proprio genoma nel citoplasma, infatti per trascrivere il proprio RNA e per duplicarlo devono usare un enzima che nella cellula non c’è, hanno bisogno cioè di una RNA polimerasi RNA dipendente (il nome completo è importante), che riconosce come stampo un RNA. Nella cellula, ed in particolare nel nucleo della cellula, c’è invece la RNA polimerasi DNA dipendente. Di questa un virus ad RNA non sa che farsene. È inutile che questi virus vadano nel nucleo, incorrendo oltretutto in tutte quelle problematiche causate dal superamento della membrana nucleare, se nel nucleo non c’è l’enzima necessario per la trascrizione del loro genoma.

Le eccezioni importanti sono:

  • Retrovirus ad RNA che compiono la retrotrascrizione, con il RNA che diventa cDNA e va poi nel nucleo
  • Orthomyxovirus, i virus influenzali, ad RNA, entrano nel nucleo perché la loro RNA polimerasi RNA dipendente non è in grado di sintetizzare il “cap” degli RNA messaggeri. Per dotare i propri RNA messaggeri di un “cap” quindi devono staccarlo dagli RNA messaggeri cellulari, ma possono farlo più facilmente finché questi RNA messaggeri sono nel nucleo, non ancora legati ai ribosomi.

Per il resto, tutti gli altri virus ad RNA si replicano nel citoplasma.

Viceversa, tutti i virus a DNA si replicano nel nucleo, poiché utilizzano come enzima per la loro trascrizione la RNA polimerasi DNA dipendente della cellula, che si trova nel nucleo. Molti virus a DNA, inoltre, non hanno nemmeno una propria DNA polimerasi per duplicarsi, quindi anche per svolgere questa operazione devono affidarsi all’enzima presente nel nucleo della cellula infettata.

Ma anche i virus che possiedono quest’ultimo enzima vanno nel nucleo, se non altro per utilizzare l’RNA polimerasi DNA dipendente della cellula e molti altri enzimi, tra cui quelli per il riciclo dei nucleotidi, che questi virus non possiedono.

Poxvirus

L’eccezione stavolta sono i Poxvirus, in quanto si tratta di virus dotati di un grosso corredo enzimatico, che possiedono una propria RNA polimerasi DNA dipendente, che opera nel citoplasma, non hanno quindi la necessità di entrare nel nucleo della cellula.

I virus modificano le attività cellulari

Un’altra caratteristica dei virus in generale è quella di deviare le attività metaboliche della cellula a proprio vantaggio: la cellula diventa una fabbrica di componenti virali. Il virus blocca tutte le sintesi macromolecolari della cellula, cosicché esso possa sfruttare appieno tutto l’apparato biosintetico, ma anche tutti i componenti della cellula, in particolare il pool amminoacidico ed il pool nucleotidico. Meno la cellula fa per sé, più fa per il virus.

Una parte delle proteine del virus serve anche a questo, ovvero a bloccare le attività della cellula o a modificarne direttamente l’ambiente biochimico, in modo da farle produrre solo le componenti del virus.

Alcuni virus incapaci di produrre il “cap” dell’mRNA, come gli orthomyxovirus, essi però risolvono il problema andando nel nucleo e staccando il “cap” dagli mRNA cellulari.

I reovirus, invece, utilizzano uno stratagemma particolare, modificano l’ambiente biochimico della cellula ed agiscono sui ribosomi, rendendoli incapaci di riconoscere gli RNA messaggeri cellulari con il “cap”. I ribosomi riconosceranno così soltanto gli mRNA virali senza “cap” e produrranno soltanto le proteine virali, non più delle proteine cellulari.

Poliovirus

Anche i poliovirus non sono in grado di dotarsi del “cap” nei loro mRNA, ma hanno una struttura che è riconosciuta dai ribosomi ancora più velocemente ed efficacemente del “cap”, ed è in grado di staccare gli mRNA con il “cap” già attaccati ai ribosomi inserendosi al loro posto, spiazzandoli.

Una volta che il virus ha perso ogni suo rivestimento inizia una fase detta di eclissi, perché nemmeno col microscopio elettronico riusciamo a vedere bene il virus nella cellula, a questo punto. Questa fase del ciclo dura finché nella cellula non si sono formate le nuove particelle virali, visibili in microscopia elettronica, quindi può durare da poche ore a diversi giorni, secondo la durata del ciclo replicativo.