REPLICAZIONE VIRALE: CARATTERISTICHE, CICLO DI REPLICAZIONE VIRALE, ESEMPIO (HIV) - BIOLOGIA - 2025

La replicazione virale è il modo in cui i diversi tipi di virus si moltiplicano all'interno delle cellule che invadono. Queste entità di DNA o RNA hanno molte strategie diverse per reclutare strutture all'interno della cellula e utilizzarle per produrre copie di se stesse.

La "funzione" biologica di qualsiasi tipo di replicazione virale è quella di generare nuovi genomi virali e proteine ​​in quantità sufficienti per garantire la diffusione del genoma virale che ha invaso la cellula.

Fasi della replicazione virale (Fonte: Alejandro Porto tramite Wikimedia Commons)

Tutti i virus conosciuti fino ad oggi hanno bisogno di enzimi cellulari per la loro moltiplicazione, poiché non hanno i propri enzimi che consentono loro di replicarsi e riprodursi da soli.

Le molecole virali sono in grado di invadere praticamente qualsiasi tipo di cellula nella biosfera.

Per questo motivo, l'umanità ha diretto una grande quantità di risorse e sforzi per comprendere non solo il funzionamento dei virus, ma anche la replicazione virale, poiché questo processo è la chiave per il controllo adeguato di tutte le malattie che sono il prodotto di un'infezione di origine virale.

I virus devono raggiungere l'interno delle cellule e, per fare questo, devono mettere in atto meccanismi specializzati per "aggirare" le difese endogene dei loro ospiti. Una volta all'interno degli individui "colonizzatori", devono essere in grado di entrare nelle loro cellule e replicare il loro genoma e le proteine.

caratteristiche

La replicazione virale presenta importanti variazioni in ciascuna specie di virus; Inoltre, la stessa specie può ospitare diversi sierotipi, "quasispecie" e virus con grandi modificazioni nella loro sequenza genomica.

Il genoma dei virus può essere composto da acidi nucleici come DNA, RNA o entrambi, singola o doppia banda. Dette molecole possono anche essere di forma circolare e lineare, come "forcine" (forcina), tra le altre.

Come risultato della grande variazione nella struttura dei virus, esiste una grande diversità di strategie e meccanismi per eseguire la replicazione. Tuttavia, alcuni passaggi più o meno generali sono condivisi tra tutte le specie.

Ciclo di replicazione virale

Fonte immagine: nessun autore leggibile dalla macchina fornito. Guaguaguagua ipotizzato (in base alle rivendicazioni di copyright).

In generale, il ciclo di replicazione virale generale comprende 6 o 7 fasi, che sono:

1- Adsorbimento o legame alla cellula,

2- Penetrazione o ingresso nella cella

3- Rilascio del genoma

4- Replicazione del genoma

5- Assemblaggio

6- Stagionato

7- Lisi o rilascio per gemmazione

Adsorbimento o legame alla cellula

I virus attualmente hanno nella loro struttura una proteina o una molecola nota come antirecettore, che si lega a una o più macromolecole sulla membrana esterna della cellula in cui desiderano entrare. Queste molecole sono generalmente glicoproteine ​​o lipidi.

Glicoproteine ​​o lipidi sulla membrana esterna della cellula "bersaglio" sono noti come recettori e i virus aderiscono o si legano in modo covalente a questi recettori utilizzando la loro proteina o molecola anti-recettore.

Penetrazione o entrata nella cella

Una volta che un virus si attacca alla membrana esterna della cellula attraverso la giunzione recettore-antirecettore, può entrare nella cellula attraverso tre meccanismi: endocitosi, fusione con la membrana cellulare o traslocazione.

Quando l'ingresso avviene per endocitosi, la cellula crea una piccola fessura in una regione specifica della membrana, proprio dove è attaccato il virus. La cellula forma quindi una sorta di vescicola attorno alla particella virale, che viene interiorizzata e, una volta all'interno, si disintegra, rilasciando il virus nel citosol.

L'endocitosi è forse il meccanismo di ingresso più comune per i virus, poiché le cellule interiorizzano costantemente le vescicole in risposta a diversi stimoli interni ed esterni e per diversi scopi funzionali.

La fusione con la membrana cellulare è un meccanismo che può essere eseguito solo da virus avvolti da un rivestimento protettivo chiamato capside. Durante questo processo, i componenti del capside si fondono con la membrana cellulare e l'interno del capside viene rilasciato nel citosol.

La traslocazione è stata documentata raramente e non è stata completamente compresa. Tuttavia, è noto che il virus aderisce a una macromolecola recettoriale sulla superficie della membrana e si interiorizza intercalandosi tra i componenti della membrana cellulare.

Rilascio del genoma

Questo processo è il meno compreso e forse il meno studiato nella replicazione virale. Durante esso, il capside viene rimosso, esponendo il genoma del virus con le sue nucleoproteine ​​associate.

È stato ipotizzato che l'involucro del genoma del virus sia fuso con la vescicola endocitata. Inoltre, si pensa che questa fase di replicazione sia innescata da qualche fattore interno alla cellula come il pH o la variazione della concentrazione di elettroliti, ecc.

Replicazione del genoma virale

I processi di replicazione del genoma virale sono molto variabili tra ciascuna specie di virus; i virus, infatti, sono classificati in 7 classi differenti a seconda del tipo di acido nucleico che compone il loro genoma.

Come regola generale, la maggior parte dei virus a DNA si replica all'interno del nucleo delle cellule che invadono, mentre la maggior parte dei virus a RNA si replica nel citosol.

Alcuni virus a DNA a filamento singolo (a filamento singolo) penetrano nel nucleo cellulare e fungono da filamenti "modello" per la sintesi e la moltiplicazione di più molecole di DNA a filamento singolo.

Altri virus a RNA a doppia banda sintetizzano il loro genoma attraverso segmenti e una volta sintetizzati tutti i segmenti, si assemblano nel citosol della cellula ospite. Alcuni genomi contengono nel loro genoma la sequenza genetica che ha le informazioni per codificare una RNA polimerasi.

Una volta tradotta la RNA polimerasi, inizia la replicazione di più copie del genoma virale. Questo enzima può generare RNA messaggeri per produrre le proteine ​​che daranno origine al capside del virus e ad altri suoi componenti.

Assemblaggio

Dopo che sono state sintetizzate più copie del genoma del virus e tutti i componenti del capside, tutte queste sono dirette a un sito specifico della cellula come il nucleo o il citoplasma, dove vengono assemblate come virus maturi.

Molti autori non riconoscono l'assemblaggio, la maturazione e la lisi come processi separati nel ciclo di vita dei virus, poiché molte volte questi processi avvengono consecutivamente quando la concentrazione delle parti e del genoma del virus all'interno della cellula è molto alto.

Maturato

Durante questa fase il virus diventa "infettivo"; cioè, le proteine ​​del capside maturano o avvengono cambiamenti conformazionali che trasformano la struttura iniziale in particelle capaci di infettare altre cellule.

Alcuni virus maturano le loro strutture all'interno delle cellule che infettano, altri lo fanno solo dopo aver causato la lisi cellulare.

Lisi o rilascio per gemmazione

Nella maggior parte dei virus, il rilascio avviene per lisi o germogliamento. Nella lisi, la cellula si rompe e rilascia tutto il suo contenuto nell'ambiente extracellulare, consentendo ai virus assemblati e maturi di viaggiare liberamente per trovare un'altra cellula da infettare.

Il rilascio per germogliamento è specifico per i virus che possiedono un involucro lipidico e proteico. Questi passano attraverso la membrana plasmatica formando una sorta di vescicole intracellulari.

Esempio di replicazione virale (HIV)

Ciclo di replicazione virale del virus HIV. Fonte: Jmarchn

Il virus dell'immunodeficienza umana, meglio noto come HIV, è uno dei virus che ha causato il maggior numero di morti umane al mondo. È un virus a RNA che colpisce direttamente un tipo di globuli bianchi chiamati linfociti CD4.

La fissazione del virus avviene attraverso il riconoscimento e l'unione delle proteine ​​del capside del virus con le proteine ​​della membrana cellulare dei linfociti CD4. Successivamente, il capside si fonde con la membrana cellulare e il contenuto del virus viene svuotato all'interno.

Nel citoplasma, l'RNA viene trascritto inversamente e forma due bande di DNA complementari. La molecola di DNA a doppia banda si integra nel genoma della cellula ospite, in questo caso il linfocita CD4.

Come parte dell'informazione genetica della cellula, il DNA di origine virale viene trascritto e tradotto come farebbe qualsiasi filamento di DNA genomico del linfocita.

Una volta che tutti i componenti del virus sono stati prodotti nel citosol, le particelle virali vengono assemblate ed espulse verso l'ambiente extracellulare attraverso il germogliamento. Diverse centinaia di migliaia di protuberanze si formano e, una volta rilasciate, danno origine a particelle mature di HIV.

Riferimenti

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