Cosa studiare sui Virus, viroidi e prioni: guida per i test di ingresso

Spesso, nei test di ingresso di materie scientifiche, vengono proposte domande incentrate sui virus, in particolare sulla loro struttura, sulle modalità di replicazione e sui diversi cicli che li caratterizzano. Alcuni quesiti chiedono di riconoscere la differenza tra virus a DNA e virus a RNA, o di spiegare come funzionano retrovirus, batteriofagi, viroidi e prioni. Qui si chiarisce una volta per tutte ciò che serve sapere per affrontare esercizi di questo tipo.

Struttura dei virus

Un virus è un insieme di molecole organiche costituito da un acido nucleico (che può essere DNA o RNA, a filamento singolo o doppio) racchiuso in un rivestimento di natura proteica chiamato capside. I virus non sono in grado di svolgere funzioni metaboliche autonomamente: per replicarsi necessitano di penetrare in una cellula vivente, utilizzandone energia, materie prime e apparato biosintetico.

Infezione della cellula ospite e moltiplicazione

Un virus riconosce e infetta solo le cellule che presentano sulla superficie specifici recettori compatibili con le proteine del suo capside. Una volta avvenuto il legame:

• Alcuni virus iniettano nella cellula ospite solo il proprio acido nucleico, lasciando il capside all’esterno.
• Altri entrano interamente nella cellula, rilasciando l’acido nucleico al suo interno in un secondo momento.

Il genoma virale dirige quindi tre operazioni fondamentali:

1. Replicazione del proprio materiale genetico.
2. Produzione delle proteine virali.
3. Autoassemblaggio delle componenti per formare nuove particelle virali.

Virus a DNA e virus a RNA

Nei virus a DNA, il DNA virale viene duplicato grazie agli enzimi e ai nucleotidi della cellula ospite, e trascritto in mRNA che porterà alla sintesi delle proteine virali.Nei virus a RNA, il meccanismo varia in base all’enzima coinvolto:

• Alcuni possiedono un’RNA replicasi, che sfrutta l’RNA virale come stampo per produrre nuovo RNA.
• Altri, chiamati retrovirus, usano l’enzima trascrittasi inversa per creare da RNA un filamento di DNA complementare (cDNA), che verrà poi duplicato fino a formare una doppia elica di DNA in grado di integrarsi nel genoma dell’ospite.

Retrovirus e integrazione genomica

Quando si parla di retrovirus, è cruciale ricordare che il DNA generato a partire dall’RNA virale si integra nei cromosomi della cellula.

Questa forma integrata, talvolta definita provirus, può restare silente o avviare la produzione di nuove particelle virali. Alcune volte l’integrazione può causare mutazioni o alterare l’espressione genica della cellula, con possibili conseguenze patologiche.

Un esempio noto è il virus HIV, responsabile dell’AIDS.

Viroidi e prioni

I viroidi sono molecole di RNA a singolo filamento e di forma circolare, note come agenti patogeni delle piante. Si trasmettono da una pianta all’altra tramite contatto con tessuti infetti o attraverso la discendenza.I prioni, invece, sono particelle proteiche prive di acidi nucleici, responsabili di gravi patologie del sistema nervoso negli animali e nell’uomo.

Un esempio è la malattia di Jakob-Creutzfeldt, caratterizzata da degenerazione neuronale irreversibile.

Ciclo litico e ciclo lisogenico nei batteriofagi

I batteriofagi, o fagi, sono virus che infettano specificamente i batteri. Una volta entrati nella cellula batterica, possono attuare due cicli:

• Ciclo litico: Il fago si replica in modo da produrre nuovi virioni. Avviene la lisi della cellula, con la fuoriuscita di numerosi fagi.
• Ciclo lisogenico: Il genoma virale si integra nel cromosoma batterico, divenendo profago. L’acido nucleico virale si duplica con il DNA del batterio a ogni divisione cellulare, senza distruggere l’ospite. In condizioni specifiche (spontanee o indotte, ad esempio da raggi UV), il profago può staccarsi e avviare il ciclo litico.

Virus eucariotici e provirus

Anche alcuni virus degli eucarioti si inseriscono nei cromosomi dell’ospite. Una volta integrati, vengono definiti provirus.

I virus a DNA possono optare per il ciclo litico o lisogeno, a seconda del tipo di cellula. I retrovirus seguono la via della trascrittasi inversa per produrre cDNA da integrare nel genoma.

Questa integrazione spesso rimane stabile, sebbene in alcuni casi possa interferire con i processi cellulari.

Alcune forme di tumori sono associate a virus che modificano il regolamento genico della cellula, portando a proliferazione incontrollata.

Nuovi esempi di infezione e replicazione

In alcuni esperimenti, un virus a DNA doppio filamento (diverso dai virus del testo originale) è stato utilizzato per infettare un microrganismo acquatico.

Gli scienziati hanno osservato che il virus iniettava solo il DNA all’interno dell’ospite, lasciando il capside aderente alla parete esterna. In un altro caso, un virus a RNA a filamento singolo è stato studiato in colture cellulari di un organismo vegetale: la RNA replicasi del virus era presente nel capside fin dall’inizio dell’infezione e ha avviato la sintesi di nuovo RNA virale subito dopo l’ingresso nella cellula.

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