COMPOSIZIONE CHIMICA E STRUTTURALE DEI VIRUS Definizione parassiti endocellulari obbligati organizzazioni biologiche di livello sub-cellulare 1 o poche molecole informazionali di DNA o RNA capside contenitore proteico, con duplice funzione:1) proteggere le molecole informazionali (genoma del virus) nell’ambiente estracellulare; 2) mediarne la penetrazione nella cell bersaglio. Virioni (singole particelle virali) sono inerti dal punto di vista metabolico in ambiente extracell, solo dopo l’introduzione all’interno della cell bersaglio, ed essersi liberate del capside, le molecole informazionali sono in grado di imporre ai sistemi biosintetici cell la loro replicazione, insieme alla sintesi delle proteine necessarie a costituire una nuova serie di virioni che fuoriescono e sono pronti ad infettare altri elementi cell. Il virione è costituito “nucleo-capside” che è l’insieme del: - genoma virale - capside (contenitore proteico che racchiude il genoma) Alcuni virus possiedono all’esterno del nucleo-capside un involucro lipoproteico pericapside o peplos → formato da un frammento di una membrana cellulare modificata, x la sostituzione di parte delle proteine cell con proteine virus-specifiche. COMPOSIZIONE CHIMICA Il genoma virale è costituito da acido nucleico. Può essere costituito a sua volta da: - DNA → deossiribovirus. L’acido nucleico è costituito da un’unica molecola. La conformazione è di una molecola lineare costituita da doppia catena di nucleotidi. Eccezione x i papovavirus genoma è costituito da una molecola di DNA bicatenaria ma a struttura circolare. Parvovirus genoma è costituito da 1 sola catena nucleotidica. - RNA → ribovirus. L’usuale conformazione è quella di una molecola lineare monocatenaria. Eccezione i Reovirus in cui l’RNA ha una conformazione bicatenaria. Nei ribovirus di < dimensione il genoma presenta 1 sola molecola di RNA, in alcuni ribovirus di > dimensioni l’RNA è frammentato in un numero costante di segmenti. - La porzione proteica costituisce la parte + cospicua del virione (formare fino al 90%). È rappresentata dalle proteine del capside e per i virus che ne sono provvisti dalle proteine del pepleos. La funzione degli involucri del genoma è quella di: 1° ) proteggere il genoma nell’ambiente extracell 2° ) consentire la penetrazione del virus nella cellula. Le proteine strutturali del virione sono codificate dal genoma virale, ma dato che il numero di proteine codificabili dal genoma è modesto (inoltre solo una parte è rappresentata dalle proteine strutturali), essa deve essere costituita dalla ripetizione di un numero variabile (cmq basso) di catene polipeptidiche. - La componente lipidica, presente esclusivamente nei virus che possiedono un involucro lipoproteico esterno al nucleo-capside (peplos), può essere anche molto cospicuo ed arrivare al 35% (in alcuni Retrovirus). 1 STRUTTURA Si è potuta osservare grazie a studi di diffrazione a raggi X e indagini al ME. Il capside virale è composto da un notevole numero di catene polipeptidiche disposte in modo simmetrico. Le diverse subunità proteiche sono tenute insieme da legami nn covalenti. Poiché una catena polipeptidica è una molecola asimmetrica, esistono 2 sole modalità di disposizione possibili da formare un involucro completo intorno all’acido nucleico. 1. simmetria elicoidale → (in genere RNA) le varie unità polipeptidiche disposte intorno ad un asse ideale in modo da formare un contenitore al cui interno c’è uno spazio virtuale elicoidale in cui è contenuto l’acido nucleico. Le diverse unità morfologiche (capsomeri) corrispondono ai singoli polipeptidi. I virus animali con capside elicoidale sono sempre provvisti di involucro lipoproteico e il nucleo-capside si trova raggomitolato. 2. capsidi isometrici → con la struttura e la simmetria di un icosaedro. Le catene polipeptidiche assumono una disposizione in gruppi, ognuno dei quali forma una struttura morfologicamente evidente o (capsomero). Ogni capsomero che occupa un vertice dell’icosaedro è formato da 5 subunità dando origine a una struttura con profilo pentagonale (pentone); mentre ogni altro capsomero disposto in un’altra zona dell’icosaedro è formato da 6 catene polipeptidiche che hanno un profilo esagonale (esoni). Nel caso di virus con capside isometrico solo alcuni sono provvisti di peplos. Eccezione : - Adenovirus → hanno capside isometrico, sprovvisti di peplos. Ogni pentone (cioè ogni capsomero disposto ai vertici dell’icosaedro) si prolunga in una struttura fibrosa (fibra) evidente al ME. - Batteriofagi (virus parassiti dei batteri) → il virione può organizzarsi secondo 6 diversi tipi morfologici, il + complesso è costituito da una porzione dal profilo esagonale (contenitore isometrico) nel quale è racchiuso l’acido nucleico e si dà il nome di testa; questa porzione si collega attraverso uno dei vertici con un’appendice tubulare, coda, la quale ha una porzione centrale formata da una struttura tubulare rigida intorno alla quale si trova un sistema contrattile (manicotto di subunità proteiche). Questo è collegato nella zona prossimale alla testa del fago da un collare e termina nella zona distale con una piastra basale. CARATTERI ANTIGENI Data la grossa porzione proteica, i virus sono ottimi antigeni. Il capside e l’involucro lipoproteico sono xciò gli antigeni dei virus. Nei virus provvisti di peplos, gli antigeni del nucle-capside (NP) sono accessibili agli anticorpi solo dopo rottura del peplos. Inoltre nei virus con peplos l’antigene NP è comune a numerosi virus dello stesso gruppo mentre i singoli virus si differenziano x gli antigeni virus-specifici prensenti nel peplos. ENZIMI VIRUS SPECIFICI I virus sono sprovvisti di enzimi deputati alla produzione di energia e interessati alle vie metaboliche. Cmq 2 esempi di enzimi associati con particelle virali: - l’enzima lisosomiale -> presente in alcuni batteriofagi - la neuraminidasi -> presente negli orthomyxovirus e paramixovirus che intervenga nel favorire la penetrazione del virus nelle cell sensibili Molti altri virus possiedono tra le proteine presenti nel virione o codificate durante il ciclo replicativo, alcuni enzimi specifici che sono legati ai processi di trascrizione del genoma virale (nei ribovirus a genoma negativo) o alla retrotrascrizione dell’RNA nel genoma virale nel DNA provirale (nei ribovirus). DIMENSIONI Le dimensioni nei deossiribovirus dai 18-26 nm dei parvovirus fino a 170-260 x 300-450 nm dei poxvirus (al limite di visibilità del MO). Nei ribovirus si va dai 28-30 nm dei picornavirus fino a > 2 300 nm nei paramyxovirus. Con l’eccezione dei poxvirus i virus sono talmente piccoli da nn poter essere evidenziati al MO e da poter attraversare buona parte dei filtri sterili. SENSIBILITA’ AD AGENTI CHIIMICI E FISICI - Al di fuori della cell i virus sono altamente tremolabili e in pochi minuti di esposizione a una temperatura di 55-60°C le proteine del capside vengono irreversibilmente denaturate e il virus xde la capacità di infettare. I virus devo xciò essere conservati a temperature basse (-70°C –80°C). I virus con peplos sono molto + labili e vengono inattivati sa un solo ciclo di scongelamento e congelamento. - I virus sono sensibili alle radiazioni ionizzanti. - I virus con involucro lipoproteico sono inattivati dal trattamento con tensioattivi o con solventi dei lipidi. - Tutti i virus sono inattivati anche dai disinfettanti che agiscono denaturando le proteine (alcoli, fenoli). 3
