Retrovirus

retrovirus sono virus a RNA appartenenti alla famiglia dei Retroviridae. Gli elementi che caratterizzano, e contribuiscono alla classificazione, i retrovirus dagli altri virus sono rappresentati dalla morfologia, dal corredo proteico, dal tipo di genoma e dalla particolare replicazione. Al pari di tutti gli altri virus, non possiedono una vita propria, ma necessitano di una cellula ospite per assolvere le funzioni della duplicazione del materiale genico, in questo caso di RNA, e di assemblaggio del virione.

La morfologia dei retrovirus è generalmente sferica, con dimensioni che spaziano dagli 80 ai 120nm. I retrovirus presentano un rivestimento esterno di natura lipidica, che deriva dal processo di assemblaggio nel ciclo replicativo precedente, che prende il nome di pericapside. Per questo motivo, i retrovirus sono dei virus rivestiti.

Struttura e morfologia dei retrovirus

Struttura esterna e morfologia dei retrovirus.

All'esterno della superficie dei retrovirus, attraverso osservazione al microscopio elettronico, è possibile apprezzare la presenza di minuscole protuberanze, che sono rappresentate dai recettori specifici per le cellle bersaglio.

Genoma dei retrovirus

Il genoma dei retrovirus può essere semplice o complesso. Ogni retrovirus, grazie all'informazione contenuta nell'RNA, contiene tre regioni codificanti per specifiche proteine. Le regioni prendono il nome di GAG, POL ed ENV e appaiono in sequenza 5'→3'. GAG codifica per le proteine specifiche del core, ENV per le proteine dell'involucro e, di pari importanza, POL che codifica per la trascrittasi inversa, per la proteasi e per l'integrasi.

IN HIV, il gene GAG sembra essere trascritto assieme a POL; il trascritto viene successivamente tradotto in una proteina non direttamente funzionale. La maturazione della proteina, grazie a specifici tagli, porta alla formazione delle proteine specifiche per il core e delle proteine enzimatiche virali.

Classificazione dei retrovirus

Non esiste un criterio universale di classificazione dei retrovirus; questo poiché sono differenti gli aspetti che determinano la presenza di generi e di ceppi virali differenti. In primo luogo, tutti i retrovirus presentano una morfologia molto simile e - per questo motivo - una classificazione morfologia del virus non è risolvibile.

Classificazione in base al genoma

Il genoma dei retrovirus può essere un punto di classificazione poiché la presenza di geni, o di un gruppo di geni, e dei loro rispettivi ORF può determinare la presenza di un genoma semplice o complesso. I retrovirus a genoma semplice possiedono degli schemi di lettura del gene relativamente lineari, a differenza degli schemi di lettura dei retrovirus a genoma complesso che sono nidificati.

Genoma semplice e complesso dei retrovirus

Genoma di ALV (semplice) e HTLV (complesso) a confronto. In grigio i promotori. (Coffin et al.).

Classificazione dei generi

Esistono numerosi generi di retrovirus. Durante le prime fasi della ricerca scientifica su questa particolare famiglia, i retrovirus erano classificati in base all'organismo tipico di infezione. Successivamente sono state create più sottofamiglie che tipizzano particolari ceppi viruali. Il genere lentivirus, ad esempio, è il più conosciuto giacché è tassonomicamente il ramo di contenimento di HIV.

In considerazione della precedente classificazione, a titolo di esempio, il genere dei retrovirus della leucemia murina è adesso classificato nella sottofamiglia dei gammaretrovirus.

È probabile che, per quanto riguarda la classificazione, i retrovirus possano subire delle modifiche più o meno importanti poiché - anche vista l'attenzione sociale su questo raggruppamento - gli investimenti e la ricerca sono molto focalizzati su questa particolare famiglia.

Penetrazione virale

Schematizzazione aggancio virale
Riconoscimento di una cellula da parte del virus.

Il primo passo di tutta l'infezione retrovirale è dato dalla penetrazione nella cellula ospite. Questo, complesso, meccanismo avviene grazie alla presenza di un sistema recettoriale presente nel virione che è capace di riconoscere specifiche glicoproteine della membrana cellulare della cellula ospite.

I retrovirus possiedono degli speciali recettori, codificati dai geni ENV. Un recettore interno, transmembrana (TM) è legato a un recettore esterno glicosilato (SU); questa unione forma un complesso recettoriale capace di riconoscere alcuni bersagli nella cellula ospite. Il virus dell'HIV, ad esempio, riconosce mediante i recettori di superficie le cellule che presentano una proteina CD4, chiamate anche cellule CD4+.

Dopo il riconoscimento, e l'aggancio del recettore al bersaglio, avviene una modifica conformazionale che, in una cascata di processi, permette la penetrazione del virus dentro la cellula ospite.

Retrotrascrizione

La particolarità dei retrovirus è che adottano una strategia di replicazione molto complessa ed unica. In linea genarale, i virus a RNA, una volta infettata la cellula esprimono direttamente le proteine a partire dall'informazione presente nell'RNA.

I retrovirus adottano un sistema più elaborato poiché, subito dopo l'infezione retrotrascrivono l'RNA in DNA utilizzando un enzima chiamato trascrittasi inversa. Il DNA, dapprima a singolo filamento è successivamente - sempre grazie all'enzima retrotrascrittasi - integrato nel corredo genetico della cellula ospite e, a quel punto, trascritto.

La retrotrascrizione porta alla formazione di un DNA contenente, alle due estremità delle lunghe sequenze ripetute, chiamate LTR. In HIV-1 le LTR sono lunghe circa 640bp.

Integrazione

L'integrazione del doppio filamento di DNA, prodotto dalla trascrittasi inversa, avviene grazie a un enzima chiamato integrasi. L'integrasi virale è capace di riconoscere le LTR formatesi durante la retrotrascrizione e, da queste, iniziare una serie di processi che terminano nella totale integrazione con il genoma dell'ospite. In particolare, a livello delle sequenze LTR, l'integrasi catalizza la formazione di estremità CA-3' che vengono utilizzate per l'inserimento nel DNA della cellula ospite.

L'integrazione del DNA virale, con il DNA della cellula ospite sembra avvenire in modo casuale. Qualora il punto di aggancio dovesse essere a livello di un gene che codifica per una proteina essenziale, la cellula potrebbe andare incontro alla morte. Secondo recenti studi, tuttavia, esistono delle zone del DNA della cellula ospite che hanno una possibilità maggiore di integrazione del DNA virale retrotrascritto.

Strategie di replicazione

I retrovirus possono sfruttare di replicazione. Possono trasmettersi sia verticalmente che orizzontalmente. La trasmissione orizzontale è caratteristica della maggior parte dei retrovirus e avviene quando una cellula infetta una cellula non germinale che esprime, sotto il controllo del virus, gli elementi necessari per l'autoassemblaggio del capside, del nucleosoma virale e delle proteine necessarie per la successiva infezione, che sono le integrasi e la trascrittasi inversa. La trasmissione verticale, invece, avviene quando il retrovirus infetta una cellula germinale che, dopo gli eventi di meiosi porterà alla formazione di cellule con il corredo cromosomico virale integrato.

Un altro tipo di strategia è direttamente collegato alla "vitalità" della cellula. Alcuni retrovirus uccidono velocemente la cellula, ad esempio impedendo il metabolismo primario, e quindi eliminando la sintesi di proteiene costitutive e di vitale importanza per la cellula. Altri virus, più permissivi, non uccidono la cellula che può sopravvivere "normalmente" e, allo stesso tempo, generare molte copie del package virale.

Voci correlate

Percorso di Microbiologia
Evoluzionismo: Abiogenesi, ipotesi sull'origine della vita, esperimento di Miller.
Biologia dei microrganismi: Virus (capside, capsomero, pericapside), retrovirus (integrasi, trascrittasi inversa, proteasi), retrovirus endogeni.

Biologia della comunità microbica: Crescita batterica, crescita diauxica, microbiota.

Virologia medica: Ebola, HAVHCV, HEV, HIV, CMV.
 Quiz di Microbiologia

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