I virus solitamente sono considerati estranei al concetto di “vita”, principalmente perchè sfuggono ad alcune caratteristiche peculiari che definiscono gli esseri viventi. Come quest'ultimi, però, i virus hanno la necessità di "riprodursi" o, più correttamente, di replicare il proprio corredo genetico.
Esso può essere costituito da DNA o RNA, a singolo o a doppio filamento, e contiene tutte le informazioni necessarie alla replicazione e alla costruzione di nuove particelle virali. Poichè i virus non sono in grado di compiere queste azioni in maniera autonoma, essi devono necessariamente entrare all’interno delle cellule e “prendere in prestito” i loro apparati trascrizionali e traduzionali. Per questo motivo i virus vengono definiti parassiti endosimbionti obbligati. Il virus infatti risulta in forma attiva soltanto all’interno della cellula ospite, mentre quando si trova all’esterno è come inerte e prende il nome di virione. Il genoma si trova isolato all’interno della “testa” del virus in una struttura che prende il nome di capside.
Si conoscono virus diversi per tipologia e forma: fra i più studiati e usati in laboratorio come prototipo modello dei meccanismi virali vi sono i batteriofagi, o semplicemente fagi. Questi virus sono in grado di infettare cellule batteriche in maniera quasi totalmente esclusiva. I fagi, come tutti i virus, subiscono mutazioni casuali nel proprio corredo genomico e di conseguenza possono diventare in grado di attaccare anche cellule eucariotiche.
I virus si replicano con due principali meccanismi alternativi: il ciclo litico e il ciclo lisogeno. Entrambi porteranno alla lisi della cellule ospite, ovvero alla sua degradazione, ma con modalità e tempistiche diverse.
Il ciclo litico consiste nell’iniezione da parte del virus del proprio corredo genetico all’interno dell’ospite (1). Ciò è possibile grazie alle “zampette” proteiche di cui il fago dispone e che gli permettono l’aggancio alla cellula. Una volta all’interno, il genoma del viene replicato in modo da essere un doppio filamento (sempre che non lo fosse già in partenza) e va a costituire un plasmide (2), ovvero una molecola di DNA circolare. Nel caso in cui il genoma del virus sia ad RNA, esso verrà retrotrascritto a DNA a doppio filamento, che rappresenta la forma più stabile in cui il genoma del fago litico può trovarsi nell’ospite: in caso contrario gli enzimi in grado di digerire gli acidi nucleici (nucleasi) saranno in grado di eliminare il virus più facilmente. Il plasmide virale viene quindi replicato ma soprattutto trascritto e tradotto automaticamente dall’ospite, in quanto gli apparati trascrizionale e traduzionale non sono in grado di discriminare il proprio genoma da quello virale. Il genoma virale contiene i geni che codificano per le proteine che costituiscono i virus stesso, le quali verrano sintetizzate (3) e successivamente assemblate fra loro nella maniera corretta (4). In seguito i capsidi neosintetizzati incorporano al loro interno un singola copia del genoma virale (5), replicatosi sempre nella cellula. Una volta che i virus completi raggiungono un certo numero la cellula ospite subisce una lisi (6), cioè le sue pareti si rompono liberando una grande quantità di virus, ora virioni, all’esterno, pronti ad infettare le cellule vicine.
Ciclo litico e lisogeno di un virus all’interno di una cellula ospite
Il ciclo lisogeno, invece, differisce dal precedente in quanto il genoma virale non resta separato da quello dell’ospite ma è in grado di integrarsi al suo interno, mediante l’interazione con particolare sequenze genetiche che ne permettono inserzione (7). Il genoma virale in questa forma prende il nome di profago, e viene replicato insieme al resto del corredo genetico dell’ospite, risultando “invisibile” ad esso (8). In questo modo ogni cellula figlia della cellula originariamente infettata presenta il profago (9), il quale rimane in questa condizione di inattività fino a quando stimoli esterni non ne possono determinare l’uscita (escissione), alla quale segue la lisi della cellula con un meccanismo del tutto analogo a quello del ciclo litico.
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