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Provirus

Che cosa sono i provirus?

Il provirus è una molecola di DNA virale integrata nel cromosoma di una cellula ospite; può essere un profago, cioè batteriofago integrato nel DNA di batterico, o la forma del RNA del genoma di un retrovirus che è stato retrotrascritto a DNA.

Profago

Il profago consiste nella forma integrata del DNA di un batteriofago in una cellula batterica (lisogeno).

Tale forma è quiescente e il batterio che porta un profago di norma non è fisiologicamente distinguibile da una cellula non infettata.

Questo stato è mantenuto da una proteina, codificata dal fago, con attività repressiva.

Ciclo lisogeno e profago lambda.

Ciclo lisogeno e profago lambda.

Il repressore virale non controlla soltanto l’espressione dei geni litici del profago, ma previene l’espressione di qualsiasi altro genoma, introdotto nella stessa cellula, appartenente a uno stesso tipo di virus, conferendo ai batteri lisogeni uno stato di immunità verso l’infezione da parte di uno stesso tipo di virus.

Questa acquisizione di immunità può essere considerata una modificazione fenotipica.

A volte, nella cellula lisogenica possono essere riscontrate altre alterazioni fenotipiche che non sembrano essere in relazione con il sistema di immunità del fago.

Se il repressore è inattivo o ne è inibita la sintesi, il profago viene indotto, cioè viene rilasciato dal genoma dell’ospite e il fago ritorna in modalità litica e provoca la lisi della cellula ospite.

In alcuni casi l’induzione del profago può essere determinata da particolari condizioni ambientali. Se il virus perde capacità di abbandonare il genoma cellulare (a causa di mutazioni), esso diventa un virus criptico.

Il profago è utilizzato nelle tecnologie ricombianti come vettore di clonaggio.

Retrovirus

I retrovirus sono virus, il cui materiale genetico è costituito da RNA invece che da DNA, come nella maggior parte degli organismi viventi.

Quando un retrovirus infetta una cellula, il suo genoma viene  copiato in una molecola di DNA a doppio filamento, grazie ad uno speciale enzima, la trascrittasi inversa.

Questo DNA a doppia elica viene definito provirus e può integrarsi nel genoma dell’ospite, oppure può dare origine a numerose copie di RNA virali.

I retrovirus possono far insorgere neoplasie o provocare stati di immunodepressione, come nel caso del virus dell’HIV (o HTLV-III) che causa la Sindrome dell’AIDS.

HIV infetta una una specifica classe di linfociti T (le cellule T-helper) fondamentale per il corretto funzionamento del sistema immunitario.

I retrovirus sono rivestiti. Le attività enzimatiche trovate nella particella virale sono la trascrittasi inversa, la DNA endonucleasi (integrasi) e una proteasi.

Il genoma dei retrovirus è l’unico esempio di genoma virale diploide, e consiste di due molecole identiche di RNA a singolo filamento a polarità positiva.

Sebbene ci siano differenze tra le mappe genetiche di differenti retrovirus, tutte contengono, nello stesso ordine, le seguenti regioni:

  • gag, che codifica le proteine strutturali interne;
  • pol, che codifica la trascrittasi inversa e l’integrasi;
  • env, che codifica le glicoproteine dell’envelope.

Subito dopo l’ingresso dell’RNA genomico nella cellula avviene la retrotrascrizione.

Il DNA formatosi è una molecola lineare a doppio filamento ed è sintetizzata nel citoplasma all’interno nel nucleocapside.

Ciclo riproduttivo del retrovirus

Il ciclo riproduttivo del retrovirus: Entra nella cellula ospite mediante endocitosi. Una volta penetrato nella cellula, la fusione tra la membrana del virus e quella delle vescicole provoca la liberazione del genoma virale, che si duplica e dirige la produzione di nuovi virioni.

La trascrittasi inversa è una DNA polimerasi, e come tutte le DNA polimerasi, necessita di un innesco per l’inizio della sintesi del DNA.

L’innesco per la retrotrascrizione nei retrovirus è uno specifico RNA transfer cellulare (tRNA). Il tipo di tRNA usato come innesco dipende dal ceppo di virus analizzato ed è portato nel virione come eredità della cellula ospite precedente.

Il risultato dell’intero processo è un prodotto finale che ha lunghe ripetizioni terminali (LTR), che sono più estese delle ripetizioni terminali presenti nel genoma stesso.

L’intera molecola di DNA a doppio filamento, insieme con l’integrasi, entra nel nucleo dove viene integrata nel genoma dell’ospite.

Le LTR contengono promotori forti per la trascrizione e sono coinvolte nel processo di integrazione.

l’integrazione del DNA virale nel genoma dell’ospite è analoga all’integrazione di un DNA fagico nel genoma batterico nel momento in cui si instaura lo stato lisogenico. L’integrazione può avvenire in ogni punto del DNA cellulare.

Alcuni retrovirus sono stati manipolati e resi innocui per essere usati come vettori nelle cellule di mammifero e, in prospettiva, per la terapia genica.

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