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La variabilità
genetica dei virus
Ricombinazione e mutazioni
I virus sono organismi extracellulari che non possono riprodursi senza
l'ausilio di una cellula ospite. La loro moltiplicazione è infatti
strettamente correlata all'infezione di una cellula e all'utilizzo dei suoi
meccanismi proteosintetici per la costruzione di nuove entità virali: i
virioni. Per questo motivo, a differenza di quanto avviene in tutte le altre
cellule, i virus non hanno fenomeni né di mitosi (riproduzione cellulare
asessuata) né di meiosi (riproduzione cellulare sessuata).
Tuttavia la progenie è geneticamente diversa dalla linea parentale e questo
lascia pensare che, nella replicazione, le particelle virali possono
cambiare il loro corredo genetico.
Quali sono le modificazioni genetiche casuali?
In una cellula eucariotica, il cui corredo genetico è costituito da DNA, in
fase di divisione mitotica l'informazione genetica viene riprodotta grazie a
complessi meccanismi di srotolamento della doppia elica e di trascrizione,
mediante DNA-polimerasi, di filamenti complementari.
La doppia elica, in altre parole, si divide in due filamenti e da ognuno
viene creato un nuovo filamento. In questo modo l'informazione genetica
viene distribuita su due nuove catene che hanno uno stampo vecchio ed uno
nuovo. Il processo è complesso e può creare ambiguità nei filamenti
neoprodotti in quanto, ad esempio, alcuni nucleotidi possono essere
eliminato o trascritti male. La cellula eucariotica, pertanto, può di per sé
avere modificazioni genetiche involontarie o causate da fattori esterni
(radiazioni, agenti chimici, agenti fisici).
L'infezione virale necessita di ancora più passaggi rispetto e, per ogni
passaggio, è possibile un evento mutativo del corredo genetico. Si prenda
ad esempio il virus dell'HIV, agente eziologico dell'AIDS, e si consideri i
passaggi che il genoma virale deve fare per poter replicare copie di se
stesso coadiuvato dai fattori e dagli apparati presenti nella cellula
ospite:
Il primo passo, dopo la penetrazione, consiste nella traduzione dell'RNA
virale, di tipo ss-RNA(-), a ds-DNA ad opera di un enzima chiamato
trascrittasi inversa.
Successivamente il genoma tradotto viene inserito nella catena di DNA della
cellula ospite. Durante la sintesi proteica, usando i ribosomi presenti
nella cellula, avviene la creazione dei precursori del virus.
Nel citoplasma cellulare i precursori vengono assemblati a formare nuovi
virioni.
I virioni fuoriescono dalla cellula per gemmazione, assimilando parte della
membrana, e sono pronti a infettare nuove cellule.
Tutti questi processi sono sensibili a modificazioni volontarie della
sintesi, ad opera dei meccanismi di difesa della cellula, oppure ad errori
involontari. Per questo motivo il virione può essere geneticamente, e
strutturalmente, diverso dalla partecella virale progenitrice.
Gli eventi di ricombinazione
La ricombinazione virale avviene quando due, o più, virus coesistono
contemporaneamente nella stessa cellula e scambiano pezzi del loro corredo
genetico. Sebbene apparteneti alla stessa famiglia, per i motivi elencati
nel paragrafo 'Modificazioni genetiche casuali' i virus possono avere
condizioni geniche differenti. Scambiare pezzi di informazione genetica,
proprio come avviene nel crossing-over della meiosi eucariotica, comporta
una ulteriore variabilità per il virione.
Le modificazioni e il fenotipo
Se la modificazione genica è profonda allora può succedere che cambia il
fenotipo del virus. Il fenotipo, che è la manifestazione dei tratti
"somatici" ovvero visibili di un determinato organismo, in linea
teorica cambia perché il DNA modificato codifica per una struttura proteica
(capside) differente da quella parentale. Le conseguenze per l'organismo
sono spesso serie proprio perché, ad ogni replicazione, il virus assume
nuove forme e il sistema immunitario non avendo specifiche deve, di
volta in volta, scaturire reazioni primarie che sono lente e poco
efficienti. Le modificazioni fenotipiche, o sierotipiche, sono
esemplari nei processi di antigenic shift degli orthomyxovirus.
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