Virus

Un virus è un’entità costituita da proteine e acidi nucleici (DNA o RNA). Un virus non può essere considerato a pieno titolo un organismo vivente, poiché non possiede nessuna delle strutture cellulari che servono per la vita (cioè quegli organuli e strutture complesse che si trovano in qualsiasi cellula). Il virus deve infatti infettare per forza una cellula ospite per poter copiare il suo patrimonio genetico e sintetizzare le proteine del suo involucro e quindi moltiplicarsi: per questo si dice che un virus è un parassita endocellulare obbligato: parassita perché deve usare un altro organismo per riprodursi, endocellulare perché entra dentro le cellule e obbligato poiché non può fare a meno della cellula ospite.

I virus sono molto piccoli, con dimensioni solitamente comprese tra i 20 e i 300 nanometri (cioè miliardesimi di metro). Per questo motivo, è necessario un microscopio elettronico per poterli vedere.

La struttura generale di un virus vede la presenza di un involucro proteico, il capside, che contiene al suo interno il genoma virale. Questo genoma può essere sia costituito da DNA che da RNA, ed entrambe queste molecole, a seconda del virus, possono essere a doppia elica o a singola elica. In questo genoma sono presenti pochi geni, sostanzialmente quelli necessari a sintetizzare le proteine dell’involucro, in modo che si possano formare nuove copie del virus. All’interno del virus possono trovarsi anche degli enzimi che facilitano il processo di assemblaggio delle varie strutture. Molti virus hanno anche un altro rivestimento esterno, il pericapside, che custodisce il capside (e ovviamente il materiale genetico) al suo interno.

Quando si trova fuori dalla cellula ospite, il virus prende il nome di virione, termine con cui si indica quindi l’insieme di capside e genoma virale. Una volta che il virione entra in una cellula, infettandola, dissolve il suo involucro proteico e libera il materiale genetico. Questo materiale sfrutta gli enzimi della cellula per riprodursi in molte copie e quindi per sintetizzare le proteine della capsula, in modo da produrre nuovi virus che a loro volta andranno a infettare altre cellule.

Qualsiasi organismo vivente, inclusi i batteri, può essere infettato da dei virus. Tuttavia ogni tipo di virus ha i suoi ospiti, che solitamente appartengono a poche specie di un particolare regno, quindi ad esempio un virus che colpisce le piante, a meno di mutazioni importanti, non infetta gli animali, e spesso neanche specie di piante diverse da quelle appartenenti a un ristretto gruppo. Stesso discorso vale per gli animali, per cui solitamente sono richieste mutazioni particolari (ma non per questo per forza rare o improbabili!) per fare il salto di specie, cioè passare da infettare una specie (ad esempio i polli o gli scimpanzé) a un’altra (come l’uomo).

Nell’essere umano, i virus possono causare diverse malattie, alcune generalmente lievi (come influenza e raffreddore), altre molto gravi (ad esempio epatite, AIDS e alcune forme di cancro). Esistono pochi farmaci adatti per curare le infezioni virali: sono detti per l’appunto antivirali ed è molto difficile metterli a punto. Per una parte delle malattie virali esistono vaccini (come per morbillo, varicella, epatite B, poliomielite e papilloma), per altre purtroppo non vi sono ancora cure. È importante sottolineare che gli antibiotici non sono assolutamente efficaci contro le infezioni virali, dato che agiscono contro i batteri. Per questo, assumere antibiotici in presenza di infezioni virali (come l’influenza) non è assolutamente di alcun beneficio, e non riduce minimamente il tempo richiesto per guarire. L’unico motivo per cui possono essere prescritti antibiotici in questi casi è per evitare complicazioni batteriche, specie in pazienti anziani o con già con altre patologie.

Classificazione

I virus sono classificati in 7 gruppi in base al tipo di materiale genetico possiede (questo criterio è noto come classificazione di Baltimore). Vediamo quali sono e come avviene, in ciascun caso, il passaggio dal genoma virale al RNA messaggero pronto per essere tradotto in proteine:

1. Virus con DNA a doppia elica (dsDNA, double strand DNA): il DNA a doppia elica è la stessa forma di patrimonio genetico che si trova negli organismi viventi, e la modalità di produzione di RNA messaggero è sostanzialmente uguale. Il DNA si apre e sull’elica per convenzione indicata come “negativa” (perché complementare a quella che reca la sequenza genica) la RNA polimerasi agisce sintetizzando l’RNA messaggero.
2. Virus con DNA a singola elica (ssDNA, single strand DNA): in questo caso il virus ha al suo interno uno solo dei due filamenti del DNA. Una volta rilasciato il filamento singolo nella cellula, questo prima fa da stampo per sintetizzare il filamento complementare, e quindi, una volta ottenuto il DNA a doppia elica, il processo è uguale a quello descritto per il gruppo precedente.
3. Virus con RNA a doppia elica (dsRNA, double strand RNA): i virus di questo gruppo hanno già RNA, in forma di doppia elica. L’elica negativa fa da stampo per produrre, attraverso la RNA polimerasi, l’RNA messaggero.
4. Virus con RNA a singola elica positiva (+ssRNA, single strand RNA +): l’elica positiva dell’RNA è quella che è usata dai ribosomi per tradurre la sequenza nucleotidica in sequenza di amminoacidi, formando così le proteine. I virus appartenenti a questo gruppo usano direttamente il loro materiale genetico per la traduzione, senza bisogno di forme intermedie. Tuttavia sono anche prodotte altre copie di +ssRNA, attraverso un intermedio -ssRNA, in modo da avere più messaggeri per la produzione delle proteine virali.
5. Virus con RNA a singola elica negativa (-ssRNA, single strand RNA –): l’elica negativa dell’RNA è usata come stampo per produrre l’RNA messaggero.
6. Retrovirus con RNA a singola elica: i retrovirus sono virus che usano un particolare enzima, la trascrittasi inversa, per passare da RNA a DNA, quindi seguendo il percorso inverso della trascrizione, che è il passaggio da DNA a RNA. Dalla singola elica di RNA presente nel virus viene quindi prima prodotta un’elica di DNA, e quindi questa è usata per sintetizzare l’elica di DNA complementare. A questo punto si ha un DNA a doppia elica, che produrrà RNA messaggero secondo la via classica, usata da tutti gli organismi e dai virus della classe I.
7. Retrovirus con DNA a doppia elica: in questo caso abbiamo sempre retrovirus, ma che hanno un genoma con DNA a doppia elica. Questo è prima trascritto in RNA a singola elica, e poi da questa è retrotrascritto DNA secondo le stesse modalità descritte per i virus della classe VI.

Il SARS-CoV-2, agente patogeno del COVID-19

Parlando di virus è bene dire qualche parola riguardo al Coronavirus responsabile della recente pandemia mondiale. Innanzitutto chiariamo i termini: COVID-19 (sigla di Coronavirus disease 2019) è il nome della malattia, SARS-CoV-2 è il nome del virus, appartentente alla famiglia delle Coronaviridae.

Il SARS-CoV-2 è costituito da quattro proteine: tre di queste, indicate con le lettere S, E e M, formano il capside, mentre la proteina N si trova all’interno e custodisce il genoma virale. Il genoma è del tipo ssRNA+, quindi è una singola elica di RNA, costituita dal filamento positivo del RNA che agisce direttamente da messaggero per la sintesi delle proteine necessarie alla riproduzione virale.

La trasmissione del virus avviene solitamente nell’aria, tramite goccioline (dette droplets) emesse durante la respirazione o in seguito a tosse e starnuti. Il virus può anche essere contratto toccando delle superfici contaminate e poi avvicinando le mani al naso o alla bocca.

L’incubazione del SARS-CoV-2 è di durata variabile tra i 2 e i 14 giorni, dopo i quali la malattia si può manifestare, anche se nella maggior parte dei casi il decorso è asintomatico (cioè senza sintomi) o paucisintomatico (cioè con pochi e lievi sintomi). Anche in caso di decorso asintomatico è possibile infettare altre persone.

Il SARS-CoV-2 infetta i polmoni, portando, in un ridotto numero di casi, a gravi complicazioni respiratorie che, soprattutto in presenza di un quadro clinico già compromesso, possono risultare anche letali.