Vol. 2° -  III.2.

I VIRUS

La mente umana è sempre stata affascinata dall’immensamente grande e dall’immensamente piccolo. Così, i matematici si trovano a loro agio con il concetto di infinito e di zero, i fisici osservano l'universo in espansione e le particelle subatomiche, i biologi ammutoliscono davanti all’imponenza dei cetacei e delle sequoie e allo stesso tempo si perdono nello studio dei virus, le più piccole entità viventi.

I virus popolano quel particolare mondo di frontiera posto fra il vivente e il non vivente, fra le molecole capaci di autoduplicarsi e quelle prive di questa capacità. Molti segreti racchiusi nella vita e nei processi vitali sono posseduti dall’organizzazione e dalle proprietà dei virus.

Qualsiasi forma di vita utilizza due categorie di sostanze chimiche: una è depositaria dell’informazione e l'altra, servendosi appunto dell’informazione, consente all'organismo di riprodursi. L'informazione custodita in ogni essere vivente fornisce un programma per lo svolgersi delle funzioni vitali e per trasmettere alla generazione successiva una copia pressoché identica di tale programma.

Proprio come avviene per l'informazione registrata sui supporti magnetici, anche l’informazione custodita dagli organismi viventi può essere letta in modo lineare: a ciascuna posizione del supporto magnetico corrisponde un bit, un’unità d’informazione.

Bit è l’acronimo di binary digit, cifra binaria, e si riferisce alla più piccola unità d’informazione registrabile sul nastro o sul disco di un computer. Per noi corrisponde al nucleotide, la più piccola unità d’informazione contenuta nei cromosomi.

Analizziamo i virus più piccoli, i viroidi, che si riproducono nelle piante causando gravi malattie.

Il viroide più semplice contiene solo 240 bit d’informazione, circa dieci milioni di volte inferiore a quella contenuta nel genoma umano aploide che possiede 3,12 miliardi di bit. Questi 240 bit sono disposti a formare una struttura circolare contenente una serie di segnali che consentono alla molecola depositaria dell'informazione di autoduplicarsi.

La replicazione del viroide deve avvenire all'interno di una cellula vegetale che, fungendo da ospite, fornisca tutte le sostanze necessarie alla replicazione del materiale genetico del parassita. Tutti i virus possono riprodursi solo all'interno di cellule viventi perché richiedono significativi contributi da parte dei loro ospiti.

Tuttavia, poiché virus diversi hanno esigenze diverse, esiste una grande varietà sia nei virus sia nel tributo che essi esigono dall'ospite, e cioè, in ultima analisi, nelle patologie di cui sono responsabili.

Fig. III. 6 - Simbolo dello Scorpione associato a uno spermatozoo. Lo Scorpione governa il perfezionamento degli orifizi al fine di emettere e introdurre elementi fecondanti in organismi complementari: animali sessuati, ma anche batteri o virus.

Le malattie virali hanno avuto un enorme impatto sul genere umano. Questi parassiti hanno influenzato l'evoluzione dei loro ospiti vegetali e animali, determinandone in larga parte l'attuale forma. Le malattie virali, inoltre, hanno giocato un ruolo di fondamentale importanza in alcuni grandi eventi storici. Ad esempio, è poco probabile che nel 1520 un manipolo di soldati spagnoli sarebbe riuscito a sconfiggere gli Amerindi se contemporaneamente non fosse divampata una furiosa epidemia di vaiolo importata accidentalmente nel Nuovo Mondo grazie agli stessi conquistatori.

D'altro canto, se si escludono gli incidenti di laboratorio, in tutto il mondo non sono più stati registrati casi di vaiolo dal 1977 e ci sono tutte le ragioni per ritenere che l’immensa campagna di vaccinazioni abbia ormai cancellato una malattia compagna dell'uomo da almeno duemila anni.

All’estremo opposto, ancora lontana dalla nostra comprensione e dal nostro controllo, troviamo l'attuale epidemia di AIDS, causata dal virus HIV (Human Immunodeficiency Virus). L’AIDS costituisce uno straordinario enigma che ci accompagnerà per molti anni ancora. È evidente che le ripercussioni di carattere sanitario delle infezioni virali rappresentano un'importante ragione per studiare questi microrganismi.

Nella seconda metà del XX secolo la biologia è stata protagonista di un’autentica rivoluzione. Nuovi approcci e nuove tecnologie ci hanno consentito di studiare i processi vitali a livello molecolare. Abbiamo imparato a contare e a determinare la sequenza delle unità d’informazione, cioè i nucleotidi, che costituiscono, per così dire, la matrice degli esseri viventi. Oggi è stato finalmente decifrato il codice genetico necessario per tradurre queste unità d’informazione in molecole dotate di particolari funzioni vitali.

Lo studio dei virus e dei loro ospiti ha avuto un ruolo fondamentale nello sviluppo della biologia molecolare poiché ha mostrato che molte forme di vita e numerosi processi vitali presentano aspetti comuni. Infatti, dato che i virus dipendono dai loro ospiti per la propria replicazione, necessariamente essi condividono con l’ospite gli stessi meccanismi e gli stessi segnali. Le conoscenze che derivano dallo studio dei virus sono pertanto applicabili anche agli organismi complessi.

Alcuni virus inducono nei loro ospiti il cancro, distorcendo le funzioni e i segnali di cui le cellule ospitanti si servono per riprodursi. L’identificazione di tali funzioni e di tali segnali si è rivelata di cruciale importanza per la comprensione molecolare del cancro, e lo studio dei virus ci ha indicato la via verso nuovi approcci terapeutici e profilattici nei confronti di questa malattia per lo più ancora inesorabile.

2.1. Anatomia dei Virus

I virus sono entità microbiche più piccole dei batteri. Le loro dimensioni sono comprese fra 15 e 350 nm. Si tratta per la maggior parte di agenti patogeni costituiti da:

· un acido nucleico: desossi o ribonucleico, eccezionalmente entrambi.

· un capside: involucro proteico costituito da subunità, i capsomeri, che deve proteggere il genoma, cioè il patrimonio genetico fatto da RNA o da DNA.

I termini virioni o nucleocapsidi sono usati per indicare i virus che infettano o parassitano le cellule.

2.2. Struttura dei Virus

I virioni, o nucleocapsidi, hanno una struttura ad organizzazione simmetrica, risultato dell’associazione di entità identiche. Esistono due tipi di simmetria:

o  la simmetria cubica, che si ritrova nei virus rotondeggianti

o  la simmetria elicoidale, propria dei virus a forma di bastoncello

Virus a simmetria cubica o virus isometrici: questi virus hanno gli elementi di simmetria dell’icosaedro, un solido dotato di 20 facce (ogni faccia è un triangolo equilatero che ha le stesse dimensioni degli altri in maniera rigorosa), 12 vertici e 30 spigoli. Gli adenovirus, responsabili di faringiti, di congiuntiviti o di pneumopatie, sono tipici rappresentanti dei virus a simmetria cubica.

Virus a simmetria elicoidale: il virus del mosaico del tabacco è un bastoncino lungo 300 nm con diametro di 18 nm. Il capside è fatto di subunità, 2.200 molecole proteiche, associate a formare un’elica semplice. L’acido nucleico è una molecole di RNA di 2.200 nucleotidi. Anche l’RNA descrive un’elica identica a quella delle subunità.

     

Fig. III. 8 - Struttura con organizzazione simmetrica dei virus.
Simmetria cubica dei virus isometrici come gli Adenovirus.
Simmetria elicoidale come per il virus del mosaico del tabacco.