Virologia “border line”: gli agenti subvirali

Veri e propri parassiti di virus e batteriofagi, i satelliti sono piccole molecole di RNA che dipendono da un virus “aiutante” (helper) per la loro replicazione; insieme ai viroidi, agenti patogeni ad RNA anch'essi ma che invece necessitano una cellula ospite per replicarsi, appartengono al gruppo dei cosiddetti:”Agenti subvirali”, responsabili d'importanti patologie in ambito sia vegetale che animale

Solitamente si tende a pensare che i virus siano la più semplice e più piccola forma di parassita intracellulare obbligato esistente; tuttavia questo non è del tutto corretto: persino i virus infatti hanno i propri parassiti con cui fare i conti!

Si tratta dei satelliti (chiamati anche virusoidi), entità patogene capaci d’interferire con il normale ciclo replicativo di un virus; possono perciò influenzare attivamente il decorso di un’infezione e le varie fasi della sua patogenesi, dando a volte non poco filo da torcere al virus per riuscire a completare la sua replicazione.

Essi fanno parte del gruppo dei cosiddetti:”Agenti subvirali”, che comprende al suo interno anche un altro tipo di patogeno insolito, i viroidi.

In entrambe i casi si tratta di semplici molecole di RNA nudo, non racchiuso cioè né all’interno di un capside né di un envelope, diversamente da quanto accade per il genoma virale; tuttavia satelliti e viroidi differiscono tra loro per molti aspetti importanti.

I satelliti (o virusoidi) sono molecole di RNA a singolo filamento alquanto grandi (mediamente sono formati da circa 500-2000 nucleotidi); per la loro replicazione dipendono completamente dalla presenza di un virus genericamente chiamato:”Helper”, a cui sono strettamente associati.

Essi viaggiano infatti obbligatoriamente impacchettati all’interno del capside virale dell’helper: non sono dotati di una struttura secondaria complessa e se fossero dispersi nell’ambiente si degraderebbero facilmente.

Sono noti satelliti associati a certi specifici virus delle piante, batteriofagi o virus animali ma ancora non si conosce esattamente quando e come, nel corso dell’evoluzione, sia apparsa questa relazione né il suo specifico grado di selettività; tanto più che studi di sequenziamento genomico mostrano che raramente c’è similarità di sequenza tra un satellite ed il suo helper.

Gli esempi di satelliti meglio conosciuti e caratterizzati riguardano per lo più certe patologie delle piante, quali l’ RNA satellite del virus del nanismo giallo dell’orzo (helper: luteovirus), l’RNA satellite del virus della maculatura anulare del tabacco (helper: nepovirus) e l’RNA satellite del virus della maculatura del trifoglio sotterraneo (helper: sobemovirus).

I virusoidi si replicano nel citoplasma oppure nel nucleo della cellula infettata dal loro helper: la scelta del sito di replicazione dipende strettamente da dove l’helper svolge la sua, perchè richiede lo stesso enzima RNA polimerasi RNA dipendente che il virus si porta dietro; per questo motivo i satelliti interferiscono attivamente con la replicazione virale.

Ciò determina, nell’organismo infetto, una sintomatologia caratteristica e ben riconoscibile, non evidenziabile nel caso in cui l’infezione sia dovuta al virus helper da solo.

Alcuni satelliti codificano anche proteine, la cui funzione non è stata però ancora ben definita.

Diversamente dai precedenti, i viroidi sono molecole di RNA molto più piccole (mediamente sono formati da 200-400 nucleotidi al massimo), di forma circolare; tuttavia essi presentano un alto grado di struttura secondaria dovuta a numerosi ripiegamenti della molecola su se stessa, che li porta ad assumere una conformazione finale tipica a bastoncello (Fig.1)

(Fig.1) Struttura tipica di un viroide; l’alto livello di struttura secondaria porta alla caratteristica conformazione a bastoncello della molecola finale.

Grazie a ciò, essi sono dotati d’incredibile stabilità e resistenza: possono infatti resistere a diverse condizioni ambientali nudi nel suolo per un tempo sufficientemente lungo da garantirgli il trasferimento in un diverso ospite.

Infatti i viroidi non necessitano affatto di un virus helper per la loro replicazione: hanno invece necessità di una cellula vegetale, che infettano sia meccanicamente (l’esatta patogenesi non è ancora nota), sia grazie all’azione di certi insetti vettori oppure ancora mediante propagazione vegetativa (cioè divisione vegetativa di una pianta già infetta).

Il genoma viroide non codifica nessuna proteina e per replicarsi utilizza l’RNA polimerasi II espressa dalla cellula ospite, sebbene possa utilizzare anche altri tipi di RNA polimerasi RNA dipendenti espresse in alcune cellule eucariotiche; la replicazione avviene nel nucleo.

Tutti i viroidi presentano una regione altamente conservata di sequenza che sembra sia indispensabile per portare a termine la replicazione; inoltre, diversamente da quanto accade per i satelliti, i viroidi hanno frequentemente similarità di sequenza con quelle della cellula infettata, in particolare con quella di un introne presente sugli RNA ribosomali 5.8 S e 25S , oltre che con quella presente invece sul snRNAU3 (un RNA eucariotico coinvolto nei processi di splicing).

E’ stato verificato che, a cagione di ciò, i viroidi possono interferire attivamente con i processi di sintesi delle proteine nelle cellule infettate, dando luogo ad una sintomatologia tipica e riconoscibile.

Esempi di patologie dovute ad infezione da viroidi sono l’epidermide ulcerosa della mela (ASSVd) (Fig.2), il viroide latente del luppolo (HLVd) ed il cadang-cadang (CCVd) che colpisce le piantagioni di cocco.

(Fig.2) Effetti del viroide dell’epidermide ulcerosa della mela.

Si potrebbe pensare, dato che la maggior parte di satelliti e viroidi è causa di patologie nel mondo vegetale, l’interesse sia confinato in quest’ambito soltanto ma non è affatto cosi’.

Il virus dell’epatite delta (HDV), responsabile di malattia nell’uomo, rappresenta infatti un esempio di molecola chimerica in grado di coniugare alcune caratteristiche tanto dei satelliti quanto dei viroidi: esso richiede il virus dell’epatite B (HBV) umano come virus helper per la sua replicazione e viene trasmesso con le stesse modalità di quest’ultimo. (Fig.3)

(Fig.3) HBV e HDV a confronto: HBV ha un genoma a DNA, HDV ad RNA; entrambe sono racchiusi in un envelope ma HBV è dotato anche di un capside. Le proteine virali antigeniche di superficie sono però le stesse per entrambi.

E’ dotato di un involucro protettivo lipidico (envelope) contenente proteine codificate da HBV ed ha un genoma ad RNA a struttura bastoncellare come quello dei viroidi; si presenta ubiquitariamente ovunque sia presente infezione da HBV e ne potenzia la patogenicità, causando episodi di epatite fulminante dieci volte più frequentemente rispetto a quelli causati dal solo virus helper e con un tasso di letalità molto elevato: circa 80 % dei casi.

Fortunatamente, dal momento che HDV richiede necessariamente la presenza del suo helper HBV per la replicazione, la vaccinazione attualmente disponibile contro quest’ultimo risulta preventiva anche nel controllo dell’infezione da HDV.

Bibliografia di riferimento

“Elementi di virologia molecolare”, Alan J. Cann, casa editrice Ambrosiana

“Microbiologia”, Lansing M. Prescott ed altri, edizioni Zanichelli

Crediti per le immagini

Per l’immagine in evidenza:

RNA

Per l’immagine della struttura dei viroidi:

http://alydj96.blogspot.com/2015/10/bacteria-and-viruses.html

Per l’immagine degli effetti del viroide dell’epidermide ulcerosa della mela:

https://naukas.com/2011/10/19/viroides-una-reliquia-viviente-del-mundo-del-arn/

Per l’immagine di confronto tra HBV ed HDV:

http://www.mdpi.com/1999-4915/9/7/172

Laureando in Biotecnologie Farmaceutiche presso l’Università degli studi di Milano; appassionato di Microbiologia, Farmacologia e Biologia in generale.
Amo la musica (specie l’Epic Metal ma spazio volentieri anche in altri generi), sono un accanito lettore di romanzi Fantasy, un discreto cuoco (a quanto dicono..!) e mi piace fare lunghi giri in bicicletta per le campagne del mio paese.

Informazioni su Simone Rinaldi 16 Articoli
Laureando in Biotecnologie Farmaceutiche presso l'Università degli studi di Milano; appassionato di Microbiologia, Farmacologia e Biologia in generale. Amo la musica (specie l'Epic Metal ma spazio volentieri anche in altri generi), sono un accanito lettore di romanzi Fantasy, un discreto cuoco (a quanto dicono..!) e mi piace fare lunghi giri in bicicletta per le campagne del mio paese.

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