Il genoma fagico: generalità

La parola virus deriva dal latino e si traduce con il termine italiano veleno.

I virus costituiscono la sottile linea di confine tra gli esseri viventi e gli esseri non viventi. I virus non sono considerati cellule – le più piccole unità morfologiche e funzionali classificate come viventi – ma possiedono un proprio genoma, costituito da molecole di DNA o RNA, che possono replicare solo se infettano cellule ospiti.  

In questo paragrafo saranno descritte le generalità strutturali e genomiche dei batteriofagi, virus che infettano i batteri

 

I virus sono definiti parassiti obbligati poiché possono riprodursi solo all’interno di una cellula ospite batterica oppure eucariotica. Inoltre, la replicazione dei virus nella cellula ospite e l’espressione dei loro genomi possono avvenire solamente dopo aver modificato l’apparato genetico della cellula batterica o della cellula eucariotica infettata.

Di grande interesse dal punto di vista genetico e dal punto di vista della biologia molecolare, i virus che infettano le cellule batteriche sono denominati batteriofagi o, semplicemente, fagi. Lo studio approfondito dei batteriofagi è avvenuto a partire dagli anni ’30 del XX secolo. I fagi sono stati utilizzati come organismo modello per studiare l’espressione genica virale dal biofisico Max Delbrück (Berlino, 4 settembre 1906 – Pasadena, 9 marzo 1981). Delbrück, insieme a Salvador Luria (Torino, 13 agosto 1912 – Lexington, 6 febbraio 1991) e Alfred Hershey (Owosso, 4 dicembre 1908 – Syosset, 22 maggio 1997), nel 1969, ha ottenuto il premio Nobel per la Medicina avendo scoperto la replicazione dei virus e l’espressione genica del loro genoma.

Caratteristiche genomiche e strutturali dei batteriofagi

I batteriofagi sono costituiti da acidi nucleici e proteine.

Il genoma fagico può contenere molecole di DNA oppure RNA. Inoltre, l’acido nucleico genomico può esistere a doppio filamento (double strand DNA o dsDNA e double strand RNA o dsRNA) oppure a singolo filamento (single strand DNA o ssDNA e single strand RNA o ssRNA). Generalmente il genoma fagico è costituito da un’unica molecola di DNA o RNA ma, talvolta, i fagi a RNA possono contenere il genoma segmentato costituito da numerose molecole di RNA. La dimensione del genoma fagico varia da 1,5 kb a 160 kb (quest’ultima dimensione tipica dei fagi T2, T4, T6).

Il genoma fagico è contenuto in una struttura proteica di rivestimento chiamata capside.

La struttura capsidica può essere:

  • a icosaedro (fagi MS2 e PM2);
  • filamentosa o elicoidale (fago M13);
  • testa – e – coda: testa icosaedrica che contiene l’acido nucleico e coda filamentosa (fagi T4 e λ).

 

Sequenziamento del genoma dei batteriofagi

I metodi di sequenziamento genomico sviluppati negli anni ’70 del secolo scorso hanno permesso di determinare la sequenza nucleotidica del genoma fagico in maniera rapida.

È stato rilevato che il numero dei geni contenuto nel genoma batteriofagico può variare da tre nel caso di MS2 a circa 150 nel caso dei fagi T2, T4 e T6.

I geni dei virus ed in particolare dei fagi possono condividere la stessa sequenza nucleotidica e codificare per prodotti genici diversi: per esempio, nel fago ϕX174, il gene E è contenuto nel gene D e vengono indicati come geni sovrapposti.

Maria Chiara Langella

 

Immagine in evidenza da https://medium.com/visionari/nasce-una-piattaforma-per-la-progettazione-di-virus-4a8bfcd161a3

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