Saranno i virus giganti a DNA a cambiare la nostra idea di virus?

Pandoravirus virus giganti

Virus giganti a DNA: cosa sono?

I Virus giganti a DNA, fin dai primi anni del ventunesimo secolo, hanno attirato l’attenzione della comunità scientifica per le loro caratteristiche sorprendenti: dalle dimensioni delle particelle al loro contenuto genomico. La definizione stessa di “Virus” viene messa in discussione, ed inoltre viene dibattuto anche il loro ruolo putativo nell’evoluzione dei domini cellulari.

Ulteriori studi ed analisi filogenetiche serviranno a chiarire la loro origine ed evoluzione, ciò che è certo è la loro origine da un antenato comune dal quale si diversificarono prima dell’origine dei moderni eucarioti, addirittura alcuni studi si spingono ad affermare il loro ruolo nell’emergere di più RNA polimerasi DNA-dipendenti nei proto-eucarioti.

Nucleo-Cytoplasmic Large DNA Viruses (NCLDVs)

I Nucleo-Cytoplasmic Large DNA Viruses (NCLDVs) fanno parte della virosfera; le analisi filogenetiche e comparative hanno dimostrato che i virus giganti insieme ai più piccoli virus dsDNA eucariotici formano il supergruppo degli NCLDV, apparentemente monofiletico, che consiste in almeno 7 famiglie di virus che infettano un’ampia varietà di ospiti eucariotici.

Le famiglie formalmente riconosciute sono: Poxviridae, Asfarviridae, Iridoviridae, Ascoviridae, Phycodnaviridae, Mimiviridae e Marseilleviridae. Recenti scoperte potrebbero incrementare il supergruppo di altre famiglie quali ad esempio Pithoviridae e Pandoraviridae.

Vengono chiamati così in quanto si replicano esclusivamente nel citoplasma della cellula ospite o iniziano il loro ciclo vitale nel nucleo e poi lo proseguono nel citoplasma. Risultano inoltre abbastanza indipendenti dai sistemi di replicazione e traduzione dell’ospite, poiché presentano dei geni che solitamente non sono presenti nei virus convenzionali, come per esempio quelli codificanti per aminoacil-tRNA sintetasi, per proteine coinvolte nella traduzione ed enzimi coinvolti in altre vie sintetiche come la glicosilazione.

La scoperta

Il primo virus gigante individuato è il Mimivirus, scoperto nel 1992, fino al 2003 considerato batterio in modo errato quasi sicuramente per via delle dimensioni del diametro del capside di circa 400nm. E’ parassita dell’ameba Acanthamoeba polyphaga.

Acanthamoeba polyphaga mimivirus
Figura 1 – struttura schematizzata dell’Acanthamoeba polyphaga mimivirus

Si conoscevano già altri virus di dimensioni rilevanti appartenenti ad esempio alla famiglia dei Phycodnaviridae. Altri sono stati riconosciuti proprio a partire dalle dimensioni non solo del diametro ma anche del genoma.

Nel 2013 è stato isolato, da campioni di acqua provenienti dalla costa del Cile, un nuovo genus di virus, i Pandoravirus. Le caratteristiche di questi virus sono le seguenti: dimensione di 1 micron di lunghezza e 5 micron di profondità, assenza di capside, genoma da 1,9 a 2,5 megabasi di DNA (il doppio rispetto ai già noti Megavirus).

Caratteristiche

Tutti questi virus hanno un genoma a dsDNA di dimensioni variabili tra 100 kilobasi e 2,5 megabasi, da qui il nome “giganti” (genoma superiore alle 500 kb). Contengono un core di 30 geni ben conservato in quasi tutti i loro genomi.

L’analisi di questi geni dimostra che sono derivati da varie fonti come batteriofagi, batteri, archea ed eucarioti. Codifica per un numero consistente di proteine, componenti fondamentali del macchinario di replicazione virale (subunità di RNA polimerasi, fattori di trascrizione, enzimi di capping e poliadenilazione dell’mRNA, proteine di processo di packaging del DNA, componenti del capside e della membrana virale).

Questi geni rendono gli NCLDVs in grado di non dipendere interamente dall’ospite, geni solitamente non presenti nei virus convenzionali. I virioni possono raggiungere un diametro superiore a 400nm, a volte circondato da fibre di circa 100nm, che ne aumentano ulteriormente le dimensioni.

Comparazione tra Pandoravirus salinus, Megavirus chilensis ed il virus dell'influenza
Figura 2 – Comparazione tra Pandoravirus salinus, Megavirus chilensis ed il virus dell’influenza

Considerazioni

La complessità, le caratteristiche riproduttive ed evolutive dei virus giganti hanno messo in discussione la definizione stessa di virus. Per questo motivo alcuni ricercatori hanno ipotizzato che i NCLDVs possano rappresentare il quarto dominio della vita, costituito dai Girus (Giant Virus), oltre che a Archea, Batteri ed Eucarioti.

Rappresentazione del modello proposto dei quattro domini della vita
Figura 3 – Rappresentazione del modello proposto dei quattro domini della vita

Inoltre, queste stesse caratteristiche potrebbero mettere in discussione la canonica definizione di virus come “parassita della cellula”.

Autore: Noemi Burgio

Bibliografia:

  • Diversification of giant and large eukaryotic dsDNA viruses predated the origin of modern eukaryotes Julien Guglielminia , Anthony C. Woob , Mart Krupovicb , Patrick Forterreb,c,1, and Morgan Gaiab,c,1
  • Yutin, N., & Koonin, E. V. (2012). Hidden evolutionary complexity of Nucleo-Cytoplasmic Large DNA viruses of eukaryotes. Virology Journal, 9(1), 161. doi:10.1186/1743-422x-9-161 
  • Koonin, E. V., & Yutin, N. (2018). Evolution of the Large Nucleocytoplasmic DNA Viruses of Eukaryotes and Convergent Origins of Viral Gigantism. Advances in Virus Research. doi:10.1016/bs.aivir.2018.09.002 
  • Boyer, M., Madoui, M.-A., Gimenez, G., La Scola, B. & Raoult, D. Phylogenetic and Phyletic Studies of Informational Genes in Genomes Highlight Existence of a 4th Domain of Life Including Giant Viruses. PLoS ONE 5, e15530 (2010).

Informazioni su Francesco Centorrino 88 Articoli
Laureato in biologia ed appassionato di tecnologia, cinema, scienza e fantascienza.

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