Virus, la composizione chimica di proteine e genomi

Virologia

Virus

04 Agosto 2026

Cosa rende un virus capace di replicarsi, eludere il sistema immunitario o trasformare una cellula in senso neoplastico? La risposta è scritta nella sua composizione chimica: proteine, acidi nucleici, lipidi e carboidrati, organizzati in strutture che variano enormemente tra le diverse famiglie virali mantenendo, allo stesso tempo, alcuni principi comuni.

Proteine strutturali e non strutturali

Le proteine prodotte sotto il controllo virale, nel corso dell’infezione, si possono dividere in proteine strutturali e proteine non strutturali. 

Le prime costituiscono il capside e l’envelope; nei virus più complessi, come Adenovirus, Herpesvirus e Polyomavirus, sono presenti anche proteine strettamente associate all’acido nucleico, con probabile funzione di condensazione e stabilizzazione del DNA all’interno del capside. Nei batteriofagi e nei virus vegetali sono contenute particolari poliammine (spermidine, putrescine), che, stabilendo legami multipli tra i propri gruppi cationici e i gruppi fosforici dell’acido nucleico virale, svolgono la stessa funzione delle proteine associate all’acido nucleico dei virus animali.

Le proteine non strutturali, indicate con la sigla NS, comprendono soprattutto enzimi coinvolti nella replicazione virale (mRNA polimerasi, DNA polimerasi, trascrittasi inverse) o nella modificazione post-traduzionale delle proteine, come le proteasi, che effettuano la scissione di poliproteine precursore nei peptidi definitivi. 
Altre proteine sono in grado di interferire a vari livelli con le sintesi proteiche o con altre funzioni della cellula ospite. Possono deregolare l’espressione di geni cellulari: per esempio, alcuni virus possiedono proteine capaci di inibire selettivamente e molto precocemente le sintesi cellulari. In altri casi, come nei virus oncogeni, sono esse stesse il prodotto di oncogeni virali oppure transattivano oncogeni cellulari, portando alla trasformazione neoplastica della cellula

Apoptosi e virochine: due strategie opposte

Alcuni virus inducono l’apoptosi nelle cellule infette per favorire la propria diffusione nell’organismo attraverso l’incorporazione dei virioni neoformati nei corpi apoptotici; altri virus, al contrario, producono proteine che rallentano questo processo, probabilmente per dare tempo alla cellula infetta di generare una quantità sufficiente di particelle virali. 

Un capitolo a parte riguarda le virochine, proteine capaci di agire a distanza sulle cellule non ancora infette: possono inibire l’azione dell’interferone o del tumor necrosis factor, ridurre l’infiammazione o ostacolare la risposta immunitaria, ad esempio diminuendo l’espressione delle molecole del complesso maggiore di istocompatibilità sulle cellule infette.

Genomi a DNA: aploidi, lineari, circolarizzabili

Tutti i genomi virali sono aploidi, con l’eccezione dei Retrovirus, il cui genoma è diploide. La determinazione della sequenza nucleotidica dei principali virus di interesse medico e veterinario ha evidenziato una grande eterogeneità nel mondo virale, sia nella struttura degli acidi nucleici sia nelle modalità di sintesi dell’mRNA, delle proteine e nella replicazione.

Il genoma dei virus animali a DNA è generalmente costituito da una singola molecola a doppio filamento lineare. Esistono diverse eccezioni: in alcuni virus il DNA è a singolo filamento, talvolta circolare, o parzialmente a doppio e singolo filamento. Molti DNA lineari presentano sequenze terminali invertite ripetute che ne consentono la circolarizzazione, tappa considerata fondamentale prima della replicazione. 
Le dimensioni dei genomi a DNA variano ampiamente, consentendo teoricamente la codifica di un numero molto variabile di proteine, ma la presenza di sequenze ripetute e introni riduce la corrispondenza diretta tra lunghezza del genoma e numero di proteine effettivamente prodotte.
Anche le modalità di trascrizione del DNA in mRNA variano notevolmente e coinvolgono specifiche sequenze regolative come promotori, enhancers, segnali di inizio e fine traduzione e siti di splicing. Infatti, attraverso lo splicing alternativo, una stessa molecola di mRNA può generare proteine diverse. 

Genomi a RNA: segmentati, a polarità positiva o negativa

Il genoma a RNA può essere a singolo o doppio filamento, spesso frammentato in più segmenti, ciascuno capace di codificare una singola proteina. I filamenti di acido nucleico con la stessa polarità dell’mRNA sono definiti positivi, mentre quelli complementari sono definiti negativi. Nei virus a RNA a polarità positiva il genoma può funzionare direttamente come mRNA, mentre nei virus a polarità negativa è necessaria la trascrizione in mRNA da parte di una RNA polimerasi RNA-dipendente associata al virione. In alcuni virus l’RNA è ambisenso, con proteine codificate in direzioni opposte lungo lo stesso filamento genomico.
In alcuni virus i genomi a RNA sono circolari, sebbene le estremità siano legate da legami a idrogeno. Molte molecole di RNA presentano inoltre strutture ad ansa e ripiegamenti che regolano la replicazione e la sintesi proteica.
Le dimensioni dei genomi a RNA sono inferiori rispetto a quelle dei genomi a DNA e consentono la codifica di un numero più limitato di proteine.

Lipidi e carboidrati: l’impronta della cellula ospite

I virus dotati di envelope presentano un elevato contenuto lipidico, principalmente fosfolipidi e colesterolo, con tracce di grassi neutri. Poiché l’envelope deriva dalla cellula ospite, la sua composizione dipende dal tipo di cellula infettata, condizionando anche la sensibilità del virus a detergenti e solventi. 

Allo stesso modo, i carboidrati sono presenti come catene laterali oligosaccaridiche di glicoproteine e glicolipidi come mucopolisaccaridi.  Le glicoproteine sono caratteristiche dei peplomeri dell’envelope, ma in alcuni virus complessi sono presenti anche all’interno. Anche loro riflettono la composizione della cellula ospite, poiché sintetizzati dai suoi stessi enzimi.

Per approfondire la composizione chimica dei virus e i meccanismi di patogenesi virale, leggi il volume Microbiologia e immunologia veterinaria (Edizioni Edra, 2026), a firma di Giorgio Poli, Paola Dall’Ara, Piera Anna Martino e Sergio Rosati.

A cura di Grazia Lapaglia

CITATI: MARCELLO POLI, PAOLA DALL’ARA, PIERA ANNA MARTINO, SERGIO ROSATI

TAG: DNA, GENOMI, PROTEINA, RNA

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