Classe IV: RNA a singolo filamento di polarità +

Questo tipo di genoma è tipico di numerosi virus animali e delle piante. Fondamentalmente questi genomi virali si comportano come RNA messaggeri e vengono loro stessi tradotti immediatamente dopo l'infezione della cellula ospite. Ad ogni modo i virus di questa classe, possono essere suddivisi in due gruppi caratterizzati da alcune strategie comuni:
1.Generazione di una poliproteina che contiene l'intera informazione genetica, che viene successivamente tagliata da proteasi per produrre precursori e polipeptidi maturi;
2.La produzione di mRNa subgenomici, generati da uno o più cicli di trascrizione del genoma: questa strategia viene utilizzata per ottenere una separazione temporale in quelle che sono essenzialmente le fasi precoci e tardiva della replicazione, nelle quali proteine non strutturali, inclusa una replicasi virale, vengono prodotte durante la fase precoce, seguite da proteine strutturali nella fase tardiva. Le proteine prodotte in ognuna di queste fasi possono derivare da processamento proteolitico di una poliproteina precursore, sebbene questa contenga solo parte dell'informazione del genoma virale piuttosto che l'informazione completa, come nel caso precedente. Oltre alla proteolisi, alcuni virus usano come strategia per produrre più polipeptidi da un unico mRNA subgenomico, il superamento di un codone di stop debole, o un ribosomal frameshift.
Un esempio molto importante di questa classe sono i picornavirus, dei piccoli virus nudi (circa 28 nm di diametro) con genoma a RNA a polarità positiva. Il virione ha una struttura icosaedrica. Il capside è formato da 60 capsomeri identici (ogni capsomero è costituito da tre polipeptidi VP1, VP2, VP3) che in gruppi di 5 capsomeri costituiscono i 12 vertici e insieme le facce di una figura molto vicina all’icosaedro: all’interno del capside è associata un’altra proteina VP4. Il genoma è formato da un filamento di RNA poliadenilato alla estremità 3’ e con un cappuccio all’estremità 5’ formato da una proteina (Vpg). Vpg è sempre associata con legame covalente all’RNA genomico ed è essenziale per la replicazione genomica. Il ciclo replicativo di questi virus inizia con il legame del virione ad una lipoproteina recettoriale della cellula. Tale adsorbimento determina una alterazione del capside virale con perdita della proteina VP4 e dell’RNA. Solo le particelle integre vengono inglobate dalla cellula e decapsidizzate nell’interno di un vacuolo citoplasmatico. RNA genomico funge da messaggero perdendo il suo cappuccio e traduce sui poliribosomi della cellula un lungo polipeptide. Questa proteina è scissa in tre regioni P1, P2, P3 di cui la terza genera due proteine la RNA polimerasi e la proteasi. Le proteasi virali a loro volta scindono la P1 formando le
proteine strutturali. RNA polimerasi si attiva a formare eliche complementari (RNA -) su cui si sintetizzano gli RNA positivi che danno luogo al genoma della progenie e agli mRNA. L’elica complementare e RNA (+) nascente formano dei complessi a doppia elica di breve vita (IR intermedio replicativo), sia gli RNA (+) genomici che l’RNA complementare legano il Vpg all’estremità 5. Gli mRNA nascenti mancano di questa proteina. Una volta formate le proteine strutturali si ha la formazione del virione per autoassemblaggio e durante questa fase si hanno le ultime scissioni dei polipeptidi (Vp4 e VP2 da VP0). I processi maturativi avvengono interamente nel citoplasma; in poche ore (3-4) si compie l’intero processo moltiplicativo con la produzione di un migliaio di particelle virali che si liberano insieme per lisi o scoppio cellulare.
Un altro esempio importante è la famiglia Togaviridae, nei quali fa parte Sindbis virus. Il genoma di questo virus contiene due ORF, però soltanto quella al 5' è tradotta all'inizio dell'infezione in due poliproteine, una con attività proteolitica compresa l'RNA polimerasi RNA-dipendente. Infatti nel genoma di questo togavirus, le proteine ad attività enzimatica sono posizionate al 5' mentre le proteine strutturali al 3'. Questa diversa posizione si traduce in un espressione temporale diversa; Ricapitolando, la strategia che viene usata da questi virus per dividere le proteine virali da quelle strutturali è la seguente: in un primo momento l'RNA (+) viene tradotto solo parzialmente, a livello cioè della regione in 5' della molecola ribonucleotidica. Non a caso questa regione codifica per le subunità della polimerasi virale, che può quindi procedere alla replicazione dell'RNA (+) in molecole complementari di RNA (-). Tutta la molecola genomica di RNA (+) è sottoposta a questa duplicazione, per cui si formano molecole di RNA (-) che portano l'intera informazione genetica portata dallo stampo genomico infettante. Tutte le molecole RNA (-) così formate sono trascritte in RNA complementari e quindi a polarità positiva, ma non tutti sono trascritti nello stesso modo. Si formano molecole di RNA (+) di dimensioni ridotte (subgenomiche) nelle quali si porta l'informazione genetica relativa soltanto a quella parte di RNA che non è stata tradotta all'inizio (quindi tutta la molecola tranne l'estremità 5'). Da questo RNA (+) subgenomico si ottiene direttamente per sintesi ribosomiale una poliproteina, da cui si scindono varie proteine strutturali (capsidiche); ma si formano anche molecole di RNA (+) genomico, della stessa dimensione dell'RNA (-) stampo, che risultano quindi essere identiche al genoma virale e infatti sono utilizzate nell'assemblaggio dei virioni.
Un'altra famiglia appartenente a questa classe è la famiglia dei Coronaviridae. I coronavirus infettano varie specie animali, sia aviarie che mammiferi. Qualche anno fa è emerso il virus della SARS che appartiene a questa famiglia. Esso è un coronavirus che infetta molti mammiferi, ed ha avuto delle mutazioni, a causa della RNA polimerasi non particolarmente efficiente, che hanno causato il salto di specie che ha permesso l'infezione anche nell'uomo, con mortalità del 40%. Il propagarsi del virus per fortuna è stato bloccato tramite isolamento dei soggetti infetti. I virioni hanno un diametro di 80-220nme sono rivestiti. Il capside è a simmetria elicoidale con un involucro in cui sono inserite almeno due glicoproteine E1 ed E2. Entrambe sono transmembrana ed in altri casi possiamo avere anche un'altra proteina He (emoagglutinina esterasi). Il genoma è a RNA singola catena con polarità positiva, lineare e non segmentato. L’RNA genomico funziona direttamente come mRNA. Esso ha un cap metilato in posizione 5’ e una sequenza poly-A all’estremità 3’. Le proteine strutturali del virus comprendono: la proteina N nucleocapsidica fosforilata; la glicoproteina M di matrice, situata nel pericapside che sporge sia verso l’interno che
verso l’esterno; la glicoproteina S che fuoriesce dall’envelope e ha proprietà recettoriali e di fusione. La maggior parte dei coronavirus cresce difficilmente in colture di cellule perciò si conosce molto poco del ciclo replicativo pur essendo  lento comparato ad altri virus con envelope. L’entrata avviene per endocitosi seguita da fusione dell’envelope con la membrana dell’endosoma. La replicazione, invece, avviene nel citoplasma. Durante la replicazione i coronavirus vanno incontro molto spesso a ricombinazione soprattutto a delezioni, e ciò ovviamente contribuisce all'insorgenza di nuovi ceppi virali. Questo è un fatto insolito per un virus ad RNA con genoma non segmentato e può spiegare alcune variazioni antigeniche riscontrate. Questo RNA a polarità positiva ha una strategia abbastanza simile a quella dei togavirus. La penetrazione avviene probabilmente per fusione. L'RNA genomico presenta al 5' un cap ed una coda di poly-A al 3'. Esso viene tradotto nella prima parte che codifica per la polimerasi virale ed altre proteine precoci. La polimerasi copia quindi la molecola di genoma in molecole negative;queste vengono usate dalla stessa polimerasi per formare vari messaggeri che hanno sia il 3' che il 5' identico, in quanto la trascrizione di questi RNA avviene in sequenze specifiche ripetute che servono come attacco della polimerasi per la sintesi degli mRNA. Si formano varie proteine e l'antigenoma viene usato per la sintesi della molecola complementare che viene incapsidata e ricoperta dall'involucro che si acquisisce a livello delle membrana del reticolo endoplasmatico; infine questi virus vengono secreti per esocitosi . I coronavirus tendono ad essere specie-specifici. Poco si sa sulla patogenesi delle malattie. Molti dei coronavirus animali noti hanno un tropismo per le cellule epiteliali del tratto gastrointestinale e di quello respiratorio. Nell’uomo le infezioni di solito sono limitate alle primissime vie respiratorie e forse al tratto gastrointestinale.
5.5