Virus a RNA con genoma a filamento positivo

Le dimensioni definitive dei genomi a filamento singolo di RNA sono limitate dalla fragilità dell'RNA e dalla tendenza dei filamenti più lunghi alla rottura. Inoltre, questi genomi tendono ad avere una più alta frequenza di mutazione di quelli composti da DNA in quanto sono copiati con minor accuratezza. Questa tendenza ha guidato l'evoluzione dei genomi dei virus a RNA verso molecole di piccole dimensioni. Anche se appartenenti a famiglie diverse, la maggior parte di questi virus a polarità positiva nei vertebrati condivide caratteristiche comuni nella biologia dei loro genomi. In particolare, l'RNA virale a polarità positiva purificato è direttamente infettivo quando inserito in cellule ospiti suscettibili, in assenza di qualsiasi proteina virale (sebbene, in questo caso l'infettività risulta inferiore di circa un milione di volte rispetto alle particelle virali complete). In questa distinzione di virus fanno parte i picornavirus, i togavirus, i flavivirus e i coronavirus. Il genoma dei picornavirus è formato da una molecola di RNA a singolo filamento a polarità positiva da circa 7,2-8,5 Kb. Le caratteristiche principali sono:
presenza di una lunga regione non tradotta (UTR), all'estremità 5' che è importante nella traduzione e nella virulenza, così come una regione 3' più corta non tradotta che è necessaria per la sintesi del filamento a polarità negativa durante le fasi di replicazione;
la regione UTR al 5' contiene una struttura secondaria “a trifoglio” conosciuta come sito interno di attacco al ribosoma (IRES);
la parte rimanente del genoma codifica per una singola poliproteina;
entrambe le estremità del genoma sono modificate, l'estremità 5' è legata in modo covalente a una piccola proteina basica, Vpg (23 amminoacidi), mentre l'estremità 3' presenta poliadenilazione;
Il genoma dei togavirus è formato, invece, è formato da RNA a singolo filamento, a polarità positiva, non segmentato, di circa 11,7 kb e presenta le seguenti caratteristiche:
è molto simile agli mRNA cellulari in quanto presenta un cap metilato all'estremità 5' e sequenze poli(A) all'estremità 3';
l'espressione genica è ottenuta attraverso due fasi di traduzione in modo da produrre all'inizio le proteine non strutturali codificate dalla porzione 5' del genoma, e, successivamente, le proteine strutturali codificate dalla restante parte al 3'.
Il genoma di flavivirus è formato da una molecola di RNA a singolo filamento, a polarità positiva di circa 10,5 kb. Presenta le seguenti caratteristiche:
l'estremità 5' possiede un cap metilato ma, nella maggior parte dei casi, l'RNA non viene poliadenilato all'estremità 3';
l'organizzazione genetica differisce da quella dei togavirus in quanto le proteine strutturali sono codificate dalla parte al 5' del genoma, mentre le proteine non strutturali sono codificate al 3';
l'espressione genica è simile a quella dei picornavirus, in quanto avviene attraverso la produzione di una poliproteina;

Il genoma dei coronavirus, invece, è costituito da RNA non segmentato, a singolo filamento, a polarità positiva, lungo dai 27 a 30 kb, che pertanto è il più lungo tra i genomi dei virus a RNA. Presenta inoltre le seguenti caratteristiche:
un cap metilato all'estremità 5' e poliadenilazione all'estremità 3'; l'RNA virionico funziona direttamente come mRNA;
la porzione di 30kb al 5' del genoma è tradotta inizialmente per produrre una polimerasi virale che, successivamente, produrrà un filamento completo a polarità negativa. Questo viene utilizzato come stampo per la produzione di mRNA attraverso la sintesi di una serie di trascritti ognuno dei quali presenterà, all'estremità 5', un identica sequenza leader non tradotta di 72 nt ed estremità 3' poliadenilate coincidenti;
ogni mRNA è monocistronico in quanto i geni localizzati all'estremità 5' vengono tradotti dall'mRNA più lungo e così via. Queste strutture citoplasmatiche inusuali e caratteristiche vengono prodotte non da fenomeni di processamento (modificazioni post-trascrizionali), bensì dalla polimerasi stessa durante la fase di trascrizione.