Quarta, quinta e sesta fase del ciclo replicativo virale: replicazione del genoma ed espressione genica

La strategia replicativa di ogni virus è dettata dal tipo di acido nucleico che costituisce il genoma virale. Su questa base, tutti i virus possono essere suddivisi in sette classi replicative. Questo schema replicativo fu inizialmente proposto da David Baltimore nel 1971. Originariamente, questa classificazione includeva solo sei classi, ma è stata successivamente estesa a includere lo schema replicativo degli hepadnavirus e dei caulimovirus:
Classe I: DNA a doppia elica indipendentemente + o – che viene trascritto da un RNA polimerasi virus specifica (T4) oppure dall'RNA polimerasi dell'ospite. Questi virus possono essere suddivisi in due sottoclassi: (a) replicazione esclusivamente nucleare; pertanto la replicazione di questi virus è molto dipendente da fattori cellulari, e (b) replicazione nel citoplasma (Poxviridae); quest'ultimi virus hanno evoluto tutti i fattori necessari per la trascrizione e replicazione del proprio genoma, e sono pertanto largamente indipendenti dai macchinari cellulari.
Classe II: DNA a singola elica sia + che – e una volta entrato nella cellula non è direttamente trascritto perché deve essere sintetizzato nella cellula ospite il suo filamento complementare. La replicazione ha ruolo nel nucleo, e richiede la formazione di un intermedio a doppia elica che serve come stampo per la sintesi di DNA della progenie a singola elica.
Classe III: RNA a doppia elica sia + che -. Il messaggero viene codificato usando come stampo il filamento negativo, quindi questi genomi a differenza di quelli a DNA a doppio filamento, se introdotti in una cellula ospite risultano inerti perché hanno bisogno di una RNA polimerasi che traduca il messaggero. Questi virus hanno un genoma segmentato. Ciascun segmento è trascritto separatamente dagli altri frammenti e si formano singoli mRNA monocistronici.
Classe IV: a singola elica a polarità (+). Questi virus possono essere suddivisi in due sottoclassi. (a) Virus con mRNA policistronici in cui l'RNA genomico forma l'mRNA ed è tradotto in una poliproteina che viene successivamente tagliata per formare le proteine mature. (b) Virus con trascrizione complessa, i quali richiedono due cicli di traduzione (es. togavirus).
Classe V: RNA a singola elica a polarità (-) quindi non è traducibile direttamente. I genomi di questi virus possono essere suddivisi in due gruppi: (a) genomi non segmentati per i quali la prima fase della replicazione è la trascrizione dell'RNA genomico a polarità (-) da parte dell'RNA polimerasi RNA-dipendente virionica, a produrre mRNA (+) monocistronici. Questi servono anche come stampo per la successiva fase di replicazione del genoma; (b) genomi segmentati, la cui replicazione ha luogo nel nucleo, con formazione di un mRNA (+) monocistronico per ciascun gene virale trascritto dalla trascrittasi virale (RNA polimerasi RNA-dipendente virionica) sullo stampo del genoma virale.
Classe VI: RNA a singola elica a polarità (+) con intermedio a DNA. I genomi dei retrovirus sono molecole di RNA a polarità (+) diploidi, che non vengono impiegati direttamente come mRNA, ma come stampi per la retrotrascrizione (trascrittasi inversa) a DNA, o meglio cDNA a singola copia per poi generare un DNA a doppio filamento.
Classe VII: DNA a doppia elica con intermedio a RNA. Questo gruppo di virus necessita di retrotrascrizione, ma, diversamente che per i retrovirus, il processo ha luogo all'interno della particella virale durante la maturazione. Quando il virus infetta una nuova cellula, il primo evento consiste nel completamento del genoma incompleto, seguito da trascrizione.