Una caratteristica unica delle cellule eucariotiche, che le distingue dai batteri, è la presenza di un nucleo legato alla membrana che contiene il DNA cromosomico (illustrato; credito immagine). Sorprendentemente, una struttura simile al nucleo che si forma durante l’infezione virale dei batteri è il sito della replicazione del DNA virale (link al documento).
Durante l’infezione di batteri Pseudomonas con il fago 2O1phi2-1, si forma un compartimento separato in cui avviene la replicazione del DNA virale. Una proteina fagica, gp105, costituisce lo strato esterno di questo compartimento, che inizialmente si forma vicino a un’estremità della cellula, per poi migrare verso il centro. La migrazione del compartimento avviene su un fuso costituito dalla proteina tubulino-simile PhuZ.
Oltre al DNA virale, alcune proteine entrano in questo compartimento, comprese le proteine virali coinvolte nella sintesi del DNA e dell’mRNA, e almeno una proteina della cellula ospite. Altre proteine, come quelle coinvolte nella traduzione e nella sintesi dei nucleotidi, sono escluse. Questa compartimentazione assomiglia molto a quella del nucleo delle cellule eucariotiche.
Il confezionamento del DNA virale avviene sulla superficie del nucleo virale. I capidi fagici vuoti si formano sulla membrana citoplasmatica batterica, poi migrano verso il compartimento dove si attaccano saldamente alla superficie. Con un meccanismo sconosciuto, il DNA si sposta dal compartimento nel capside. Poi i capside vengono rilasciati dalla superficie per maturare ulteriormente nel citoplasma. I fagi completati vengono rilasciati dalla cellula al momento della lisi batterica.
Queste affascinanti osservazioni sollevano una serie di domande senza risposta. L’infezione con altri fagi porta all’assemblaggio di un nucleo virale? Come si muovono selettivamente le molecole dentro e fuori la struttura?
Forse la domanda più interessante riguarda l’origine dei virus e delle cellule. Secondo un’ipotesi, gli acidi nucleici auto-replicanti, simili a virus, potrebbero essere apparsi per primi sulla Terra, seguiti da cellule senza nucleo. Il nucleo è stato un’invenzione virale?