Organisation du génome viral et acides nucléiques

Le génome viral est l'acide nucléique qui porte l'information génétique d'un virus, et les virus sont remarquables par la diversité de la chimie génomique qu'ils utilisent. Un génome peut être à ADN ou à ARN, monocaténaire ou bicaténaire, de polarité positive ou négative, et conditionné en une seule molécule ou en plusieurs segments. Ces propriétés déterminent la manière dont le génome est répliqué et exprimé, et elles constituent les critères centraux de la classification des virus basée sur le génome.

Definition

L'organisation du génome viral fait référence à la nature chimique, à la caténarité, à la polarité et à l'arrangement de l'acide nucléique qui code un virus, propriétés qui déterminent sa stratégie de réplication et d'expression et qui sous-tendent la classification basée sur le génome.

Scope

Cette entrée couvre la variation chimique et structurelle des génomes viraux : type d'acide nucléique (ADN versus ARN), caténarité, polarité (sens), segmentation et taille du génome, ainsi que les conséquences de ces caractéristiques pour la stratégie de réplication et pour la nature sujette aux erreurs des génomes à ARN. Il s'agit d'un aperçu de référence sur l'organisation du génome et non d'un guide clinique.

Core questions

• Quels types d'acides nucléiques servent de génomes viraux ?
• Que signifient monocaténaire versus bicaténaire et de polarité positive versus négative pour un génome ?
• Comment la polarité du génome détermine-t-elle si l'ARN peut agir directement comme ARNm ?
• Pourquoi certains génomes sont-ils segmentés et qu'est-ce que cela permet ?
• Pourquoi les génomes des virus à ARN mutent-ils plus facilement que les génomes à ADN ?

Key concepts

• Génomes à ADN versus à ARN
• Acide nucléique monocaténaire et bicaténaire
• Polarité positive et polarité négative (sens)
• Segmentation du génome
• Taille du génome et capacité de codage
• Transcription inverse
• Taux de mutation élevé des génomes à ARN

Key theories

La voie du génome à l'ARNm comme principe organisateur

Baltimore a proposé que la caractéristique définissante d'un virus est la voie par laquelle son génome génère l'ARN messager, faisant du type de génome, de la caténarité et de la polarité les propriétés classificatrices centrales.

Concept de quasi-espèces / taux de mutation élevé des génomes à ARN

Parce que la réplication de l'ARN manque de correction d'épreuves efficace, les génomes des virus à ARN accumulent rapidement des mutations et existent sous forme de populations hétérogènes, une propriété centrale à leur évolution et à leur adaptabilité.

Mechanisms

Les génomes viraux varient selon plusieurs axes qui, ensemble, fixent la stratégie de réplication et d'expression. Le type d'acide nucléique (ADN ou ARN) et la caténarité (simple ou double) déterminent les enzymes nécessaires pour copier le génome et produire l'ARNm. La polarité est particulièrement importante pour l'ARN monocaténaire : un génome de polarité positive peut être traduit directement en ARNm, tandis qu'un génome de polarité négative doit d'abord être transcrit en un brin complémentaire ; les virus à polarité négative doivent donc transporter leur propre polymérase dans la particule. Certains génomes sont segmentés en plusieurs molécules, ce qui permet un réassortiment entre virus apparentés. Les génomes à ARN sont répliqués avec peu de correction d'épreuves et mutent donc rapidement, générant des populations diverses, tandis que la plupart des génomes à ADN sont copiés plus fidèlement.

Clinical relevance

L'organisation du génome explique pourquoi les virus apparentés partagent des stratégies de réplication, pourquoi les virus à ARN segmentés peuvent se réassortir, et pourquoi de nombreux virus à ARN évoluent rapidement, autant d'éléments pertinents pour la science antivirale et vaccinale. Cette entrée est une référence structurelle et conceptuelle et n'offre pas de recommandations diagnostiques ou thérapeutiques.

History

La reconnaissance que les génomes viraux pouvaient être à ADN ou à ARN, et de caténarité et de polarité variées, s'est accumulée au cours de la virologie moléculaire du milieu du XXe siècle et a été synthétisée en 1971 par Baltimore, qui a utilisé la logique du génome à l'ARNm pour organiser les virus. Des travaux ultérieurs de Domingo, Holland et d'autres ont établi que les génomes à ARN se répliquent sous forme de populations hétérogènes et sujettes aux erreurs, remodelant ainsi la compréhension de l'évolution virale.

Key figures

• David Baltimore
• Esteban Domingo
• John Holland
• Eugene Koonin

Seminal works

• baltimore-1971
• domingo-1997
• koonin-2021

Frequently asked questions

Un génome viral peut-il être à ADN ou à ARN ?

Oui. Contrairement aux organismes cellulaires, qui utilisent de l'ADN bicaténaire, les virus utilisent collectivement de l'ADN ou de l'ARN, monocaténaire ou bicaténaire, et de polarité positive ou négative ; cette diversité de la chimie du génome est une caractéristique définissante des virus et une base pour leur classification.

Pourquoi les virus à ARN ont-ils tendance à muter si rapidement ?

Les génomes à ARN sont généralement copiés par des polymérases qui manquent de correction d'épreuves efficace, de sorte que les erreurs de réplication s'accumulent et le virus existe sous forme de population hétérogène, ce qui peut accélérer l'adaptation ; les génomes à ADN sont généralement copiés avec plus de précision.