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• Andrés Piñango Galindo

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VIRUS… …en la frontera de la vida PROF. JOSÉ SALAMANCA RIVERA, MG© EN CIENCIAS, MENCIÓN ENTOMOLOGÍA

VIRUS „ Los

virus son agentes infecciosos que pueden proliferar sólo al interior de las células. „ No poseen la capacidad de reproducirse por si mismos, por lo cual no son considerados seres vivos.

VIRUS Son parásitos intracelulares obligados, pues carecen de enzimas con las que desarrollar su propio metabolismo, siendo su única función transportar el ácido nucleico viral de una célula hospedadora a otra. „ La palabra proviene del latín virus, que hace referencia al veneno o alguna sustancia nociva. „

¿Cómo están constituidos? Presentan material genético , el cual puede ser ADN o ARN. „ El material genético se encuentra dentro de una capa protectora denominada cubierta viral o cápside. „ La cápside está conformada por subunidades proteicas denominados capsómeros. „ Algunos tienen una capa adicional denominada envoltura. „

Componentes „ Genoma

(ADN o ARN)

„ Cápside „ Envoltura „ Enzimas

membranosa

(transcriptasa inversa, integrasa)

Genoma viral

„

Los virus pueden tener un genoma constituido de ADN o ARN, y éste a su vez puede ser de hebra doble o simple

GENOMA VIRAL Los genomas víricos pueden ser circulares, como los polyomaviridae o lineales, como los adenoviridae. „ En los virus ARN, el genoma a menudo está dividido en partes separadas dentro del virión, y se denomina «segmentado». Cada segmento suele codificar una proteína y los segmentos suelen estar reunidos en una cápside. „

GENOMA VIRAL Independientemente del tipo de ácido nucleico, un genoma vírico puede ser monocatenario o bicatenario. „ Los genomas monocatenarios consisten en un ácido nucleico no emparejado, similar a la mitad de una escalera de mano cortada por la mitad. „

GENOMA VIRAL „

Los virus bicatenarios consisten en dos ácidos nucleicos emparejados y complementarios, similares a una escalera de mano entera. Algunos virus, como los Hepadnaviridae, contienen un genoma que es parcialmente bicatenario y parcialmente monocatenario.

GENOMA VIRAL „

„

„

„

En los retrovirus o los adenovirus monocatenarios, las cadenas pueden ser o bien positivas (cadenas plus) o negativas (cadenas minus), dependiendo de si son complementarias en el ARNm vírico. El ARN viral positivo es idéntico al ARNm viral y por tanto puede ser traducido inmediatamente por la célula huésped. El ARN viral negativo es complementario del ARNm y por tanto debe ser convertido en ARN positivo por una ARN polimerasa del hospedero antes de ser traducido. La nomenclatura del ADN es similar a la del ARN, en cuanto a la «cadena codificante» del ARNm vírico que le es complementaria (-), y la «cadena no codificante» que es una copia (+).

GENOMA VIRAL „

„

„

„

Los virus ARN suelen tener genomas más pequeños que los virus ADN debido a una tasa de error más alta a la hora de replicarse, y tienen un límite superior de tamaño. Por encima de este límite, los errores en la replicación del genoma hacen que el virus sea inofensivo o incluso, incompetente. Para compensar esto, los virus ARN a menudo inician un proceso de segmentación en el que el genoma es separado en moléculas más pequeñas, reduciendo así las posibilidades de error. Los virus ADN tienen genomas mayores gracias a la elevada fidelidad de sus enzimas de replicación.

Cápside „ „

Corresponde a la cubierta proteica que envuelve al genoma. Está formada por subunidades con un mismo tipo de proteína o por una variedad de ellas.

Icosaédrica

Compleja „

Cápsides

Helicoidal

Cápside Helicoidal „

„

„

Las cápsides helicoidales se componen de un único tipo de capsómero apilado alrededor de un eje central para formar una estructura helicoidal que puede tener una cavidad central o un tubo hueco. Esta formación produce viriones en forma de barra o de hilo, pueden ser cortos y muy rígidos, o largos y muy flexibles. El material genético, normalmente ARN monocatenario, pero a veces ADN monocatenario, queda unido a la hélice proteica por interacciones entre el ácido nucleico con carga negativa y la carga positiva de las proteínas.

Virus del mosaico del tabaco

Virus del mosaico del tabaco

Cápsides icosaédricas „

„

„

La mayoría de virus que infectan los animales son icosaédricos o casiesféricos con simetría icosaédrica. Un icosaedro regular es la mejor manera de formar una carcasa cerrada a partir de subunidades idénticas. El número mínimo requerido de capsómeros idénticos es doce, cada uno compuesto de cinco subunidades idénticas.

ADENOVIRUS

Virus de cápside compleja „ „

Parasitan bacterias: bacteriófagos (o fagos) tienen una cápside que no es ni puramente helicoidal, ni puramente icosaédrica, y que puede poseer estructuras adicionales como colas proteicas o una pared exterior compleja. cabeza

cola placa basal espinas

Envolturas membranosas „

„

„

„

Algunas especies de virus se envuelven en una forma modificada de una de las membranas celulares. Esta membrana puede provenir de la membrana externa que rodea una célula huésped infectada, o bien membranas internas como la membrana nuclear o el retículo endoplasmático, consiguiendo así una bicapa lipídica exterior conocida como envoltura vírica. Esta membrana se rellena de proteínas codificadas por el genoma vírico y el del huésped. La membrana lipídica en sí y todos los carbohidratos presentes son codificados completamente por el huésped. El virus de la gripe y el VIH utilizan esta estrategia. La mayoría de virus envueltos dependen de la envoltura para infectar.

Retrovirus del VIH

Enzimas „

Como se mencionó anteriormente, los virus pueden contener una mínima cantidad de enzimas (transcriptasas, enzimas líticas), las que llevan a cabo, en parte, el proceso de infección . No obstante, no tienen metabolismo propio.

Clasificación de los virus Los virus se pueden clasificar según varios criterios.

- Por la célula que parasitan: Virus animales, vegetales o bacteriófagos. - Por su forma: Helicoidales, poliédricos o complejos. - Por tener o no envolturas: Virus envueltos o desnudos. - Por su ácido nucleico: ADNmc; ADNbc; ARNmc o ARNbc.

Clasificación de los virus Clasificación del ICTV „ El Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) desarrolló el sistema de clasificación actual y escribió pautas que daban más importancia a ciertas propiedades de los virus para mantener la uniformidad familiar. „

Clasificación de los virus Clasificación del ICTV „ La estructura general de la taxonomía es la siguiente: „

… Orden „

(-virales)

Familia (-viridae) …

Subfamilia (-virinae) ƒ Género (-virus) ƒ Especie (-virus)

Clasificación de los virus Clasificación del ICTV „ La taxonomía actual del ICTV (2008) reconoce cinco órdenes: los caudovirales, los herpesvirales, los mononegavirales, los nidovirales y los picornavirales. El comité no distingue formalmente entre subespecies, cepas y aislamientos. En total, hay cinco órdenes, 82 familias, 11 subfamilias, 307 géneros, 2.083 especies y unos 3.000 tipos que aún no han sido clasificados. „

CLASIFICACIÓN DE BALTIMORE El biólogo ganador del Premio Nobel David Baltimore diseñó el sistema de clasificación que lleva su nombre. „ La clasificación de Baltimore de los virus se basa en el mecanismo de producción de ARNm „

CLASIFICACIÓN DE BALTIMORE „

„

„

Los virus deben generar ARNm de su genoma para producir proteínas y replicarse, pero cada familia de virus utiliza mecanismos diferentes. El genoma de los virus puede ser monocatenario (ss) o bicatenario (ds), de ARN o ADN, y pueden utilizar o no la transcriptasa inversa. Además, los virus ARN monocatenarios pueden ser o positivos (+) o negativos (-).

CLASIFICACIÓN DE BALTIMORE „

Esta clasificación reparte los virus en siete grupos: … I:

Virus dsDNA (ej., adenovirus, herpesvirus, poxvirus) … II: Virus ssDNA (ej., parvovirus) … III: Virus dsARN (ej., reovirus) … IV: Virus (+)ssRNA (ej., picornavirus, togavirus) … V: Virus (-)ssRNA (ej., Ortomixovirus, rabdovirus) … VI: Virus ssRNA-RT (ej., retrovirus) … VII: Virus dsDNA-RT (ej., herpesviridae)

CLASIFICACIÓN DE BALTIMORE „

El sistema de clasificación del ICTV es utilizado en combinación con el sistema de clasificación de Baltimore en la clasificación moderna de los virus

„

Como ejemplo de la clasificación vírica actual, el virus de la varicela, varicela zoster (VZV), pertenece al orden de los herpesvirales, la familia de los Herpesviridae, la subfamilia de los Alphaherpesvirinae y el género Varicellovirus. El VZV se encuentra en el grupo I de la clasificación de Baltimore porque es un virus ADN bicatenario que no utiliza la transcriptasa inversa.

CLASIFICACIÓN DE BALTIMORE

Ciclo de los virus „

Ciclo lítico.

„

Ciclo lisogénico.

Para realizar su ciclo vital, el virus necesitan parasitar una célula huésped.

„

„

Ciclo lisogénico: El genoma viral se integra con el de la célula huésped.

Ciclo lítico: El genoma viral se expresa,y muere la célula huésped.

Ciclo lítico Aunque el detalle varía entre diferentes tipos de virus, aquellos que exhiben un ciclo lítico ocurre a través de las siguientes fases generales: ‰ Fijación o adsorción ‰ Penetración ‰ Replicación ‰ Ensamblaje ‰ Liberación „

Ciclo lítico „

Fijación

„

Penetración

„

Replicación

„

Ensamblaje

„

Liberación

Ciclo lisogénico „

El ácido nucleico viral no expresa sus genes, se integra en el genoma de la célula o queda libre a modo de plásmido.

„

El virus queda en forma de provirus.

„

Por distintos factores el provirus puede comenzar un ciclo normal o lítico.

Ciclo del Virus de Inmunodeficiencia Humana

RESUMEN

Ideas clave Los virus son pequeños agregados macromoleculares que actúan como parásitos intracelulares que pueden replicarse sólo dentro de células hospederas „ Los genomas virales pueden tanto bicatenarios como monocatenarios, y además pueden consistir de ADN (adenovirus) o de ARN (retrovirus) „

Ideas clave La cápside, estructura proteica que rodea al genoma viral, está compuesta de múltiples copias de una o bien de un reducido número de proteínas, todas codificadas por el virus. „ Algunos virus también tienen una envoltura externa, la cual es muy similar a la membrana plasmática, pero que posee proteínas virales transmembrana. „

Ideas clave „

„

La mayoría de los adenovirus que infectan células animales o vegetales requieren enzimas nucleares de la célula hospedera para llevar a cabo la transcripción del genoma viral en RNAm y para la producción de los nuevos genomas de la progenie viral. En contraste, la mayoría de los retrovirus codifican enzimas que pueden transcribir el genoma viral en RNAm viral y producir nuevas copias del genoma de RNA.

Ideas clave

Los ribosomas de la célula hospedera, los ARNt y los factores de traducción son usados en la síntesis de todas las proteínas virales en las células. „ El ciclo lítico de infección viral conlleva adsorción, penetración síntesis de proteínas virales y de genomas virales (replicación vírica), ensamblaje y posterior liberación de cientos de miles de nuevos viriones, con la consecuente muerte de la célula hospedera. „ La liberación de virus encapsulados procede atravesando la membrana plasmática y arrastrando una sección de esta en cada virión „

Ideas clave „

„

„

El ciclo lisogénico de infección viral procede cuando el genoma viral es incorporado al genoma de la célula hospedera, y generalmente no induce la muerte celular. Los retrovirus son virus animales con envoltura que contienen un genoma de ARN monocatenario. Luego que una célula hospedera es penetrada, una enzima viral transportada dentro del virión, la transcriptasa reversa, forma un genoma de ADN bicatenario a partir del ARN monocatenario, el cual se integra al ADN cromosómico del hospedero.

Ideas clave A diferencia de otros retrovirus, la infección con VIH eventualmente mata a la célula, causando los defectos en la respuesta inmune característicos del SIDA. „ Los virus tumorales, los que contienen oncogenes, pueden tener un genoma de ARN (como el virus linfotrófico de los linfocitos T, un genoma de ADN (papiloma humano) „ En el caso de estos virus la integración del genoma viral a los cromosomas del hospedero produce transformación de la célula en una célula tumoral. „

Enfermedades causadas por virus

POLIOMIELITIS

RABIA O HIDROFOBIA

EBOLA O FIEBRE HEMORRÁGICA

VIRUELA

RESFRÍO COMÚN

VIRUS ORF

PAROTIDITIS O PAPERAS

VARICELA O PESTE CRISTAL

VIRUS PAPILOMA HUMANO

VIRUS DE INMUNODEFICIENCIA HUMANA (VIH)

REFERENCIAS „ „ „ „

Lodish, Harvey F. et al. Molecular cell biology 5th ed. New York . W.H. Freeman. Cap. 4:137-143 Norwalk-like viruses DATABASE [en línea]

[consulta : 11 de abril 2010]