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VIRUS

 

 

 

Es un elemento genético que contiene DNA o RNA que puede alternar entre dos estados distintos intracelular y extracelular

 

En el estado extracelular, un virus es una partícula submicroscópica que contiene ácido nucleico rodeado por proteína, en este estado la partícula viral es metabólicamente inerte.

En el estado intracelular tiene lugar la reproducción del virus, se produce el genoma y se sintetizan los componentes de la cubierta del virus.

Cuando un genoma viral se introduce en una célula y se reproduce, el proceso recibe el nombre de infección.

La célula que un virus puede infectar y en la cual se puede replicar se llama huésped. El virus reorienta la maquinaria preexistente en el huésped y las funciones metabólicas necesarias para la replicación viral.

Los virus pueden considerarse de dos formas: como agentes transmisores de enfermedad y como agentes transmisores de herencia.

Los virus son más pequeños que las células, su tamaño oscila entre 0.02 mm y 0.3 mm. La unidad de medida para los virus es el nanómetro (nm), que es 1000 veces más pequeño que una mm y un millón de veces más pequeño que un mm.

Ejm.- Virus del sarampión 200 nm de diámetro, virus de la polio 28 nm de diámetro.

Los virus se clasificaron inicialmente según los huéspedes que infectan. Así tenemos virus animal, virus vegetales y virus bacterianos (bacteriófagos).

 

Resumen:

1.- El genoma del virus consta de DNA o RNA. El genoma está rodeado por una cubierta de proteína (ocasionalmente además de otro material). El genoma viral junto con su cubierta se llama partícula viral o virión.

2.- Los virus carecen de metabolismo independiente. Se multiplican solamente dentro de células vivas, utilizando la maquinaria metabólica de la célula huésped. Algunas partículas virales contienen enzimas, que sin embargo, están bajo el control genético del genoma del virus. Estas enzimas sólo se producen durante el ciclo infeccioso.

3.- Cuando un virus se multiplica, el genoma se libera de su cubierta. Una vez liberado, el genoma viral experimenta replicación y dirige la síntesis de nuevas proteínas de la cubierta

 

LA PARTÍCULA VIRAL O VIRIÓN: ESTRUCTURA

 

Como ya se dijo, algunos virus contienen DNA otros RNA. De ellos algunos tienen DNA bicatenario otros DNA monocatenario; igual algunos virus tienen RNA monocatenario (es más común) y otros tienen RNA bicatenario.

El ácido nucleico del virión siempre se localiza dentro de la partícula, rodeado por una cubierta proteica llamada cápside.

La cápside siempre está formada por moléculas individuales de proteínas llamadas subunidades o capsómeros.

Todo complejo de ácido nucleico y proteína empaquetado en la partícula viral, se llama nucleocápside del virus.

Virus envueltos, son virus en el que el nucleocápside está encerrado en una membrana. Las membranas virales son generalmente bicapas lipídicas, pero también hay proteínas específicas del virus asociadas con estas membranas.

 

 

 

SIMETRÍA DE LOS VIRUS

Las nucleocápsides de los virus son sumamente simétricas. La simetría se refiere a la forma en la que las unidades proteínicas morfológicas se acomodan en la cubierta del virus.

Se han reconocido dos clases de simetría en los virus que corresponden a las dos formas principales: bastón y esférico. Los virus en forma d bastoncillo tienen simetría helicoidal y los esféricos tienen simetría icosaédrica.

Un virus típico con simetría helicoidal es el virus del mosaico del tabaco (TMV). Éste es un virus de RNA en el cual están acomodadas 2130 subunidades proteínicas idénticas (cada una de 158 aminoácidos de longitud) en forma de hélice. La longitud de los virus helicoidales se determina por la longitud del ácido nucleico.

La simetría icosaédrica es la posición más eficiente de las subunidades en una cápsula cerrada debido a que utiliza el menor número de unidades para construir la cápsula. La posición más sencilla de las unidades morfológicas es de 3 por cara, lo cual da un total de 60 unidades por partícula viral.

 

VIRUS ENVUELTOS

 

Muchos virus tienen complejas estructuras membranosas que rodean a la nucleocápside. Los virus envueltos son comunes en el mundo animal (virus de la influenza), pero también se conoce algunos virus bacterianos envueltos.

La cubierta del virus consiste en una doble capa lipídica con proteínas, usualmente, glucoproteínas, incluidas en ella. Aunque las glucoproteínas de la membrana del virus son codificads por el virus, los lípidos se derivan de las membranas de la célula huésped. La función de la membranad en la partícula viral

 

 

 

 

 

 

RESTRICCIÓN Y MODIFICACIÓN DEL VIRUS

 

- Los virus pueden superar los mecanismos de restricción del huésped modificando sus ácidos nucleicos de modo que ya no sufran el ataque de las enzimas. Se han reconocido dos tipos de modificaciones químicas del DNA viral:

 

  1. Glucosilación.- T2, T4 y T6, tienen su DNA glicosilado y evita o reduce el ataque de nucleasas

 

  1. Metilación.- En los bacteriófagos l, los grupos amino de las bases adenina y citosina son metilados por una enzima que utiliza la S-adenosilmetionina como donador de metilo

 

RNAm VIRAL

 

- Para construir las nuevas proteínas específicas del virus a partir del genoma viral, es necesario que se construyan nuevas moléculas específicas de RNA viral.

 

- La cadena que será transcrita al RNAm depende de la localización del promotor apropiado, puesto que el promotor es el que señala la dirección que seguirá la RNA polimerasa.

 

- Como la secuencia del ácido nucleico del RNAm se puede traducir directamente en proteínas, por convención se le considera de configuración (+). La secuencia del ácido nucleico del genoma viral se indica por un más (+) si es la misma que el RNAm y por un menos si es de sentido opuesto. (Ver fig 6.13)

 

 

PROTEÍNAS VIRALES

 

- Una vez construidas el RNAm se pueden sintetizar las proteínas virales (enzimas, capsómeros).

 

- Las proteínas sintetizadas como resultado de la infección viral se pueden agrupar en tres categorías:

 

1.- Enzimas tempranas, sintetizadas justo después de la infección, necesarias para la replicación del ácido nucleico del virus

 

2.- Proteínas tardías, proteínas sintetizadas más tarde, incluyen las proteínas de la cubierta del virus

 

3.- Proteínas líticas, que abren la célula del huésped y liberan las partículas virales.

 

è La infección viral altera los mecanismos reguladores del huésped, dado que hay una marcada sobreproducción de ácidos nucleicos y proteínas en la célula infectada

 

 

VIRUS BACTERIANOS

 

La mayor parte de los virus bacterianos estudiados detalladamente infectan a bacterias del grupo entérico como E. coli, S. typhimurium. Sin embargo, se conocen virus que infectan a varios procariotes tanto eubacterias como archeobacterias

Algunos virus tienen cubiertas lipídicas, pero la mayoría no.

Bacteriófagos de RNA

 

- Los virus bacterianos de RNA mejor conocidos tienen RNA simple

 

- Los bacteriófagos de RNA, conocidos en el grupo de las bacterias entéricas, infectan células bacterianas que se comportan como donadores de genes en la recombinación genética (“masculinos”) è virus infectan a bacterias a nivel del pili

 

- Todos los virus bacterianos de RNA son muy pequeños, ± 26 nm, son icosaédricos con 180 copias de proteína capsular por partícula viral.

 

- El fago MS2 que infecta a E. coli el RNA viral tiene 3569 nucleótidos de largo

 

- La cadena de RNA del virión tiene el sentido (+) y actúa directamente como RNAm después de entrar a la célula.

 

- El RNA infectante va al ribosoma del huésped, donde se traduce en cuatro proteínas: proteína de maduración (proteína A); proteína de la cubierta; proteína de lisis y la RNA replicasa, la enzima que lleva a cabo la replicación del RNA viral

 

- El RNA viral es (+) y por ello puede ser traducido de inmediato. Una vez sintetizada la RNA replicasa, ésta a su vez puede sintetizar RNA sentido menos (-) usando el RNA infectante como matriz. Después que se ha sintetizado RNA (-) se fabrica más RNA (+) a partir del RNA (-). El RNA (+) recientemente fabricado sirve ahora como mensajero para continuar la síntesis se proteínas del virus

 

 

 

Bacteriófagos icosaédricos de DNA monocatenario

 

- Algunos virus bacterianos pequeños tienen genomas que constan de DNA de una sola cadena en configuración circular

 

- Fago Ø X174. Estos virus son muy pequeños: 25 nm de diámetro

 

- En contraste a los virus de RNA ya existe en la célula gran parte de la maquinaria enzimática para la duplicación del DNA.

 

- Estos pequeños virus de DNA tienen solamente una cantidad limitada de información genética en sus genomas y se utiliza la maquinaria de replicación del DNA de la célula huésped en la replicación del DNA del virus

 

- El virus más estudiado de este grupo es el fago Ø X174, que infecta a E. coli, fue el primer elemento genético donde se demostró la superposición de genes

 

- Fago Ø X174: superposición de genes. No hay DNA suficiente para codificar todas las proteínas específicas del virus.

 

- Partes de ciertas secuencias de nucleótidos del virus se leen más de una vez en diferentes marcos de lectura.

 

- Aunque la superposición de genes posibilita un uso más eficiente de la información genética, complica seriamente el proceso de evolución dado que una mutación en una región donde se superpongan genes puede afectar simultáneamente a dos genes.

-DNA de fago Ø X174 consiste de una molécula circular monocatenario de 5,386 nucleótidos. (Ver figura 6.18)

 

 

Bacteriófagos de DNA filamentoso monocatenario

 

 

- Los fagos de DNA filamentoso son muy diferentes al Ø X174, tienen simetría helicoidal en vez de icosaédrica

 

- El miembro mejor estudiado de este grupo es el fago M13, que infecta a E. coli.

 

- Como en los virus pequeños de RNA, estos fagos de DNA filamentoso solamente infectan a células masculinas, entrando en ellas después de haberse fijado al pelo masculino específico

 

- Aunque estos fagos son lineales (filamentoso) tiene DNA circular

 

- Fago M13, ha sido muy utilizado como vector de clonación y vehículo de secuenciación del DNA en ingeniería genética

 

- El virión M13 tiene 6 nm de diámetro y 860 nm de largo

 

- Se liberan de la célula sin matar a la célula huésped è se liberan por un proceso de gemación

 

- Así, una célula infectada con el fago M13 o el fd puede continuar su crecimiento y liberar de vez en cuando partículas virales. (Ver figura 6.20 y 6.19)

 

 

 

Bacteriófago de DNA bicatenario: T7

 

 

- Muchos virus bacterianos tienen genomas que contienen DNA bicatenario, fueron los primeros virus bacterianos descubiertos y han sido los más ampliamente estudiados

 

- T7 y T3 è virus de DNA relativamente pequeños que infectan a E. coli, a veces Shiguella y Pasteurella

 

- Partícula viral tiene una cabeza icosaédrica y una cola muy pequeña (ver fig 6.15)

- Transparencia 6.21

 

- El ácido nucleico del genoma del T7 es una molécula lineal bicatenaria de 39,936 pares de bases

 

- Se ha secuenciado el genoma completo, se han caracterizado 25 genes diferentes, pero no todos los genes están codificados separadamente en el DNA. La superposición de genes se da mediante la traducción en diferentes marcos de lectura

 

 

 

 

 

 

Bacteriófago de DNA grande bicatenario

 

 

- Uno de los grupos más estudiados de virus de DNA es el denominado fago T-pares: T2, T4 y T6.

 

- Estos fagos están entre los más grandes y los más complicados en términos de estructura y forma de replicación.

 

- El virión del fago T4 es de estructura compleja, consiste de una cabeza icosaédrica por adición de una o dos bandas extras de proteínas

 

-Los genes T4 se pueden dividir en tres grupos: proteínas tempranas, intermedias y tardías (Fig 6.25)

 

- Las proteínas tempranas son las enzimas que participan en la replicación del DNA. Las proteínas intermedias también participan en la replicación del DNA, las proteínas tardías son las proteínas de la cabeza y la cola

 

 

VIRUS BACTERIANOS TEMPERADOS: LISOGENIA

 

 

Lisogenia.-

Cuando el material genético del virus se integra dentro del genoma del huésped.

Habilidad hereditaria de células bacterianas para producir virus. Ocurre debido a la integración del fago en el cromosoma bacteriano

 

Fago temperado.- Es aquel virus capaz de producir lisogenia

 

Profago (provirus).- Fagos temperados integrados en el cromosoma celular

 

Célula lisogénica.- Célula bacteriana infectado con un fago temperado (inmunes a la infección con fagos del mismo tipo).

 

- La mayor parte de los virus antes descritos se llaman virus virulentos, ya que suelen matar (lisar) a las células que infectan. Sin embargo, muchos otros virus bacterianos, aunque son capaces de matar a las células tienen efectos, más tenues, tales virus se denominan temperados.

 

- El material genético se puede integrar dentro del genoma del huésped, situación llamada lisogenia y así se duplica en el material del huésped en el momento de la división celular pasando de una generación de bacterias a otra.

 

- Bajo ciertas condiciones, las bacterias lisogénicas pueden producir viriones de los virus temperados

 

- Los virus temperados no existen en su estado infeccioso maduro dentro de la célula, sino más bien en su forma latente: estado de provirus o profago

 

- El DNA del virus virulento contiene información para la síntesis de varias enzimas y de otras proteínas indispensables para la reproducción del virus; el profago de los virus temperados lleva información similar, pero en la célula lisogénica esta información permanece latente debido que la expresión de los genes del virus está bloqueada por la acción de un represor específico codificado por el virus

 

- Un cultivo lisogénico puede ser inducido, generalmente implica el uso de agentes como la radiación UV, mostaza nitrogenada o rayos X. Sin embargo, no todos los profagos son inducibles, en algunos virus temperados la expresión de los profagos tiene lugar sólo mediante fenómenos espontáneos.

 

- Uno de los fagos temperados mejor estudiados es el lambda (l) que infecta a la E. coli.

 

- La partícula viral tiene una cabeza icosaédrica de 64 nm y una cola de 150 nm de simetría helicoidal. El ácido nucleico de lambda consiste en una molécula lineal bicatenaria

 

 

 

 

RETROVIRUS

 

 

- Virus animales, son virus de RNA, pero se replican por medio de un intermediario de DNA

 

Los retrovirus son interesantes por diversas razones:

 

  1. Fueron los primeros virus que se demostró que causan cáncer y se les ha estudiado más extensamente por sus características carcinogénicas.

 

  1. Un retrovirus causa el sida: Síndrome de inmunodeficiencia adquirida, se conoció sólo hasta principios de los años ochenta

 

  1. El genoma de los retrovirus se puede integrar específicamente dentro del genoma del huésped por medio del DNA intermediario y éste proceso de integración se está estudiando como un medio de introducir genes extraños dentro de un huésped, proceso llamado terapia génica

 

  1. Los retrovirus tienen una enzima llamada transcriptasa inversa que copia las secuencias del RNA a DNA y es una herramienta importante en ingeniería genética

 

- El uso de la transcriptasa inversa no es exclusivo de los retrovirus porque el virus de la hepatitis B y el virus del mosaico de la coliflor también usan la transcripción inversa en su proceso de replicación.

 

- Además se ha descubierto en micobacterias y E. coli transcriptasas inversas capaces de producir pequeñas multicopias de DNA a partir de RNA

 

- Los retrovirus son virus envueltos de simetría incierta

 

- Las actividades enzimáticas encontradas en la partícula viral son: Transcriptasa inversa, DNA endonucleasa (integrasa) y una proteasa.

CARACTERÍSTICAS DEL GENOMA RETROVIRAL

 

- Consiste en dos moléculas idénticas de RNA monocatenario de complementaridad (+) que están unidas por puente de hidrógeno a través de pares de bases con moléculas específicas de RNAt celular.

 

Proceso general:

 

  1. Entrada a la célula

 

  1. Transcripción inversa de uno de los dos genomas de RNA en un DNA monocatenario que luego se convierte en un DNA lineal bicatenario por la transcriptasa inversa

 

  1. Integración de la copia de DNA dentro del genoma del huésped

 

  1. Transcripción del DNA viral, formando RNAm virales y RNA viral de la progenie

 

  1. Encapsidación del RNA viral dentro de nucleocápsides en el citoplasma

 

  1. Gemación de las partículas virales envueltas en la membrana plasmática y liberación de la célula

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