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
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.
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:
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
- 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
- El RNA viral
es (+) y por ello puede ser traducido de inmediato. Una vez sintetizada
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 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:
- 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: