Introducción a los Virus – Microbiología General (2023)

virusse describen típicamente comoparásitos intracelulares obligados, agentes infecciosos acelulares que requieren la presencia de una célula huésped para multiplicarse. Se ha descubierto que los virus infectan todo tipo de células: humanos, animales, plantas, bacterias, levaduras, arqueas, protozoos... ¡algunos científicos incluso afirman haber encontrado un virus que infecta a otros virus! Pero eso no va a suceder sin alguna ayuda celular.

Características del virus

Los virus pueden tener un diseño extremadamente simple y consisten en ácido nucleico rodeado por una cubierta de proteína conocida comocápside. La cápside está compuesta por componentes proteicos más pequeños denominadoscapsómeros. La combinación cápside+genoma se denominanucleocápside.

Los virus también pueden poseer componentes adicionales, siendo el más común una capa membranosa adicional que rodea la nucleocápside, llamadasobre. La envoltura en realidad se adquiere de la membrana nuclear o plasmática de la célula huésped infectada y luego se modifica con proteínas virales llamadaspeplomeros. Algunos virus contienen enzimas virales que son necesarias para la infección de una célula huésped y codificadas dentro del genoma viral. Un virus completo, con todos los componentes necesarios para la infección de la célula huésped, se conoce comovirión.

genoma viral

Si bien las células contienen ADN de doble cadena para su genoma, los virus no se limitan a esta forma. mientras hayadsADNvirus, también hay virus con ADN monocatenario (ssADN), ARN de doble cadena (dsARN) y ARN monocatenario (ARNss). En esta última categoría, el ssRNA puede ser de sentido positivo (+ARNss, lo que significa que puede transcribir un mensaje, como el ARNm) o puede ser de sentido negativo (-ssARN, lo que indica que es complementario al ARNm). Algunos virus incluso comienzan con una forma de ácido nucleico en la nucleocápside y luego la convierten en una forma diferente durante la replicación.

Estructura del virus

Las nucleocápsidas virales tienen dos formas básicas, aunque la apariencia general de un virus puede verse alterada por la presencia de una envoltura, si está presente.virus helicoidalestienen una estructura tubular alargada, con los capsómeros dispuestos en forma helicoidal alrededor del genoma enrollado.Virus icosaédricostienen forma esférica, con simetría icosaédrica que consta de 20 caras triangulares. La cápside icosaédrica más simple tiene 3 capsómeros por cara triangular, lo que da como resultado 60 capsómeros para todo el virus. Algunos virus no encajan perfectamente en ninguna de las dos categorías anteriores porque son muy inusuales en diseño o componentes, por lo que hay una tercera categoría conocida comovirus complejos. Los ejemplos incluyen el poxvirus con un exterior en forma de ladrillo y una estructura interna complicada, así como un bacteriófago con fibras de cola unidas a una cabeza icosaédrica.

Ciclo de replicación de virus

Si bien el ciclo de replicación de los virus puede variar de un virus a otro, existe un patrón general que se puede describir y que consta de cinco pasos:

1. Adjunto– el virión se adhiere a la célula huésped correcta.
2. Penetración o Entrada Viral– el virus o ácido nucleico viral logra entrar en la célula.
3. Síntesis– las proteínas virales y las copias de ácido nucleico son fabricadas por la maquinaria de las células.
4. Asamblea– los virus se producen a partir de los componentes virales.
5. Liberar– Los viriones recién formados se liberan de la célula.

Adjunto

Fuera de su célula huésped, los virus son inertes o metabólicamente inactivos. Por lo tanto, el encuentro de un virión con una célula huésped apropiada es un evento aleatorio. La unión en sí es altamente específica, entre moléculas en el exterior del virus y receptores en la superficie de la célula huésped. Esto explica la especificidad de los virus para infectar solo tipos de células particulares o huéspedes particulares.

Penetración o Entrada Viral

Muchos sin envolver (odesnudo) los virus inyectan su ácido nucleico en la célula huésped, dejando una cápside vacía en el exterior. Este proceso se denomina penetración y es común con los bacteriófagos, los virus que infectan a las bacterias. Con los virus eucarióticos, es más probable que toda la cápside entre en la célula, y la cápside se elimina en el citoplasma. Un virus eucariótico sin envoltura a menudo logra entrar a través deendocitosis, donde la célula huésped se ve obligada a engullir la cápside, lo que da como resultado una vesícula endocítica, lo que permite que el virus acceda al contenido de la célula. Un virus eucariota envuelto gana la entrada de su nucleocápside a través defusión de membranas, donde la envoltura viral se fusiona con la membrana de la célula huésped, empujando la nucleocápside más allá de la membrana celular. Si se introduce toda la nucleocápside en la célula, se produce un proceso de decapado para quitar la cápside y liberar el genoma viral.

Síntesis

La etapa de síntesis depende en gran medida del tipo de genoma viral, ya que los genomas que difieren del genoma de dsDNA de la célula pueden involucrar estrategias virales complejas para la replicación del genoma y la síntesis de proteínas. Las enzimas virales específicas, como las polimerasas de ARN dependientes de ARN, pueden ser necesarias para que prosiga el proceso de replicación. La producción de proteínas está estrictamente controlada para garantizar que los componentes se fabriquen en el momento adecuado en el desarrollo viral.

Asamblea

La complejidad del ensamblaje viral depende del virus que se está haciendo. El virus más simple tiene una cápside compuesta por 3 tipos diferentes de proteínas, que se autoensambla con poca dificultad. El virus más complejo está compuesto por más de 60 proteínas diferentes, que deben unirse en un orden específico. Estos virus a menudo emplean múltiples líneas de ensamblaje para crear las diferentes estructuras virales y luego utilizan proteínas de andamiaje para unir todos los componentes virales de manera organizada.

Liberar

La mayoría de los virus lisan su célula huésped al final de la replicación, lo que permite que todos los viriones recién formados se liberen al medio ambiente. Otra posibilidad, común para los virus envueltos, esen ciernes, donde se libera un virus de la célula a la vez. La membrana celular se modifica mediante la inserción de proteínas virales, con la nucleocápside empujando a través de esta porción modificada de la membrana, lo que le permite adquirir una envoltura.

bacteriófago

Los virus que infectan bacterias se conocen como bacteriófagos ofago. Afago virulentoes aquel que siempre lisa la célula huésped al final de la replicación, después de seguir los cinco pasos de replicación descritos anteriormente. Esto se llama elciclo líticode replicación.

también hayfago templado, virus que tienen dos opciones en cuanto a su replicación. La opción 1 es imitar un fago virulento, siguiendo los cinco pasos de replicación y lisando la célula huésped al final, lo que se conoce como ciclo lítico. Pero los fagos templados difieren de los fagos virulentos en que tienen otra opción: la Opción 2, donde permanecen dentro de la célula huésped sin destruirla. Este proceso se conoce comolisogeniao elciclo lisogénicode replicación.

Un fago que emplea lisogenia sigue experimentando los dos primeros pasos de un ciclo típico de replicación, unión y penetración. Una vez que el ADN viral se ha insertado en la célula, se integra con el ADN del huésped, formando unprofago. La bacteria infectada se denominalisógenoobacteria lisogénica. En este estado, el virus disfruta de una relación estable con su huésped, donde no interfiere con el metabolismo o la reproducción de la célula huésped. La célula huésped goza de inmunidad frente a la reinfección por el mismo virus.

La exposición de la célula huésped a condiciones estresantes (es decir, radiación UV) provocainducción, donde el ADN viral se escinde del ADN de la célula huésped. Este evento desencadena los pasos restantes del ciclo lítico, síntesis, maduración y liberación, lo que conduce a la lisis de la célula huésped y la liberación de viriones recién formados.

Entonces, ¿qué dicta el tipo de replicación que utilizará un fago moderado? Si hay muchas células huésped alrededor, es probable que un fago templado se involucre en el ciclo lítico de replicación, lo que conducirá a un gran aumento en la producción viral. Si las células huésped son escasas, es más probable que un fago moderado ingrese a la lisogenia, lo que permite la supervivencia viral hasta que aumente el número de células huésped. Lo mismo es cierto si la cantidad de fagos en un entorno supera en gran medida a las células huésped, ya que la lisogenia permitiría que la cantidad de células huésped se recuperara, asegurando la supervivencia viral a largo plazo.

Los lisógenos también pueden experimentar un beneficio de la lisogenia, ya que puede resultar enconversión lisogénica, una situación en la que el desarrollo de un profago conduce a un cambio en el fenotipo del huésped. Uno de los mejores ejemplos de esto es para la bacteriaCorynebacterium diphtheriae, el agente causal de la difteria. La toxina de la difteria que causa la enfermedad está codificada dentro del genoma del fago, por lo que soloC. diphtheriaelos lisógenos causan la difteria.

Virus eucarióticos

Los virus eucariotas pueden causar uno de cuatro resultados diferentes para su célula huésped. El resultado más común es la lisis de la célula huésped, como resultado de unainfección virulenta(esencialmente el ciclo lítico de replicación visto en el fago). Algunos virus pueden causar unainfección latente, coexistiendo pacíficamente con sus células anfitrionas durante años (al igual que un fago templado durante la lisogenia). Algunos virus eucariotas envueltos también pueden liberarse uno a la vez desde una célula huésped infectada, en un tipo de proceso de gemación, causando unainfección persistente. Por último, ciertos virus eucariotas pueden hacer que la célula huésped se transforme en una célula maligna o cancerosa, mecanismo conocido comotransformación.

Virus y Cáncer

Hay muchas causas diferentes de cáncer, o crecimiento y reproducción celular no regulados. Algunas causas conocidas incluyen la exposición a ciertos productos químicos o luz ultravioleta. También hay ciertos virus que tienen un conocido asociado con el desarrollo de cáncer. Tales virus se conocen comooncovirus. Los oncovirus pueden causar cáncer al producir proteínas que se unen a proteínas del huésped conocidas comoproteínas supresoras de tumores, que funcionan para regular el crecimiento celular e iniciar la muerte celular programada, si es necesario. Si las proteínas supresoras de tumores son inactivadas por proteínas virales, las células crecen sin control, lo que conduce al desarrollo de tumores y metástasis, donde las células se diseminan por todo el cuerpo.