REPRODUCCIÓN DE LOS VIRUS
INTRODUCCIÓN |
CICLO DE MULTIPLICACIÓN VIRAL
| ETAPAS DEL CICLO DE
MULTIPLICACIÓN VIRAL |
BIOSÍNTESIS DE
MACROMOLÉCULAS VIRALES
          
El resultado final de la infección de un organismo multicelular por un virus
es la consecuencia de una compleja serie de interacciones entre factores virales
y factores aportados por el huésped.
El ciclo de multiplicación viral se define como la serie de etapas
secuenciales que transcurren desde el contacto inicial de un virus con una
célula huésped hasta la liberación a partir de la misma célula infectada, de la
progenie de nuevos viriones.
ETAPAS DEL CICLO DE MULTIPLICACIÓN VIRAL
ETAPAS TEMPRANAS
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Adsorción
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El evento inicial en el ciclo de vida de un virus es la unión del mismo con
la célula huésped a través del proceso de adsorción. Esta unión específica se
establece entre una molécula presente en la membrana celular (receptor) y una
proteína externa del virión. Algunos receptores virales han sido identificados y
son en general carbohidratos, lípidos o proteínas de la membrana plasmática.
Así, la susceptibilidad o resistencia de una célula a la infección está
determinada por la presencia o ausencia de receptores específicos. La
importancia de la carencia de receptores se demuestra indirectamente porque es
posible infectar exitosamente células no susceptibles a algunos virus utilizando
ácido nucleico desnudo (transfección).
La unión virus-célula ocurre en dos etapas: una primera unión reversible por
atracción electrostática, facilitada por la presencia de cationes: la adsorción
irreversible se produce cuando se establece la unión polivalente virus-célula, ya
que suele haber muchas copias de los receptores en la célula y múltiple sitios
de unión en el virión.
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Penetración
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Una vez establecida la adsorción, los virus pueden entrar en la célula a
través de tres mecanismos diferentes: endocitosis mediada por receptor, fusión
con la membrana plasmática y traslocación a través de la membrana plasmática.
Se acepta en la actualidad que los virus desnudos pueden entrar en la célula
por traslocación o por endocitosis mientras que los virus envueltos penetran por
endocitosis o por fusión.
En la endocitosis mediada por receptor el virus utiliza la misma vía de
entrada que emplean muchas macromoléculas fisiológicamente importantes como
nutrientes hormonas y factores de crecimiento. El virus absorbido a su receptor
va quedando encerrado dentro de invaginaciones de la membrana plasmática
recubiertas de una proteína llamada clatrina, que forman primero un hueco
recubierto y luego una vesícula. De este modo el virión intacto entra en el
endosoma. El pH ácido del endosoma (5 a 5,5) produce cambios conformacionales en
las proteínas del virión que permiten la fusión de la membrana del endosoma con
la membrana externa del virus y expulsan el genoma viral al citoplasma celular
para su libre expresión. (Ver virus de la gripe)
El mecanismo de fusión directa de la envoltura viral con la membrana
plasmática celular es utilizado por ciertos virus envueltos como herpes y Paramixovirus. Estos virus poseen en su envoltura glicoproteínas con capacidad
de fusión independiente del pH, es decir, que a un pH neutro ocurre la fusión a
nivel de la membrana celular liberando el genoma al citoplasma. A diferencia de
la entrada por endocitosis, en este caso en ningún momento se ven viriones
intactos dentro de la célula. Esta capacidad de fusión con membrana plasmática
que tienen ciertos virus ha permitido su utilización como agentes fusogénicos
para la obtención de híbridos celulares. (Ver virus del VIH)
Por último, algunos virus desnudos como Adenovirus parecen entrar
directamente a través de la membrana plasmática mediante un proceso de
traslocación.
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Desnudamiento
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El desnudamiento ocurre simultáneamente o después de la penetración y
comprende la eliminación de todas o parte de las cubiertas proteicas que rodean
al ácido nucleico viral, de manera de dejar expuesto dentro de la célula el
genoma viral desnudo o asociado a alguna enzima para que pueda expresarse. En
algunos casos sólo se remueve parte de la cápside viral y en esas condiciones el
genoma expresa sus funciones. Para otros virus complejos, como por ejemplo los
Poxvirus, el desnudamiento parece ocurrir en dos etapas: en la primera hay
remoción de ciertas cubiertas proteicas por enzimas celulares, parte del genoma
es tanscripto en esas condiciones y luego, en una segunda etapa, y a través de
una proteína codificada por el virus, se produce el desnudamiento total del
genoma.
En general el desnudamiento es un proceso difícil de estudiar y establecer
con precisión sus características por la rapidez con que ocurre y la dificultad
en separarlo temporalmente de la penetración. Es por ello que se suele denominar
internalización del virión al conjunto de ambos eventos, penetración y
desnudamiento.
BIOSÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS VIRALES
Se basa en la expresión de la información contenida en el genoma que
permitirá la biosíntesis de proteínas y ácidos nucleicos constituyentes de la
nueva progenie. Comprende tres tipos de eventos:
a) Transcripción: producción de ARNm virales.
b) Traducción de los ARNm en proteínas estructurales (son todas aquellas
proteínas constitutivas del virión) y no estructurales (que se sintetizan en la
célula infectada a partir del genoma viral y cumplen distintas funciones durante
el ciclo de vida del virus pero no forman parte del virión; por ejemplo:
polimerasas, proteasas, proteínas para el ensamble, etc.)
c) Replicación del genoma viral para obtener copias del mismo que junto con
las proteínas estructurales formarán la progenie de viriones.
La diversidad de mecanismos por los que los virus se aseguran que estos tres
procesos ocurran y se fabriquen los componentes del virión se refleja en la
amplia variación de tipos estructurales de genomas virales. El punto clave para
que pueda haber expresión del genoma viral en la célula huésped está
representado por la síntesis de las proteínas codificadas en el mismo, para lo
cual previamente se requiere la transcripción de los correspondientes ARNm.
Estrategias de transcripción
Los virus animales han evolucionado de manera de adaptarse a las
posibilidades que le brinda la célula para llevar a cabo la transcripción. La
célula eucariota sintetiza sus ARNm en el núcleo, a partir de un molde de ADN y
utilizando la enzima ARN polimerasa II, dependiente de ADN también de
localización nuclear. Por lo tanto, sólo aquellos virus con un genoma de ADN y
que llegan al núcleo de la célula pueden utilizar las enzimas celulares para
transcribir sus mensajes. Si el virus debe sintetizar sus ARNm en otras
condiciones (por ejemplo, a partir de un templado de ARN o a partir de ADN en
citoplasma), debe necesariamente traer todas las enzimas correspondientes (ARN
polimerasa ARN dependiente o ARN polimerasa ADN dependiente, respectivamente)
como proteínas constitutivas del virión o tener codificada en el genoma la
información para sintetizarlas en la célula infectada.
Las características estructurales de los ARNm virales son similares a las de
los ARNm celulares.
Se pueden reconocer en la actualidad 7 grandes grupos de familias de virus
animales:
| Grupo 1 (virus ARN de polaridad positiva): El ARN viral
monocatenario es ARNm, por lo tanto es inmediatamente traducido en
proteína viral luego que el virus ha entrado en la célula. |
| Grupo 2 (virus ARN de polaridad negativa): El ARN viral debe
ser transcripto a su cadena complementaria para obtener el ARNm que sea
traducido en proteínas. Esta transcripción es efectuada por una
transcriptasa (ARN polimerasa ARN dependiente) presente en el virión. |
| Grupo 3 (virus ARN de polaridad ambos sentidos): Los dos
fragmentos de ARN en Arenaviridae y algunos fragmentos de Bunyaviridae
son de polaridad mixta. La mitad de la secuencia de nucleótidos tiene la
polaridad positiva del ARNm y la otra parte del genoma es de polaridad
negativa. Por lo tanto, también traen como proteína constitutiva del
virión una transcriptasa que permite transcribir ARNm subgenómico a
partir de la secuencia genómica de polaridad negativa. |
| Grupo 4 (virus ARN de doble cadena): El ARNm es transcripto a
partir de la cadena negativa del genoma por una ARN polimerasa ARN
dependiente asociada al virión. |
| Grupo 5 (Retroviridae): Es una familia excepcional dentro de
los virus ARN ya que el virión tiene asociada una ADN polimerasa ARN
dependiente (transcriptasa reversa: revierte el flujo de información
genética de la célula eucariótica que es ADN-ARN). Esta enzima sintetiza
a partir del ARN cadena simple de polaridad positiva viral una cadena
complementaria de ADN negativo, que luego es convertido en ADN doble
cadena. Este ADN bicatenario se integra al genoma celular y actúa como
templado para la síntesis de los ARNm virales. (Ver animación del VIH) |
| Grupo 6 (virus ADN de doble cadena): el ADN viral es
transcripto a ARNm por una ARN polimerasa ADN dependiente viral o
celular, según la familia. |
| Grupo 7 (virus ADN de cadena simple): El ADN viral
monocatenario es convertido en bicatenario a partir del cual se
transcriben luego los ARNm virales utilizando la ARN polimerasa celular. |
Estrategias de traducción
Para traducir sus proteínas a partir de los ARNm, todos los virus utilizan el
sistema provisto por la célula huésped, tanto ribosomas como factores de
iniciación y demás elementos. Por lo que deben adaptar sus ARNm a los
requerimientos de la maquinaria celular.
En este aspecto la principal restricción que impone la célula es la necesidad
de que los ARNm sean monocistrónicos, o sea con un único punto para iniciación
de la traducción en el extremo 5´ del ARNm, que es leído en forma completa por
el sistema celular dando como resultado una única proteína. Esta necesidad
resulta a partir del hecho de que los ribosomas eucarióticos son incapaces de
iniciar la traducción en el interior de un transcripto policistrónico, o sea
cortar la lectura de un ARNm en una señal de terminación y reiniciar la
traducción en una señal de iniciación contigua para comenzar con la síntesis de
otro polipéptido.
Replicación del ácido nucleico viral
| Virus con genoma de ADN: Los virus llevan a cabo la
duplicación de su ADN por medio de mecanismos y herramientas similares a
los empleados por la célula para replicar su material genético. La
replicación del ADN viral es generalmente semiconservativa, es decir
cada cadena del ADN parental se conserva y por apareamiento con las
bases complementarias se duplica, produciéndose como resultado final dos
moléculas de ADN, cada una de las cuales está formada por una cadena de
ADN parental y una cadena sintetizada "de novo". |
| Virus con genoma de ARN: A diferencia de lo que sucede con el ADN,
la replicación del ARN es un fenómeno único de los virus ya que la
maquinaria genética de la célula se basa exclusivamente en el uso del
ADN como templado (ADN-ADN o ADN-ARN). Por lo tanto, para la duplicación
de su genoma, así como acontecía para la síntesis de sus ARNm, los virus
ARN deben necesariamente aportar la enzima ARN polimerasa ARN
dependiente. |
ENSAMBLAJE Y LIBERACIÓN
En las etapas tardías del ciclo de multiplicación viral las moléculas de
ácido nucleico y proteínas virales sintetizadas en la célula infectada deben
ensamblarse para formar los nuevos viriones y salir al espacio extracelular para
estar en condiciones de infectar nuevas células. Este proceso de maduración y
ensamble, también denominado morfogénesis, comprende el armado de la cápside a
partir de las unidades estructurales y luego la formación del virión completo.
El mecanismo va a diferir en base a dos propiedades del virión: la estructura de
la cápside y la presencia o no de envoltura.
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