Virología Básica - PDF

Camila Arroyave, César Chamorro, Darío Chiquillo, Gabriela Naranjo, Johan Barón, Karol Guerrero, Laura Chamorro, Leonardo, Néstor Roa, Nicolai García, Santiago Rodríguez, Sofía Ortiz, Victor Gómez. Virología Básica ⮞ [01:08:48 - 00:05:00] Santiago Javier Rod...

Camila Arroyave, César Chamorro, Darío Chiquillo, Gabriela Naranjo, Johan Barón, Karol Guerrero, Laura Chamorro, Leonardo, Néstor Roa, Nicolai García, Santiago Rodríguez, Sofía Ortiz, Victor Gómez. Virología Básica ⮞ [01:08:48 - 00:05:00] Santiago Javier Rodríguez Estupiñán Etimológicamente la palabra virus significa veneno, debido a que en esa época no se conocía ni su estructura ni nada, sin embargo si se sabía que existían soluciones y emulsiones que se pensaban que podían contaminar a una persona, pero no se sabía porque, se pensaba que era como un veneno, ya posteriormente con los estudios que se realizaron se logró definir a los virus como agentes infecciosos y potencialmente patógenos (Realmente se dice que nosotros estamos expuestos a numerosos virus en todo momento, sin embargo no todos son capaces de provocarnos una enfermedad), son además entidades nucleoproteínas que poseen un solo tipo de material genético ya sea de tipo ARN o ADN, se reproducen en el interior de las células a partir de su material genético, son incapaces de vivir sin una célula a la cual infectar. 2 Virología Básica 02/02/2023 El tamaño del virus es realmente muy pequeño, los virus si uno los mira comparado con una célula eucariota vemos que es un elemento de un tamaño significativamente menor y además al compararlo con, por ejemplo, una bacteria seguíamos observando la gran diferencia entre el tamaño del uno y del otro Estos virus por estas características en su tamaño no es posible verlos en un microscopio simple, sino que se requiere del uso de un microscopio electrónico para poder ver o incluso clasificarlos según sus características  Alba Lucía Cómbita 3 La estructura de los virus es una estructura muy simple, está conformada básicamente por segmentos de material genético ya sea DNA o RNA que están cubiertos por una cápside proteica. No poseen organización celular (Acelulares), Los virus pueden ser capaces de infectar todo tipo de células. Como los virus no poseen la capacidad de reproducirse por sí mismos, entonces son conocidos como parásitos intracelulares obligados debido a que su replicación depende de la célula huésped. 4 Virología Básica 02/02/2023 Los virus utilizan mecanismos biosintéticos celulares para poder dirigir la síntesis de todas las partículas virales, carecen en enzimas necesarias para su propio metabolismo, pero vamos a ver que hay algunos virus que, por ejemplo, cuando son virus RNA, nosotros siempre en nuestro material genético… ⮞ [00:05:00 - 00:17:42] Dario Alexander Chiquillo Gonzalez Nosotros siempre vemos que nuestro material genético va de DNA a proteínas y ellos son virus RNA que tienen que pasar a DNA esa enzima que pasa de RNA a DNA transcriptasa inversa, nosotros no tenemos esa enzima. Entonces, obviamente, estos virus deben tener esa enzima porque nosotros no se la podemos aportar, en ese caso si el virus tiene esas enzimas (acá se traba entre enzima o proteína, según Google es una enzima). · Carecen de enzimas necesarias para desarrollar su propio metabolismo · No posee aparato de traducción ni ribosomas · Máquinas macromoleculares que portan un genoma  Alba Lucía Cómbita 5 · Y como es capaz de utilizar la maquinaría de la célula, obviamente es capaz de perturbar o modular la información genética de la célula que infecta · Y como vamos a ver en algunos modelos más adelante, aunque un virus puede infectar una célula, no necesariamente provocan alteraciones o la muerte de la célula infectada. Entonces hay virus citopatogénicos y hay virus que no son citopatogénicos. · Cuando están fuera de la célula son inertes y pueden estar expuestos a rayos ultravioleta y ser cambiables porque pueden estar mutando. · Y se puede transmitir en forma intercelular, es decir una célula puede infectar a otra célula. Normalmente se divide en dos fases: · Fase extracelular o virión, que es la partícula que veíamos con anterioridad al microscopio y obviamente está constituida por ácido nucleico más cápside, ahí hay un virus que tiene una membrana que vamos a ver más adelante y algunos virus son incapaces de reproducirse y no realizan funciones enzimáticas cuando están en la fase extracelular, tienen que estar en una fase intracelular. · En la se intracelular: puede estar en dos formas, en su forma episomal o en su forma integral. Se dice episomal cuando el virus existe en forma de ácido nucleico solamente. O sea cuando el virus entra, se despoja de su cápside y normalmente la encontramos en el citosol, y cuando el virus se integra dentro del genoma de la célula que está infectando, entonces el virus está en su forma integral. No todos los virus 6 Virología Básica 02/02/2023 tienen en esas dos formas, hay algunos que viven más de manera episomal, hay unos virus que necesitan integrarse. Entonces acá vemos la estructura: DNA o un RNA, como yo les decía algunos virus deben portar sus propias proteínas/enzimas, por ejemplo, la ADN polimerasas o RNA polimerasas. Tenemos la cápside, cuando el virus sale de la célula toma parte de la membrana de la célula que está infectando, entonces estos virus se conocen que tienen envolturas que depositan algunas proteínas virales que van a ser reconocidas como  Alba Lucía Cómbita 7 antígenos por el sistema inmune y los virus que no tienen este tipo de membrana, que solo tienen la cápside virus (no entendí el nombre) E: *se escucha muy bajito y no logro captar* P: Los receptores, ya vamos a ver. Recuerden que cuando tenemos un receptor estamos hablando de ligando, entonces digamos que el ligando vienen siendo las proteínas propias del virus que pueden estar ya sea en la superficie de la membrana o entre cápsides, eso lo vamos a ver en detalle y receptor es la célula a la proteína que se va a unir como en el covid, entonces acá está la proteína S y va a venir una célula que le va a permitir unirse. Ya lo vamos a ver. E: Profe, es que no me queda claro si a veces que salen de la célula toman parte de la membrana celular, “se supone”, entonces sí ahí están los receptores, ¿por qué se da una detección del virus? P: Cuando el virus sale, toma parte de la membrana, pero si puede tomar. *Acá la profe pide que le retroalimenten la pregunta* E: Si la membrana que toma es de la célula, pues sus ligandos van a ser del huésped entonces no habría reconocimiento antigénico contra el virus por parte del sistema inmunitario. 8 Virología Básica 02/02/2023 P: Tu teoría es buena, no la había escuchado y nunca la había reflexionado. El sistema inmune si puede reconocer la porque es un anticuerpo que me puede estar neutralizando antígenos virales, obviamente como la membrana tiene proteínas propias, pues recuerden que de todas maneras cuando uno está reconociendo sus propios antígenos, ¿se acuerdan de la tolerancia antigénica? Entonces yo me imagino que esos receptores que puedan estar acá yo le puedo montar respuesta inmune porque son proteínas que yo tengo en otra célula, entonces yo podría estar montando anticuerpos. Digamos que esto hubiera sido el receptor que tomó de la membrana de la cual está saliendo, pero este receptor también la tengo en la membrana entonces no creo que yo vaya estar haciendo una respuesta a menos que yo genere una enfermedad autoinmune, por ejemplo hay algunos virus que utilizan receptores de acetilcolina o proteínas CD4 en el virus del VIH, no creería que uno montara respuesta contra uno, yo creo que los epítopos dominante a donde vamos a tener más proteínas virales. Entonces a esas proteínas virales es a las que les voy a montar una respuesta inmune. ¿Sí? E: Es que creo que no me hice entender yo. Se supone que la cápside, es donde se están mostrando los antígenos virales y de la membrana P: es que no quiero alargarme en replicación, para saber cómo un virus fabrica sus proteínas, las ubica en una parte de la membrana, y ahí es donde el virus va a salir E: *no entendí* P: Sí, ahí me vuelves a preguntar si te quedo claro Cuando se habla de la cápside, es importante, tener claro, que la cápside, es una subunidad proteica, entonces, tienen varias proteínas. - Ejemplo: algunos virus tienen tres proteínas, como es el caso de los oleovirus *(entendí eso) *, donde está constituido por tres proteínas, entonces, esta es la subunidad proteica. Estas subunidades proteicas se van a unir y constituyen un protómero (unidad estructural), este protómero se va a unir, formando una especie de triángulo, estas estructuras triangulares, se van a unir nuevamente, formando un capsómero; pueden haber agrupaciones de cinco capsómeros (pentámero) o de seis (hexámero); así, se va constituyendo la estructura, la cápside, que es el caparazón de proteínas que están rodeando el ácido nucleico; la nucleocápside, es el conjunto de ácido nucleico y proteína de la cápside; la envoltura, es cuando rodea toda esa cápside (veremos más adelante) y el virión, es la partícula completa. Así, se van a constituir estos virus.  Alba Lucía Cómbita 9 Lo primero que vamos a describir de la estructura del virus es el genoma, el genoma es muy variable, hay virus que son muy pequeños y otros virus que son más grandes, va de 3 a 300 kb. Puede ser de cadena doble o sencilla; puede ser helicoidal (tener forma de hélice) o circular, puede ser de segmento único o estar segmentado en diferentes partes y lo que llamamos, polaridad positiva o negativa. Entonces, ¿qué es la polaridad positiva? Cuando hacemos la transcripción, siempre se hace de 5’ a 3’ y cuando esta inverso, de 3’ a 5’ se llama polaridad negativa. Entonces, hay algunos virus que son de polaridad negativa, otros de polaridad positiva. La capacidad codificante, depende del virus, puede ir de 3.2 Kpb en caso de HBV hasta 280 Kpb Poxvirus, que son virus mucho más grandes y puede variar de 3 a 300 o más proteínas, eso depende de cada modelo viral, o sea lo puedo obtener con certeza. Algo que es muy importante, es cómo el genoma del virus, a pesar de que pareciera que fuera muy grande, comparado con el del humano, es muy pequeño; entonces, ese genoma que tiene, debe optimizarlo para producir las proteínas todas las proteínas que requiera o por lo cual está constituido, entonces, ¿cómo lo hace? Puede, lo que se llama ORF que son marcos de lectura abierta. 10 Virología Básica 02/02/2023 ⮞ [00:17:42 - 00:30:24] Maria Camila Arroyave Pardo Lo que llaman ORF, que son marcos de lectura abierta traducción en inglés de Open Reading Frame, y como vamos a ver más adelante hay un fenómeno o un concepto que se llama splicing que permite que pueda tener con una misma hebra, dependiendo de como se haga el splicing, dar origen a diferentes proteínas. Esa es la manera económica como el almacena toda la información que requiere. Entonces, por ejemplo acá tenemos los virus de ADN, los virus que están constituidos con ADN generalmente son de doble cadena, ADN de doble cadena bicatenario, pero con dos excepciones los Parvoviridae y los Circoviridae que son de cadena sencilla. Por otro lado, los virus de RNA generalmente suelen ser de una sola cadena o monocatenarios y hay dos excepciones que son los Reoviridae y los Birnaviridae, que en ese caso y alguno de ellos su genoma está segmentado. Entonces esto es lo que yo les mencioné anteriormente, que los ARN virus que necesitan pasar de ARN a ADN, para que la célula pueda utilizar toda la maquinaria para la replicación de este ADN, entonces ellos tienen que traer esta enzima la retrotranscriptasa inversa. Normalmente este genoma codifica para toda la información que se requiere para la replicación viral, acá es como les mencionaba anteriormente: cadena sencilla, doble cadena, circular sencilla, circular doble, todos los ejemplos que hay.  Alba Lucía Cómbita 11 Otra parte importante, acá tome el virus del papiloma humano, porque el genoma este es un virus de DNA circular de doble cadena, pero ellos dentro de su genoma tienen diferentes regiones, cuando el virus se infecta acá tenemos una región que se llama región de control donde está el origen de replicación del virus, tiene todas esas cajas tata y todo lo que requiere cuando se va a hacer la replicación y la transcripción de proteínas de los promotores. Todo lo tiene acá, es una región que no codifica, un región no codificante (En la imagen superior Región de control LCR) y obviamente cuando el virus se infecta hay unas proteínas que se expresan primero, proteínas de expresión temprana, y hay otras que se expresan ya a lo último, proteínas de expresión tardía generalmente estas son proteínas de la cápside y las primeras mencionadas son proteínas que requiere el virus para su replicación. Este es el caso del VPF, pero todos los virus cuando ustedes los vayan a ver tiene sus características propias 12 Virología Básica 02/02/2023 Este es un ejemplo también de los virus, estos son virus de la Hepatitis, entonces acá tenemos un virus de la Hepatitis B (a la izquierda de la diapositiva) que es un adenovirus, mientras que el virus de la hepatitis C (a la derecha de la diapositiva) es un arnvirus. El de la Hepatitis B, es un virus de doble cadena circular, pero miren que está constituido como por cuatro segmentos, no es circular como lo vimos anteriormente, entonces codifica para 4 genes, en el anterior (el del vph) vimos que codificaban para 7 genes de expresión temprana y 2 de expresión tardía. O sea, cada uno depende de sus características propias. En el caso de los virus de la hepatitis c, como les decía es un arn virus de cadena sencilla lineal, tiene 9.500 nucleótidos y en ese caso codifica para 9 genes (la ppt dice 7 pero la profesora menciona 9). Miren que su genoma, digamos que es como una poliproteína gigante, grande, y luego presenta varios segmentos y cada segmento codifica para proteínas de la core, la envoltura, helicasa, proteasa ARN polimerasa. Entonces es muy diferente. Ustedes van a ver los otros virus que yo les decía que hacen splicing que se van a comportar diferente, dependiendo de cada modelo. Yo les estoy explicando lo general.  Alba Lucía Cómbita 13 Entonces, el genoma también ha sido importante porque ha permitido a los investigadores clasificar los virus y dependiendo de cómo se replican, la forma como está determinada su replicación, vamos a ver ahora se clasifican en 7 grupos, pero es por estas características: - Si es un virus ADN bicatenario vemos que lo clasifican en 1, vemos que el simplemente tiene su DNA de doble cadena y se produce el RNA mensajero. - Mientras que si tenemos un DNA de cadena sencilla él tiene que pasar a un DNA de cadena doble y luego si hace su RNA mensajero. - Por ejemplo, acá en el tipo 4 son virus ARN monocatenario de sentido positivo, entonces tiene que pasar de positivo a negativo y luego si puede pasar a RNA mensajero. - El cinco es de sentido negativo entonces pasa derecho a RNA mensajero. - En el grupo 6 es un ARN monocatenario con un intermedio de un ADN en su ciclo de vida El ciclo de la replicación va a ser diferente, y la manera como ellos se repliquen dependiendo de su genoma es lo que ha permitido alguna clasificación como vamos a ver más adelante. 14 Virología Básica 02/02/2023 Proteínas En cuánto a las proteínas, las han clasificado de acuerdo a sus características y sus funciones, entonces: → Proteínas NO estructurales: La mayoría son enzimas necesarias para la replicación, transcriptasas, enzimas líticas… que tiene que tener él propio porque nosotros no tenemos esas proteínas, entonces obviamente las tiene que producir él mismo; y pueden estar unidas a los ácidos nucleicos, probablemente están también colaborando en el plegamiento de los ácidos nucleicos. → Proteínas Estructurales (de la Cápside -estructura que está en verde-): Formadas por esas unidades estructurales proteicas anteriormente nombradas conocidas como Capsómeros, formando una cubierta icosaédrica o helicoidal; son las que van a facilitar la transferencia de los Ácidos Nucleicos; pueden proteger a esos Ácidos Nucleicos; generan la adherencia a la célula que va a infectar; y ahí tienen todas las características antigénicas así como otras características que también puede tener el virus. Por ejemplo, en el virus de la Influenza, tiene unos espículos que se pueden unir a las HA (hemaglutininas), y pueden producir características patogénicas que les da la capacidad de aglutinar hematíes. x  Alba Lucía Cómbita 15 ¿Por qué los virus encapsidan su genoma? Obviamente el virus tiene que preservarse, debe mantenerse para infectar de una célula a otra. El medio externo es un medio hostil para ellos, entonces la cápside le va a proporcionar la protección de esos Ácidos Nucleicos, puesto que su exposición a numerosos factores puede destruirlo, como la luz UV, las enzimas, el pH. Y también le permite reconocimiento para ser reconocidos por el sistema inmune. Virus con envoltura membranosa La envoltura como les decía, corresponde a los fragmentos de la membrana plasmática de las células hospederas donde el virus está infectando, sale por gemación. Está constituida por la bicapa lipídica que tiene la membrana celular. Y así como les decía, cuando los virus se están replicando van a depositar todas esas proteínas virales alrededor de ese sitio por donde él va a salir y ahí va a tener sus proteínas y salir por gemación. Obviamente también estas espículas son los que median los mecanismos de penetración, constituyen el sistema de anclaje en los receptores de la célula a la que está infectando y tiene todos los determinantes antigénicos para que sean reconocidos por el sistema inmune. Normalmente los virus con envoltura son más patógenos, aquí tenemos el de la hepatitis, el virus del SIDA, el coronavirus; y los virus que no tienen estas membranas les decía que se conocían como virus desnudos. 16 Virología Básica 02/02/2023 Existen varias formas, depende de cómo se vayan constituyendo esas unidades estructurales/proteínas. Entonces aquí vemos estructuras icosaédricas (Rotavirus), aquí un poquito más de estructuras tubulares (Virus del Ébola). Entonces esas formas las han tratado de clasificar para mantener como una norma; lo que yo les mencionaba, están los icosaédricos que tienen como una forma icosaédrica tirando a ser redonda; unos que tienen una forma helicoidal; otros que se llaman binarios que tienen una cabeza que es icosaédrica y una estructura tubular que es helicoidal. Este tipo de estructuras son más del tipo de bacterias, que son los que se conocen como bacteriófagos. Recuerden que las bacterias tienen una pared celular (además de su membrana) que es más difícil de penetrar, entonces esta estructura es como una especie de jeringa que con las fibras le permite  Alba Lucía Cómbita 17 adherirse a esa pared celular y a través del túbulo inyecta el material genético a las bacterias. Es más de bacteriófagos, o sea virus que infectan bacterias. Entonces vemos acá los icosaédricos, que son de aspecto esférico cuya cápside adopta una forma icosaédrica, que es un poliedro regular de 20 caras triangulares, 30 aristas y 12 vértices. Además, tienen tres ejes de simetría (5:3:2). No voy a entrar mucho en detalle de esta parte, pero es lo que básicamente les estaba comentando, estás son las subunidades que les nombraba (VP1,VP2 y VP3) en el caso del poliovirus… 18 Virología Básica 02/02/2023 ⮞ [00:30:24 - 00:43:06] Leonardo Un protómero esta formado por 3 subunidades vp1,2y3 y a su vez un capsómero esta formado por 5 protómeros(pentámero) o 6 protómeros {hexámero} dependiendo de la estructura  Alba Lucía Cómbita 19 Hay diferentes tipos de virus unos pequeños y otros grandes mas complejos. 20 Virología Básica 02/02/2023 Hay virus con simetría compleja como el virus vaccinia que por su conformación proteica y lipídica forman paredes como la interna nuclear y en la membrana externa una serie de espículas. El virus del VIH también de simetría compleja  Alba Lucía Cómbita 21 Una ventaja que tienen los virus de DNA aquellos que utilizan el material genético de la célula, estos toman ayuda de la DNA polimerasa la cual se encarga de corregir el material lo cual produce virus mas estables y que por tanto no mutan demasiado por ejemplo el virus del papiloma humano cuyo material genético es mas constante. En cambio los virus de RNA toman la ayuda de la RNA polimerasa la cual no corrige el material, y no reciben este beneficio y mutan mas fácilmente como el virus del COVID-19 lo cual ha producido diferentes variantes, por tal razón hacer una vacuna para virus RNA es mas difícil porque el virus muta y las primeras vacunas con el tiempo ya no servirán para las variantes descendientes, este problema también se tiene para producir la vacuna de VIH. 22 Virología Básica 02/02/2023 El tipo de receptor que pueda tener la célula es lo que le da la sensibilidad, entonces la célula que tiene el receptor es infectada por el virus específico de él, por ejemplo los linfocitos CD4 o células con estos receptores CD4 son infectadas por el VIH. También hay células que pueden ser infectadas pero no tienen la maquinaria para hacer replicación, es decir son infecciones abortivas.  Alba Lucía Cómbita 23 Replicación en el citoplasma: hay virus de RNA que traen sus propias proteínas y se replican en el citoplasma. Replicación en el núcleo: hacen uso de la maquinaria y DNA de la célula huésped para generar virus nuevos de salida 24 Virología Básica 02/02/2023 < virus líticos: los virus se forman dentro de la célula