virologia.pdf

Virus def. Entidades biológicas infecciosas que constan de ácido nucleico (DNA o RNA) con una cubierta proteica que necesitan infectar a una célula para poder multiplicarse Origen de los virus Hipótesis de la coevolución o del virus primitivo Los virus son anteriores a las formas de vida c...

Virus def. Entidades biológicas infecciosas que constan de ácido nucleico (DNA o RNA) con una cubierta proteica que necesitan infectar a una célula para poder multiplicarse Origen de los virus Hipótesis de la coevolución o del virus primitivo Los virus son anteriores a las formas de vida celulares, apareciendo en un mundo ARN primitivo a partir de replicones de ARN que precedieron a las formas celulares Hipótesis de la evolución progresiva Los virus evolucionaron a partir de fragmentos o elementos genéticos celulares que poseían o adquirieron la capacidad de replicarse de manera independiente al genoma celular. Captarían otros genes para formar cápsides o vesículas que les permitirían escapar de las células y sobrevivir de manera transitoria fuera de la célula. Hipótesis reductiva Reducción genómica extrema como mecanismo de adaptación. Los virus provienen de células con un estilo de vida parasitario o simbiótico que fueron perdiendo genes, compuestos moleculares y, en última instancia, la estructura celular básica. Estructura y composición viral Afuera de la célula, los virus sobreviven como partículas de virus conocidas como viriones Genoma + proteína Genoma + proteína + lipido El genoma está envuelto en una El lípido presente en la estructura proteica conocida superficie forma una envoltura como cápside Ácido nucleico Cadena sencilla Cadena doble ssRNA ssDNA dsRNA dsDNA Los virus se pueden categorizar por la forma de su ácido nucleico, puede ser linear o circular Proteínas de los virus Funciones: Protege al genoma del virus Fijación del virión a la célula huésped Fusión del virión envuelto a la membrana de la célula Nomenclatura de las proteínas de los virus Proteínas VP1, VP2, VP3 estructurales Proteínas no estructurales NSP1, NSP2, NSP3 Cápside Capa protectora de proteína externa de un virus, que protege el ácido nucleico viral, compuesta por varias moléculas de una o más proteínas Funciones: Protección del genoma Reconocimiento y adhesión a la célula huésped Sobrevive en el espacio extracelular Tienen forma de icosaedro, hélice, cubo, cilindro Cápsides complejas La cola está unida a uno de los vértices de la cabeza, todos los fagos tienen genoma dsDNA Virus envueltos La mayoría de estas proteínas son proteínas integrales de membrana y la mayoría son O- y N-glicosiladas, glicoproteínas Son capaces de fusionar directamente su membrana plasmática con la membrana plasmática celular sin ser internalizados, la fusión es provocada por proteínas de fusión Todas las proteínas de fusión están activas en una conformación trimérica Comité Internacional de Taxonomía de los Virus (1966) Máximo nivel taxonómico en el que se clasifica un virus. Orden identifica un grupo de familias de virus que tiene características en común El sufijo virales identifica un Orden. Grupo de géneros de virus que comparten características que los hacen distinto de otros. Familia/Subfamilia El sufijo viridae identifica a la Familia y el sufijo virinae identifica a la subfamilia. Grupo de especies de virus con características en común. El sufijo -Virus identifica a un Género/Subgénero género. Una clase filogenética de virus que constituyen una línea y que ocupa un nicho ecológico Especies en particular, nivel taxonómico más bajo reconocido por la ICTV Serotipo Un grupo de virus que se relacionan por tener antígenos en común. Un grupo de virus que está distribuido en un organismo en particular o en un área Cepa geográfica específica y que comparten características. Una población viral que se aisló de un hospedero o ambiente en particular. pero que no Aislado ha sido caracterizado. Ordenes Caudovirales, herpesvirales, ligamenvirales, nidovirales, picornavirales, tymovirales Clasificación de Baltimore Virus de clase I pueden transcribir ARNm directamente de sus genomas de ADN bicatenario (ds), mientras que los virus de clase V deben utilizar una ARN polimerasa dependiente de ARN para transcribir sus genomas de ARN monocatenario (ss) de sentido negativo. Los virus de Clase VI y Clase VIl utilizan enzimas transcriptasa inversa (RT) en los ciclos de replicación de sus genomas de ssRNA y dsDNA, respectivamente. PASOS DE LA REPLICACIÓN DE LOS VIRUS 1. Adhesión del virión a la célula huésped 2. Entrada a la célula 3. Transcripción del gen a mRNA 4. Traducción de mRNA a proteínas 5. Replicación del genoma 6. Ensamble de proteínas y genomas 7. Salida de los viriones Receptores Un virión se adhiere a la superficie de la célula huésped mediante una o más proteínas llamadas receptores Adhesión: El virus se adhiere de manera reversible a las células u órganos diana. Esta adhesión no es obligatoria para la entrada del virus y por sí sola no la desencadena. No obstante, aumenta significativamente la infectividad al concentrar el virus en las proximidades Entrada: Estos receptores desencadenan la entrada del virus por endocitosis/pinocitosis o induciendo fusión/penetración, y las consecuencias de esta unión son irreversibles Proteínas de cubierta Son importantes en la selección del cargo de una vesícula COP I-ARF1: Golgi à R.E COP II-SAR1: R.E à golgi Clatrina: Membrana plasmática à endosomas y Golgi à endosomas tardíos Endocitosis del virus mediada por clatrina por el huésped 1. Se desencadena por la unión del virus a los receptores del huésped 2. La unión del virión al receptor del huésped induce la unión de una proteína adaptadora a la cola citoplásmica del receptor. 3. Las proteínas adaptadoras se unen a la clatrina. 4. La clatrina se multimeriza forma invaginaciones o fosa recubierta de clatrina (CCP). 5. Las proteínas de escisión de la membrana DNM1 o DNM2 separan el CCP de la membrana del huésped liberando así la vesícula recubierta de clatrina (CCV). 6. La cesta de clatrina se libera de la vesícula mediante auxilina y HSC70. 7. La vesícula entrega su contenido viral a los primeros endosomas. El pH ácido endosómico y la unión al receptor conducen a la penetración del genoma en el citoplasma Endocitosis del virus mediada por caveolina por el huésped Internalización del virus por la célula huésped a través de caveolas Caveolas (balsas lipídicas especializadas) forman invaginaciones de membrana plasmática en forma de matraz. Las caveolinas forman la columna vertebral estructural de las caveolas (CAVI/caveolina-I y CAV2/caveolina-2; CAV3/caveolina- 3 en las células musculares). Las caveolas representan una vía de baja capacidad, pero altamente regulada Endocitosis del virus por el huésped independiente de clatrina y caveolina Otras vías que no utilizan una capa de clatrina o caveolina a veces son secuestradas por virus para acceder a la célula huésped. Estas vías pueden definirse aún más por su dependencia de varias moléculas como el colesterol y posiblemente impliquen balsas lipídicas no caveolares. Macropinocitosis del virus por huésped La macropinocitosis es responsable de la captación inespecífica de líquido, solutos, membranas, ligandos y partículas más pequeñas adheridas a la membrana plasmática (vesícula llamada macropinosomas). Virus aprovechan esta ruta de entrada no específica, adhiriéndose a la superficie celular y desencadenando una señal macropinocitica Penetración viral mediante lisis de la membrana organelar del huésped Los virus sin envoltura transfieren su material genético desde el compartimento del endosoma al citoplasma celular mediante permeabilización o lisis de la membrana. La lisis ocurre cuando una cápside viral induce la ruptura de la membrana endosómica (cambio conformacional de la proteína). El resultado es el escape de partículas virales al citoplasma o la liberación del genoma viral al citoplasma. Penetración viral mediante permeabilización de la membrana del huésped Algunos virus sin envoltura inducen la permeabilización de la membrana endosómica para permitir la penetración de la cápside del virus en el citoplasma. Esto se logra mediante la interacción entre la membrana del huésped y una proteína de penetración de membrana asociada con la cápside Activar la proteína viral de penetración de membrana, a traves del pH ácido endosómico o la unión al receptor Penetración mediada por los poros del genoma viral en la célula huésped Algunos virus sin envoltura inyectan su genoma en el citoplasma mediante la creación de un poro en la membrana del huésped. Conexiones intercelulares de nanotúbulos Algunos virus utilizan conexiones intercelulares como medio para acceder directamente al citoplasma de un nuevo huésped, esto permite que el virus eluda la inmunidad del huésped y los complejos pasos de gemación, viaje, unión y entrada para infectar Transporte viral citoplasmático hacia el interior Estructuras de +20nm requieren una motilidad dependiente de energía para viajar a través del citosol Los virus con cápside completa o genoma grande utilizan motores moleculares para moverse a través del citosol. La mayoría de los virus utilizan microtúbulos, algunos utilizan citoesqueleto de actina Penetración viral en el núcleo del huésped El cruce de la membrana nuclear se produce de varias maneras: Los genomas de virus de RNA, virus dsDNA entran a través del complejo de poro nuclear La cápside del virus ssDNA son lo suficientemente pequeña como para cruzar el complejo del poro nuclear y entrar al núcleo como una cápside intacta La cápside de hepadnaviridae entrarria en el poro del complejo de poro nuclear per permanece adherida a el y libera el ADN genomico viral en el nucleoplasma La cápside de herpesvirales es demasiado grande para entrar en el poro del complejo del poro nuclear, el genoma viral se inyecta directamente a través del complejo del poro nuclear Todos los retroviridae entraran en el núcleo durante la mitosis, cuando la membrana nuclear se desintegra temporalmente Integración Integración obligatoria Virus por los cuales es un evento obligatorio durante la replicación viral La integración del ADN viral da como resultado la inserción permanente del genoma viral en el ADN cromosomico del huésped, denominado provirus Integración ocasional Este tipo de integración no es necesaria para la replicación del virus, pero confiere algunas ventajas al virus. Puede facilitar la infección asintomática de células a largo plazo (latencia) Elementos virales endógenos Retrovirus endógenos: El genoma viral integrado puede permanecer latente y replicarse pasivamente junto con el genoma del huésped y transmitirse a la descendencia de la célula Los cambios en las condiciones ambientales del huésped pueden reactivar el virus, lo que lleva a la transcripción viral y la producción de nuevos virus Latencia viral La latencia puede detenerse tras la reactivación del genoma viral, a menudo promovida por señales celulares de estrés El genoma viral puede permanecer latente como episoma o integrado en el cromosoma del huésped Cuando esté integrado permite la replicación del genoma viral durante la division de la célula huésped Muchos virus transcriben genes mediante procesos similares a los eucariotas, algunos de ellos usando partes de la maquinaria de la transcripción celular. La expresión de un gen está controlada por secuencias de ADN Potenciadores: secuencias que contienen sitios de unión para factores de transcripción que afecten la tasa de transcripción Promotor: el interruptor de encendido Terminador: secuencia que hace que la transcripción se detenga Los potenciadores contienen secuencias que unen a los factores de transcripción y estas interacciones pueden aumentar la tasa de inicio de la transcripción por parte de la ARN polimerasa Los factores de transcripción son proteínas que se unen específicamente a las secuencias promotoras y potenciadoras para controlar la expresión génica Además de activar la expresión génica, los factores de transcripción también participan en la represión de la expresión génica Transcriptasas Enzima que realiza transcripción Enzimas virales: los virus de ADN que se replican en el citoplasma usan una enzima codificada por el virus Núcleo: los virus que realizan la transcripción en el núcleo general usan ARN pol II Todos los virus que llevan a cabo la transcripción en el citoplasma, excepto los virus de ARN de cadena positiva, tienen la transcriptasa en el virión, de modo que la enzima esta inmediatamente disponible para transcribir el genoma del virus cuando se infecta una célula Los retrovirus realizan la transcripción inversa mediante enzimas conocidas como transcriptasas inversas Estas enzimas son DdRp, pero también tienen actividad DdDp, ya que el proceso de transcripción inversa implica la síntesis de DNA utilizando tanto RNA como DNA como patrón. La mayoría de los ARNm virales y de células eucariotas tienen una caperuza en su extremo 5’ Se cree que la caperuza ayuda al transporte del ARNm del núcleo al citoplasma, protege al ARNm de la degradación por las exonucleasas y es necesaria para el inicio de la traducción Las enzimas celulares que llevan a cabo las actividades de captación son las guanilil-transferasas (añaden el 5-trifosfato de guanosina) y las metil-transferasas (añaden los grupos metilo) Estas enzimas se encuentran en el núcleo y la mayoría de los virus que realizan la transcripción en el núcleo, como los retrovirus, utilizan las enzimas celulares. Sin embargo, muchos de los virus que se replican en el citoplasma codifican sus propias enzimas de captación y metilación Los genomas de la mayoría de virus de DNA se replican en el núcleo, pero algunos virus dsDNA se replican en el citoplasma Los genomas de la mayoría de los virus de RNA se replican en el citoplasma, pero algunos RNA(-) con genoma segmentado se replican en el núcleo Los retrovirus y pararetrovirus son casos especiales: RNA à DNA en citoplasma y DNA à RNA en núcleo Iniciación de la replicación del genoma Cada genoma tiene una secuencia especifica donde la replicación del ácido nucleico es iniciada Algunos virus utilizan las primasas celulares para poder sintetizar los primers de RNA, mientras que otros, sintetizan los suyos Polimerasas Algunas enzimas son utilizadas con los virus para poder replicar sus genomas Muchos virus tienen codificada su polimerasa en el genoma, pero algunos usan una Algunos virus utilizan la misma enzima para hacer la transcripción y la replicación Ensamblado y salida de los viriones El genoma debe ser empaquetado para poder salir de la célula, se hace un recubrimiento del genoma con proteínas estructurales, Como son seleccionados los virus de toda la célula y ácido nucleico Mediante el reconocimiento por parte de una proteína vírica de una secuencia específica del genoma del virus, conocida como señal de empaquetamiento Los virus utilizan un conjunto de proteínas llamadas terminasas (una subunidad grande y otra pequeña) maquinaria de empaquetamiento La subunidad pequeña se une al ADN del virus y regula el funcionamiento de la grande, la que va a introducir el genoma del virus dentro de su cápside. Virus complejos utilizan proteínas llamadas de andamiaje, algunos utilizan poliproteínas (dan lugar a otras proteínas mediante proteasas Algunos virus empaquetan RNAs de la célula hospedera Existe una proteína que reconoce una secuencia específica del material genético que será empaquetado Algunos virus producen lisosomas que ayudan a la salida del virus Salida de los virus Lisis celular Consecuencia comun de la infección viral, consiste en una siceración de las membranas celolares que conduce a la muerte celular y la liberación de comouesto sicopiasmaticos al espacio extracelular. Muchos virus inducen activamente la lisis para liberar particulas virales previamente ensambladas en la célula huésped Replicación lítica La mayoria de los virus sin envoltura y pocos virus con envoltura requieren lisis celular para liberar nuevos viriones d ela célula infectada Gemación En el reticulo endoplasmático o el aparato de golgi, las particulas virales se exportan mediante exocitosis celular Tropismo tiene un significado más amplio, pues se refiere a la presencia de un virus por infectar determinados tejidos, y depende tanto de la presencia de receptores como de la permisividad Tropismo Susceptibilidad Predilección del virus por un tejido Capacidad de absorción determinada por la relación ligando/receptor Ciclos de los virus Ciclo lítico: Los virus atacan las células, las matan y van a lisar la célula, una vez que pasa eso, todos los virus van a ser liberados Ciclo lisogénico: Los virus no destruyen a la célula, coexisten y se van liberando poco a popo sin causar la destrucción Algunos virus se mantienen en estado de latencia y se les llama profagos (DNA huésped + DNA virus)