Tema 4: Diversidad y Taxonomía Microbianas: Bacterias, Virus y Hongos PDF

TEMA 4: DIVERSIDAD Y TAXONOMÍA MICROBIANAS: BACTERIAS, VIRUS Y HONGOS 1. Microorganismos eucariotas Diversidad de los microorganismos eucariotas: Protistas Hongos Algas unicelulares 2. Virus...

TEMA 4: DIVERSIDAD Y TAXONOMÍA MICROBIANAS: BACTERIAS, VIRUS Y HONGOS 1. Microorganismos eucariotas Diversidad de los microorganismos eucariotas: Protistas Hongos Algas unicelulares 2. Virus Bacteriófagos Virus de Arqueas Virus RNA y retrovirus de eucariotas Virus DNA de eucariotas CLASE 9 3. MICROORGANISMOS EUCARIOTAS El dominio Eukarya incluye a todos los microorganismos con estructura celular eucariota, así como a las plantas y los animales, que son los eucariotas más recientes desde el punto de vista evolutivo. Los Eucariotas más antiguos son los de estructura más sencilla y carecen de mitocondrias y de otros orgánulos celulares importantes, presentan en la mayoría de los casos, deficiencias metabólicas y son parásitos patógenos del hombre y otros animales. La teoría endosimbiótica postula que la célula eucariótica moderna, evolucionó en etapas mediante la incorporación estable de simbiontes quimiorganotrofos y fotótrofos del dominio Bacteria, que pasaron a ser mitocondrias y cloroplastos, respectivamente. Estos orgánulos, auténticas factorías de energía, permitieron una explosión de diversidad biológica a las células eucarióticas. Dentro del dominio encontramos organismos Fotótrofos, como las Algas, que están distribuidos en ambientes terrestres y acuáticos y que son los principales productores primarios en la naturaleza. Los Hongos, heterotrofos, son importantísimos en los procesos de biodegradación y reciclaje de materia orgánica en los suelos y otros ecosistemas. Ambos grupos presentan paredes celulares, salvo los hongos mucosos. No ocurre lo mismo con los Protozoos, que son móviles y carentes de pared celular. Se encuentran en hábitat acuáticos y muchos son patógenos de animales y del hombre. En el árbol filogenético varios eucariotas microscópicos como Diplomónadas, Microsporidios o Tricomónadas, representan los linajes más antiguos, mientras que los Metazoos son los más evolucionados. Las algas, están repartidas por todo el árbol eucariótico, en linajes relativamente recientes, mientras que los hongos, exceptuando los Oomicetos, forman un grupo bastante reciente y muy compacto desde el punto de vista filogenético. El dominio Eukarya incluye a todos los microorganismos con estructura celular eucariota, así como a las plantas y los animales, que son los eucariotas más recientes desde el punto de vista evolutivo. Los Eucariotas más antiguos son los de estructura más sencilla y carecen de mitocondrias y de otros orgánulos celulares importantes, presentan en la mayoría de los casos, deficiencias metabólicas y son parásitos patógenos del hombre y otros animales. Microorganismos eucariotas: Protistas Hongos 1  Algas unicelulares tojas y verdes. HONGOS Grupo muy heterogéneo de organismos que incluye a los mohos, las levaduras y las setas. Reino distinto al de las plantas, animales y bacterias. Son eucariotas: Células delimitadas por una membrana plasmática rica en esteroles y que contienen un núcleo que alberga el material genético en forma de cromosomas. Este material genético contiene genes y otros elementos codificantes, así como elementos no codificantes, como los intrones. Poseen orgánulos celulares, como las mitocondrias y los ribosomas de tipo 80S. Como compuestos de reserva poseen polialcoholes (p.e. el manitol), disacáridos (como la trehalosa) y polisacáridos (como el glucógeno, que, además, se encuentra presente en animales). Al igual que los animales, los hongos carecen de cloroplastos. Esto se debe a su carácter heterotrófico, que exige que obtengan como fuente de carbono, energía y poder reductor de compuestos orgánicos. A semejanza de las plantas, los hongos poseen pared celular y vacuolas. Se reproducen de forma sexual y asexual y, como los helechos y musgos, producen esporas. Aunque, Los hongos guardan parecido con euglenoides y bacterias. Todos ellos producen el aminoácido L-lisina mediante la vía de biosíntesis del ácido alfa-aminoadípico. Grupo muy heterogéneo de organismos que incluye a los mohos, las levaduras y las setas. Reino distinto al de las plantas, animales y bacterias. Son eucariotas, pero formando un Reino diferente: Las levaduras, un grupo de hongos, presentan al menos una fase de su ciclo vital en forma unicelular; durante ésta, se reproducen por gemación o bipartición. La pared celular de los hongos se compone de glucanos y quitina; los primeros se presentan también en plantas, y los segundos, en el exoesqueleto de artrópodos; esta combinación es única. Además, y a diferencia de las plantas y oomicetos, las paredes celulares de los hongos carecen de celulosa. La mayoría de los hongos carecen de un sistema eficiente de transporte a distancia de sustancias (estructuras que en plantas conforman el xilema y floema). Los hongos poseen algunas vías biosintéticas comunes a las plantas, como la ruta de síntesis de terpenos a través del ácido mevalónico y el pirofosfato. No obstante, las plantas poseen una segunda vía metabólica para la producción de estos isoprenoides que no se presenta en los hongos. Los metabolitos secundarios de los hongos son idénticos o muy semejantes a los vegetales. La secuencia de aminoácidos de los péptidos que conforman las enzimas involucradas en estas rutas biosintéticas difieren no obstante de las de las plantas, sugiriendo un origen y evolución distintos. Carecen de fases móviles, tales como formas flageladas, con la excepción de los gametos masculinos y las esporas de algunas formas filogenéticamente “primitivas” (los Chytridiomycota). No poseen plasmodesmos. (Uniones intercelulares. Típico de las plantas. Poros por donde pasan sustancias. Aunque tengan tabiques u otras estructuras, los hongos no tienen plasmodesmos). 2 Morfología Según su organización y estructura: Hongos levaduriformes (Células gemantes, se comportan como bacterias. También hay pseudo hifas) Hongos filamentosos (estructuras cerradas con esporas en el interior o estructuras abiertas) Hongos dimórficos Talo: Cuerpo vegetativo pluricelular característico de muchas algas y hongos. Puede existir algún grado de especialización entre las células, pero no hay tejidos diferenciados. Dos partes: - Talo vegetativo que asegura el desarrollo, la nutrición, la fijación y el desarrollo de la parte reproductora. - Talo reproductor donde se forman los órganos de reproducción. Hifas: tubo de longitud variable formado por una pared celular rígida por el que fluye el protoplasma. Los hongos superiores presentan septos dando lugar al micelio tabicado, mientras que los inferiores (ancestrales) carecen de tabiques o muestran muy pocos en las zonas de separación de las estructuras de crecimiento o de reproducción. La mayoría son pluricelulares filamentosos (hifas). Hongos superiores: exosporas, no están protegidas las esporas en sacos. Metabolismo Heterótrofos. Ciclo de Krebs Cultivo fácil. Medios de cultivos selectivos (pH) Si se hace el pH ligeramente ácido en los medios de cultivo solo crecerán hongos. Aerobios (mayoría). Algunos anaerobios facultativos. Relaciones con otros organismos: Saprofitismo, Parasitismo, simbiosis. Hongos Saprófitos (o saprobios): viven sobre materia orgánica en descomposición, es decir sobre materia muerta (restos orgánicos de la descomposición de plantas y animales que contiene el suelo, partes muertas de la madera de un árbol, excrementos de animales). 3 Hongos Parásitos: se alojan sobre algún ser vivo que los hospede, viviendo a expensas de éste sin ofrecerle ningún beneficio a cambio. Los hongos parásitos pueden producir daños de muy diversa consideración, desde pasar inadvertidos por completo para el hospedador hasta causarle enfermedades graves o incluso la muerte. Pueden parasitar plantas, animales (incluido el hombre), o incluso a otros hongos. Hongos Micorrízicos: viven en simbiosis con alguna especie vegetal (normalmente árboles), obteniendo ambos un beneficio mutuo. Estos hongos viven rodeando las partes más finas de las raíces de los árboles, envolviéndolas y alimentándose de unas sustancias que éstas segregan llamadas exudados radiculares. En contraste con las bacterias, los hongos prefieren un medio ácido para su crecimiento, siendo el óptimo un pH entre 5,5 - 6. Reproducción Por esporas - Asexual - Sexual Por trasplante Por gemación o fisión (levaduras). Reproducción asexual Por medio de esporas generadas por una célula especializada. Pueden ser: I. Internas denominadas endosporas o esporangiosporas (Hongos inferiores) Las endosporas caracterizan a los hongos inferiores y se pueden dividir en: - Esporas móviles (zoosporas) - esporas inmóviles o esporangiosporas contenidas en una vesícula que recibe el nombre de esporangio. II. Externas y se denominan conidios (Hongos superiores) Reproducción asexual también por: Trasplante (rotura del micelio). Gemación (levaduras) Los ramilletes son los conidios 4  Las levaduras también tienen reproducción sexual Reproducción sexual (hongos perfectos) Consta de: Producción de órganos sexuados y gametos, fusión del protoplasma de los gametos (plasmogamia), fusión nuclear (cariogamia) Meiosis en hongos haploides Desarrollo de cuerpos fructíferos y esporas sexuadas. Tipos: Homotálica: un único talo. El elemento de fusión se denomina cigoto y la espora se llama zigospora. Heterotálica: unión entre talos diferentes de una misma especie (oogonio y anteridio). (distintos sexos) Clasificación Quitridiomicetos: Unicelulares o con hifas. Producen esporas móviles en fases acuosas (único caso entre los hongos) gracias a un único flagelo, y denominadas zoosporas. Clasificados anteriormente como protozoos por la presencia de esporas móviles. Se considera un phylum basal del reino hongos al analizar rRNA. 5 Zigomicetos Micelio aseptado, cenocítico, pero con septos en la base de las estructuras reproductoras. Hongos terrestres, casi todos son saprobios y se alimentan de plantas o de materia animal muerta. Reproducción asexual mediante esporangiosporas. Reproducción sexual mediante zigosporas. Fase haploide muy extensa y una fase diploide muy corta (en humanos ocurre, al contrario). Mayor parte del ciclo vital es haploide. Hongo nefro del pan (Rhizopus) Glomeromicetos Simbiontes obligados, asociados a raíces de plantas con las cuales forman endomicorrizas. Cuerpo fúngico cenocítico (no septado) Se dispersan a través de segmentos de raíces colonizadas y de esporas de resistencia (clamidosporas) de origen asexual. No presentan fase sexual de reproducción. Basidiomicetos Incluye los hongos comestibles llamados comúnmente setas. Presentan una célula fértil en su ciclo de vida, llamada basidio, localizada en el extremo de las hifas y que produce exógenamente 4 basidiosporas. Micelio diploide Ascomicetos Grupo mayoritario. Engloba a levaduras, mohos negros y verdeazulados, trufas, etc. Mutualistas con algas o cianobacterias (líquenes). Producen esporas sexuales en sacos denominados ascos. Las levaduras también. Reproducción asexual mediante esporas exógenas (conidiosporas) o mediante gemación (levaduras). 6 ALGAS Eucariotas fotótrofos originados probablemente por un evento primario de endosimbiosis: Adquisición y mantenimiento de una cianobacteria por parte de una célula heterótrofa. FOTOSÍNTESIS OXIGÉNICA. 7 8 CLASE 10 (VIRUS) Los virus son parásitos intracelulares obligados, son acelulares, sin metabolismo (eso los diferencian de las rickettsias, ya que ellas sí son células) de pequeño tamaño. El material genético (RNA o DNA) está rodeado de una envuelta proteica. Son pequeños (nm). No confundir virus con virión. Un virión es una partícula vírica completa extracelular que va viajando por el fluido en el que se encuentra hasta encontrarse con una célula. Los virus tienen una fase extracelular y otra intracelular Todos los virus tienen un ciclo replicativo muy similar. Cuando están fuera de la célula se comportan como material inerte a expensas de ser trasladados a una célula que poder infectar. Etapas: 1. Unión (adsorción) del virión a la célula hospedadora. Reconocen que se han encontrado una célula porque reconocen los receptores celulares específicos, a los cuales ese virus se va a unir, y el producto de esa unión es que el virus podrá penetrar en la célula. 2. Penetración (entrada, inyección) del ácido nucleico del virión en la célula hospedadora. 3. Síntesis del ácido nucleico y las proteínas del virus por la maquinaria celular redireccionada por el virus. Replicación del material genético y síntesis de sus propias proteínas, para ello tendrá que transcribirse. Se va a replicar el material genético, se va a transcribir el material genético y se va a traducir el material genético. De esa manera los virus obtienen los ácidos nucleicos para formar la descendencia y todas las proteínas para formar esa descendencia. Para replicar los genomas los virus sintetizan proteínas no estructurales (polimerasa, proteasa, integrasa) y para formar las cápsides y las partículas infecciosas finales, los virus tienen que sintetizar proteínas estructurales. 4. Ensamblado de las cápsides y empaquetamiento del genoma vírico en nuevos viriones. 5. Liberación de los viriones maduros fuera de la célula. Los virus salen de la célula por lisis o por gemación. Si son virus desnudos, salen por lisis, y si tienen envuelta, salen por gemación. 9  Virus defectivos: Factor delta. Tienen algún defecto. Eso significa que no son replicativos. El virus de la hepatitis D es un virus que no se puede replicar solo a no ser que llegue a algún hepatocito y en esa célula esté el virus de la hepatitis B, este le proporcionará ciertas proteínas para que se pueda replicar. Viroides: Importantes en agricultura. Son moléculas cortas de RNA de 200-250 nucleótidos que tienen capacidad autorreplicativas e infectan a plantas. Priones: Son proteínas que cuando cambian de conformación se vuelven patogénicas. El genoma mínimo de la célula mínima necesita 500-600 mil pares de bases. Los virus más grandes, Mimivirus (ADN de doble cadena), casi células en cuanto a tamaño son de 1-2 millones pares de bases. E.coli tiene 4 millones de pares de bases. CLASIFICACIÓN En función de su morfología: Virus desnudos: Aquellos que tienen su material genético recubierto solo por una capa de proteínas. Por ejemplo, el poliovirus. Estructuras casi cristalinas (geométricos). Salen de la célula por lisis. Virus con envuelta: Por ejemplo, VIH. Tienen una membrana lipídica derivada de la membrana plasmática de la célula infectada. Salen de la célula por gemación. 10  Filamentosos: Virus del tabaco Virus icosaédricos: virus de la polio Virus complejos: bacteriófagos Ácido nucleico y polaridad Pero ya no se clasifican así. Ahora se clasifican según su material genético. En función de la polaridad del mensajero, este tiene polaridad positiva, la cadena complementaria a este será negativa y los DNA de cadena doble, la que se usa para sintetizar el mensajero es negativa y su complementaria positiva. Hay siete categorías de virus: 1. DNA de cadena doble (ds) 2. DNA de cadena sencilla (ss) independientemente de su polaridad 3. RNA de cadena doble (ds) 4. RNA de cadena sencilla y polaridad positiva 5. RNA de cadena sencilla y polaridad negativa 6. Retrovirus. RNA de cadena sencilla y polaridad positiva, pero con un paso de transcripción inversa 7. Hepadpna virus. Virus hepatitis B. DNA de cadena doble, pero necesitan un paso de transcripción inversa. 11 Los virus DNA presentan tamaños génicos más grandes mientras que los virus RNA presentan tamaños génicos más pequeños. También hay distintos grupos donde el virión contiene o no la polimerasa. Los virus RNA de cadena doble llevan en su interior la polimerasa del virus. Los virus RNA de cadena sencilla de polaridad negativa llevan la polimerasa del virus. Y los RNA de cadena sencilla de polaridad positiva (grupo 4) no llevan la polimerasa. Porque se traducen directamente, porque su genoma es de polaridad positiva y cuando entran en la célula ese genoma se va a traducir porque va a actuar como mensajero. Y van a sintetizar lo primero sus proteínas y entre ellas su polimerasa para replicarse. Los de polaridad negativa no pueden hacer esto. CICLO DE REPLICACIÓN El objetivo de la replicación y todos los procesos que lleva consigo es llegar al mRNA. De cualquier virus. Porque una vez que está el mensajero, el virus obtiene todas sus proteínas, y con ello, el virus puede hacer cápsides o estructuras replicativas y no replicativas. Los virus del grupo 4, se usan directamente como mensajero. Los del grupo 1, virus DNA de cadena doble, se tienen que transcribir primero para obtener el mensajero. Los del grupo 5, virus RNA de cadena sencilla y polaridad negativa, tienen que transcribirse primero. Los retrovirus del grupo 6, a pesar de ser iguales a un RNA mensajero, tienen que pasar por un intermediario de DNA de cadena doble antes de transcribirse en el mensajero. Los del grupo 2, DNA de cadena sencilla, tienen que pasar también por un intermediario de DNA de cadena doble. Y los virus de RNA de cadena doble tienen que transcribirse primero, la cadena sencilla negativa. Los virus del grupo 7, pasan primero por un intermediario de RNA de cadena sencilla, eso se retrotranscribe, da a un DNA de cadena doble, y se transcribe para tener el mensajero. 12 Bacteriófagos Virus que infectan bacterias. La mayoría tienen genomas de dsDNA pero, también hay virus RNAss (+) y RNAds. No se conocen genomas ssRNA (-). Se conocen genomas dsRNA (ϕ6) relacionados con reovirus que infectan células eucariotas. En cuanto a tamaños son muy variables. RNA De los bacteriófagos más conocidos es MS2, que tiene un genoma ssRNA(+). Utiliza como receptor el pili sexual (se usa para hacer visible el pili sexual de bacterias, porque simplemente con el microscopio no se vería). A través del pili no pasa el material genético de una célula a otro, lo que hace es contraerse para acercar las dos células para que pueda pasar el material genético de una célula donante a otra aceptora. Esa característica de los pilis de contraerse la utilizan los bacteriófagos para acercarse a la célula e infectarla. En el genoma del bacteriófago MS2 también hay un solapamiento de genes, en los virus es muy común (genomas muy pequeños o en muy poco espacio, por eso necesitan solaparse, una misma secuencia génica sirve para sintetizar distintas proteínas). Los primeros que se descubrió un solapamiento de genes fueron en MS2. 13 DNA Se conocen bacteriófagos con genomas dsDNA y ssDNA(+). No se conocen ssDNA(-). Genoma dsDNA → transcripción y replicación directas. (Se comportan como un gen celular) Genoma ssDNA→ necesita dsDNA para transcribir y replicar (forma replicativa o FR). (Tienen que pasar por un intermediario de un DNA de cadena doble para transcribirse y replicarse). SSDNA → BACTERIÓFAGO ΦX174 Virión desnudo de simetría icosaédrica. Genoma circular ssDNA: - El primer genoma secuenciado (Sanger y colegas). - Primera evidencia de solapamiento de genes. (Marcos de lectura que se solapaban unos con otros) Replicación mediante círculo rodante (como un plásmido) Proteína Nick, rotura de la cadena de DNA DSDNA→ BACTERIOFAGO T4 Virión complejo Genoma lineal dsDNA. 5-hidroximetilcitosina glicosilable (protección endonucleasas). Salida de la célula por lisis. Empleado en ingeniería genética DSDNA → BACTERIOFAGO T7 Virión complejo Genoma lineal dsDNA Entrada por inyección: extremo izquierdo Promotores T7 de la RNA polimerasa viral. Secuencia promotora muy potente y muy bien reconocida por la RNA polimerasa. Empleado en ingeniería genética. Replicación bidireccional, Formación de concatémeros, producción de moléculas maduras. 14 Virus de arqueas Virus que infectan tanto euriarqueotas como crenarqueotas. Virus dsDNA lineal Virus de hipertermófilos - Suelen ser resistentes tanto a temperatura como a ácido. - Ahusados o filamentosos ATV (Acidianus two-tailed virus) es ahusado. Los extremos se desarrollan una vez el virus ha abandonado la célula (primera descripción de desarrollo independiente). Termina de configurarse una vez que ha salido de la célula. (El VIH hace lo mismo, cuando ha salido de la célula aún no es infeccioso, tiene que cambiar un poco) Virus RNA eucariotas (importante) Entren virus con genomas RNA y DNA con comportamientos muy dispares. Eso está propiciado por la gran tasa de mutaciones que sufren los virus. Las polimerasas de las células eucariotas son muy fieles y apenas dan lugar a mutaciones, lo contrario ocurre con los genomas RNA. VIH, Hepatitis cerca de 10-3, mientras que coronavirus cerca de 10-5. Esta gran tasa de mutaciones significa que los virus con un genoma de RNA se adaptan más rápido al ambiente, casi cualquiera. Por eso los tratamientos deben ser combinados. Cada día se producen dos mutantes dobles. Virus que infectan a plantas La mayoría son RNA(+) Virus del mosaico del tabaco - Primer virus identificado como tal - Bastón con simetría helicoidal Virus que infectan a animales La regla es que los virus DNA replican en el núcleo y los virus RNA replican en el citoplasma. Pero no siempre es así, porque los virus RNA, retrovirus y gripe replican en el núcleo. Los virus que replican en el citoplasma no replican en cualquier parte, si no que están asociado a membranas. Esto es para que el proceso sea más eficiente y para evitar la respuesta inmune de la célula por el interferón. Si montan un complejo de replicación asociado a esas membranas formando microvesículas evitando así la respuesta del sistema inmune. Y dependiendo d ellos virus replicarán en unas membranas u otras. Y cuando no lo hacen asociado a membranas, no lo hacen en cualquier parte, si no en sitios muy concretos donde el RNA pasa desapercibido. 15 Todos los humanos estamos infectados por el virus JC. Se usa para analizar grupos poblacionales desde la prehistoria hasta ahora. Pero no lo notamos. Hay virus que no notamos su presencia, otro que la notamos cuando producen una respuesta tumoral o cuando producen lisis celular. También pueden mantenerse latentes y en ciertos momentos reaparecer o que no muestran síntomas hasta mucho tiempo después, como hepatitis C. VIRUS RNA (+) → POLIOVIRUS Virión icosaédrico. Desnudo 5’: Proteína Vpg 3’: cola poliA IRES: Internal Ribosome Entry Site. Poliproteína Según se introduce en la célula se traduce. (todos los RNA mensajeros tienen el extremo cap, pero este no, tiene una proteína unida covalentemente). Al cap se le une una proteína, al poliA se le une otra, estas dos proteínas interaccionan entre ellas y a estas s ele une otra que es la se une al ribosoma y así pueda empezar a transcribirse. Pero como poliovirus no tiene cap, necesita otras estructuras para unirse como el IRES. Es una estructura secundaria, parte del RNA que va a recordar a un cap. 16 VIRUS RNA (+) → CORONAVIRUS Virus con envuelta Los mayores genomas de virus RNA Infecciones respiratorias Extremo 3’ poliA, extremo 5’ ORF1a. Cuando se introduce dentro de la célula no se traduce el RNA completo, si no que se traduce dos ORF, se llaman 1A y 1AB, que son polimerasas. Una es una polimerasa transcripcional, 1A, y la otra es replicativa, 1AB. Que se genere una u otra es gracias a un Frameshift (cambio en el marco de lectura). A partir del RNA genómico solo se obtiene dos proteínas y el resto se obtienen gracias a la síntesis de RNAs subgenómicos, es decir, que la polimerasa transcripcional se va a unir al genoma, va a sintetizar una cadena negativa y a partir de ahí el RNA subgenómico, con un cap en el extremo 5’, y una cola poliA en el 3’. Y este RNA va a servir para la síntesis de la proteína 2, este RNA subgenómico servirá para la síntesis de la proteína HE, y así sucesivamente. A este tipo de virus se les llama monocistrónicos. VIRUS RNA (-) → RABIA Rhabdovirus; género que infecta a insectos, plantas y animales. Virus con envuelta Forma de bala. Agente causal de la rabia Al ser de cadena negativa lo primero que debe hacer cuando entra en la célula es transcribirse para sintetizar el RNAm de polaridad positiva, y en este caso, cada proteína se va a sintetizar gracias a un RNA monocistrónico. 17 VIRIS RNA (-) → INFLUENZA Ortomixovirus; género que infecta a insectos, plantas y animales Virus con genoma segmentado. Divido en segmentos, que cada segmento va a codificar una o varias proteínas. Virus con envuelta. Polimórfico (sin forma definida) Agente causal de la gripe De fuera hacía adentro, tenemos una membrana lipídica, que deriva d ela membrana plasmática de la célula que ha infectado. Tiene varias proteínas insertadas, como hematoglubilina (HA), neuramidasa (NA) y el canal iónico (M2). Debajo de esta membrana tenemos la proteína de la cápside y el RNA. El virus de la gripe tiene 8 segmentos, que cada uno sintetizará una proteína. Dentro del virión se encuentra la polimerasa del virus. En el extremo 5’ no hay cap, y en el extremo 3’ no tenemos poliA ni estructuras parecidas. Son RNA(-), sin estructuras que nos recuerden a un RNAm Receptor celular: ácido siálico de glicoproteínas y glicolípidos en la membrana plasmática Proteína viral que une al receptor: Hemoaglutinina (HA). Entrada por endocitosis mediada por clatrina. HA: tiene capacidad de aglutinar hematíes Entrada H+ por canal M2 → debilita unión NC-Matriz La proteína HA es la que hace que el virus se una a la célula y usa como receptor específico en ácido siálicos de la superficie de las células. Cuando se reconoce, se internaliza la partícula viral en la célula mediante endocitosis. Esas vesículas migran al endosoma. En el endosoma temprano se acidifica el pH. (Como las uniones entre proteínas son uniones electrostáticas, cuando cambia el pH, cambia la carga neta de las proteínas, pasando de permitir interacciones y teniendo una cápside bien ensamblada, ahora lo que provoca es que esas interacciones sean débiles y la cápside se desensamble) Una vez conseguido todo esto, el virus tiene que sintetizar su mensajero. El virus de la gripe, replica en el núcleo. Aquí ocurre la transcripción mediante un proceso denominado de pirateo de RNA. Esto significa que la polimerasa del virus de la gripe va a coger un RNA celular y lo va a usar para sintetizar su propio mensajero. Esto lo hace mediante un bolsillo que tiene la polimerasa, que se une muy fuertemente a la proteína cap del RNAm. Una vez que están unidos, la polimerasa corta cerca de la estructura cap, dejando 8-10 nucleotidos. Y eso lo va a usar como oligo para sintetizar la polaridad positiva. 18  De todas las proteínas que se van a sintetizar, la polimerasa se sintetiza en el citoplasma, 3 subunidades, pero luego vuelve a meterse en el núcleo para replicar el RNA (-). Pero la polimerasa tiene configuración distinta de cuando está en el citoplasma de cuando vuelve a entrar al núcleo. Según sale la partícula vírica de la célula va a tener hemaglutinina. Está saliendo de una célula eucariota que tiene ácido siálico, al que se pega la hemaglutinina, y no termina de gemar. Para evitar esto la gripe tiene la neuroamidasa, que lo hace es cortar el ácido siálico del punto donde está gemando y así la partícula queda libre. Esta enzima es de corte único para que cuando llegue a una célula nueva se pueda unir al ácido siálico. Particularidades: Tres serotipos: A, B y C. A es más importante Influenza A se divide en subtipos: 18 HA, 11 NA. Multitud de combinaciones: A(H15N8). También infectan aves, cerdos, caballos. Desde 1977: A(H3N2), A(H1N1) y B. (N es el tipo de neuroamidasa, H es el tipo de hiauridina). Antigenic drift. Deriva antigénica. EL virus de la gripe según pasa las estaciones iba cambiando los antígenos y los anticuerpos lo reconocían un poco peor. Antigenic shift. Salto antigénico. Al tener un genoma segmentado, si tenemos dos cepas distintas y se juntan en una misma célula, en el núcleo de la célula de ese animal se van a estar replicando segmentos génicos de ambas cepas y pueden ensamblarse haciendo todas las combinaciones posibles. Formando un antígeno que no reconoce nuestro sistema inmune. 19  Salto antigénico puede dar lugar a pandemias En la gripe del 17 (española) influenza mató 20-40 millones de personas. Ocurre por reordenamiento de segmentos entre virus de la gripe que infecta a humanos y virus de la gripe que infecta aves u otros animales. Pueden generarse nuevas variantes muy virulentas. Para evitar esto se ha creado: “Vigilancia global” esencial para: Producción de vacunas Detectar nuevas cepas peligrosas → pandemias Preparación de vacunas: Inyectan con cepas recomendadas huevos de pollo fertilizados. Recogido de viriones del líquido alantoico. Purificación de virus e inactivación Las vacunas son inactivadas o atenuadas. La vacuna de la gripe es una vacuna inactivada. Es completa, para que cuando haya más antígenos mejor. Para así mantener todos los epítopos, tanto lineales como conformacionales. Es decir, que las proteínas no pierdan la configuración. Para que sea inactivada se trata con paraformaldehído, este, hace que se formen entrecruzamientos en las proteínas de la cápside. Listo para distribuir en octubre DSRNA → REOVIRUS Virus dsRNA (grupo 3). Emparentados con el bacteriófago ϕ6. La mayor y más importante familia: rotavirus. (Cuadros intestinales en niños pequeños) Viriones desnudos de simetría icosaédrica que contienen la replicasa. (Al ser de cadena doble solo tienen que transcribirse). Virus desnudos, pero complejos, tienen tres cápsides. Entran por moléculas de clatrina, en el endosoma hay un cambio de pH, esto provoca el desensamblado de las cápsulas internas y externas y lo que se libera al citoplasma, se denomina cápsula de escape, que es la cápside interna. Dentro de ella está el RNA de cadena doble. Este es muy eficaz para disparar ciertas respuestas inmunes. Por eso la transcripción debe ocurrir dentro de la cápside para que el ARN no sea detectado. La polimerasa está colocada, de tal forma que cuando empieza la transcripción el RNA se transcribe y sale por un poro. La reacción enzimática ocurre dentro de la cápside, pero el ARNm sale al exterior de ella. Una vez que el mensajero está en el citoplasma (estándar), la traducción no va a ocurrir en cualquier sitio del citoplasma, ni asociado a membranas celulares, si no en un viroplasma. Son proteínas especializadas en el metabolismo de RNA del hospedador, aquí forma sus proteínas estructurales y no estructurales y sus cápsides. El virus sale de la célula por lisis. 20 DSDNA → VIRUS DE CHLORELLA Los virus dsDNA que infectan plantas son muy raros. Generalmente infectan plantas unicelulares. Relacionados con virus dsDNA que infectan protozoos (Mimivirus). Género Phycodnavirus - Virión desnudo con simetría icosaédrica. - dsDNA lineal (330 kb). DSDNA → POLIOMAVIRUS (SV40) Pertenece a los papovavirus (Papiloma, Polioma, Agente Vacuolante). Virus dsDNA circular (5 kb aprox). Virión desnudo de simetría icosaédrica. (En este caso es un genoma muy pequeño) Replicación y transcripción en el núcleo. DNA circular muy empaquetado y con proteínas que recuerdan a las histonas, esto puede ser debido a una transferencia horizontal desde genomas eucarióticos. Como casi todos los virus DNA la replicación ocurre en el núcleo. Lo primero que hace es transcribirse, y TODOS los virus DNA van a transcribirse en 3 fases. Fase 1: Reguladora. Se van a transcribir genes reguladores. Por ejemplo, genes que inhiban la traducción de genes celulares, así toda la maquinaria celular va a servir al propio virus. Fase 2: Se van a transcribir genes replicativos. Genes implicados en la replicación del virus, como puede ser la polimerasa. Fase 3: Genes estructurales: En esa fase ya se ha replicado todo el genoma y se tienen que formar las cápsides. Poliomavirus puede infectar dos grandes tipos de células, las células permisivas y no permisivas. Células permisivas: infección + lisis. (Cuando todo va bien, y no se produce una patología muy grande) Células no permisivas: integración. Célula a la que le falta algo, el ciclo para cuando se replica el genoma, que no va a ser capaz de ensamblarse y estas células encontramos una cantidad enorme de 21  DNA viral dentro del núcleo de esa célula, este se inserta en la célula hospedadora y da lugar a tumores. Ejemplo de estos tumores es el cáncer de cuello de útero, que está bastante relacionado con la transmisión de este virus. DSDNA → HERPESVIRUS Gran grupo que causa enfermedades líticas, persistentes y latentes en humanos y animales. Virus con envuelta. Cápside con simetría icosaédrica. dsDNA lineal. Tegumento. Codifica su propia DNA polimerasa (diana farmacológica). Replicación y ensamblaje en el núcleo IMPORTANTE (subfamilias herpesvirus) Herpes tipo 1= herpes del labio común 22 HSV1 produce una infección lítica en las células epiteliales, el virus pasa a las neuronas que enervan la zona, llega a los ganglios sensoriales donde establece una infección latente: ¿Qué ocurre cuando HSV1 entra en las neuronas? El DNA se circulariza (no se integra). NO expresa los mRNAs virales inmediatamente tempranos, tempranos y tardíos Expresa un mRNA LAT cuya función no se conoce. La capacidad de establecer una infección latente en las neuronas es un mecanismo de supervivencia: No accesible a anticuerpos (por ser intracelular). No accesible a linfocitos. La reactivación de la infección latente es una forma de asegurarse su transmisión a otros humanos. Activación: se activa la transcripción y replicación del virus, viaja por las neuronas a las células epiteliales donde produce infecciones agudas. Al tener ya activada la respuesta inmune por la infección primaria las lesiones son menos severas y duran menos tiempo. DSDNA → POXVIRUS Los virus de animales más complejos y grandes que se conocen (M. óptica). Replican su DNA en el citoplasma. dsDNA lineal. Virus - vacuna (E. Jenner). Virus de la viruela. Ciclo replicativo con transcripción: - muy temprana - temprana (fase replicativa) y - tardía (fase de ensamblaje) Salida por lisis (IMV) o por gemación con una segunda membrana (EEV). DSDNA → ADENOVIRUS Virus desnudos de simetría icosaédrica dsDNA lineal con proteína terminal unida covalentemente en el extremo 5’. La iniciación de la síntesis lo hace la proteína, en vez de un oligo, que está ligeramente modificada. Uridifilación, a esa proteína terminal se le añade un uracilo y ese uracilo ya aporta el extremo hidroxilo libre en el extremo 3’ para que se copie el genoma. Infecciones respiratorias leves. Ingeniería genética y celular Replicación en el núcleo mediante strand-displacement (desplazamiento de hebra). Ensamblaje y salida por lisis 23 RT- RNA (+) → RETROVIRUS Genoma RNA (+). Virus con envuelta. Tienen un virión inmaduro, que no es infeccioso y un virión maduro, que es infeccioso. Sale de la célula sin ser infeccioso. Los genes principales de los retroviruros son gag, pol y env. Todos retrovirus tienen estos genes flanqueados por LTR. Si solo tienen estos genes se les denomina retrovirus simples. Y si son retrovirus complejos, como el VIH, además de estos tienen genes estructurales y genes reguladores. LTR: Repeticiones terminales largas. Zonas de regulación. Gag: Gen estructural. Gen que codifica para proteínas de la cápside, la matriz... Env: Codifica para las glicoproteínas de la envuelta Pol: Codifica para proteínas no estructurales, como la transcriptasa inversa. Cuando el virus entra a la célula, infecta sobre todo linfocitos TCD4, porque la envuelta se une a la molécula CD4. Cuando esta interacción ocurre GP120 cambia su forma, esto promueve que se una GP41, que es un correceptor de la familia CXC o CC (CCR5/CXCR4). Se comunica un cambio conformacional a GP41 que deja de estar escondida. Esta es una proteína muy hidrofóbica, por tanto buscará un ambiente 24  hidrofóbico, es será la membrana plasmática de la célula que quiere infectar. De tal forma que GP41 se comporta como un arpón hidrofóbico, y ambas membranas se acercan lo suficiente como para fusionarse. Así la cápside entra dentro de la célula. El virus no se traduce directamente porque lo que entra en la célula, no es esta molécula de RNA, es algo que ya ha comenzado la transcripción inversa. En el citoplasma se libera es un híbrido entre RNA (+) y DNA de doble cadena. Retrovirus al entrar, pasa a latencia clínica, no hay signos, pero sigue replicándose. Para replicarse una vez que se ha insertado tiene que activarse y transcribirse. Así se sintetizará el genoma y saldrá de la célula por gemación. Al principio hay un pico de carga viral, porque se replica sin control. Esto puede ser durante varias semanas. La respuesta inmune puede ser muy buena, o ineficaz. Si es muy buena, esta carga viral va a reducirse mucho hasta niveles indetectables, y esa persona no va a desarrollar síntomas hasta muchos años después (hasta 25). El otro extremo es personas que montan una respuesta inmune muy ineficaz, y lo que ocurre es que el virus de carga viral no se reduce y el virus replica mucho, los linfocitos T mueren millones cada día y esa persona muere de sida a los 3-4 meses. Entre esos dos extremos, se encuentra la mayoría de población. Y esas personas tendrás periodos de latencia clínica de varios años, entre 8, en ausencia de tratamiento y lo que ocurre es que el sistema inmune se agota y esa persona muere se sida. 25 RT- sdDNA → HEPADNAVIRUS Virus de la hepatitis B Genoma dsDNA parcial (relaxed circular DNA, rcDNA). virión con envuelta y cápside icosaédrica DNA relajado circular se forma cuando el virus llega al núcleo. 26