CAPÍTULO 29 Propiedades generales de los virus PDF

Universidad Pontificia Bolivariana Access Provided by: Jawetz, Melnick & Adelberg Microbiología Médica, 28e CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus INTRODUCCIÓN Los virus son los agentes infecciosos más pequeños (de aproximadamente 20 a 300 nm de diámetro) y contienen sólo un tipo de ácido nucleico (ARN o ADN) como su genoma. El ácido nucleico está encerrado en una cubierta de proteína, que puede estar rodeada por una membrana que contiene lípidos. La unidad infecciosa entera se denomina virión. Los virus son parásitos a nivel genético, se replican sólo en las células vivas y son inertes en el ambiente extracelular. El ácido nucleico viral contiene la información necesaria para hacer que la célula hospedera infectada sintetice macromoléculas específicas del virus necesarias en la producción de la descendencia viral. Durante el ciclo replicativo, se producen numerosas copias de ácido nucleico viral y proteínas de la cubierta. Las proteínas de la cubierta se unen para formar la cápside, que encierra y estabiliza el ácido nucleico viral contra el entorno extracelular facilitando la unión y la penetración del virus en contacto con nuevas células susceptibles. La infección por el virus puede tener poco o ningún efecto en la célula hospedera o bien puede ocasionar daño celular o muerte. El espectro de los virus es rico en diversidad. Los virus varían mucho en estructura, organización y expresión del genoma, y en estrategias de replicación y transmisión. El rango del hospedero respecto a un virus dado puede ser amplio o extremadamente limitado. Se sabe que los virus infectan organismos unicelulares, como micoplasmas, bacterias y algas, y todas las plantas y animales superiores. Los efectos generales de la infección viral en el hospedero se consideran en el capítulo 30. Se ha obtenido mucha información sobre las relaciones virushospedero a partir de estudios sobre bacteriófagos: los virus que atacan a las bacterias. Este tema se analiza en el capítulo 7. Las propiedades de los virus individuales se explican en los capítulos 31 a 44. TÉRMINOS Y DEFINICIONES EMPLEADOS EN VIROLOGÍA En la figura 29–1 se muestran diagramas esquemáticos de virus con simetría icosaédrica y helicoidal. Los componentes virales indicados son descritos a continuación. FIGURA 29–1 Diagrama esquemático que ilustra los componentes de la partícula de virus completa (el virión). A. Virus envuelto con simetría icosaédrica. No todos los virus icosaédricos tienen envolturas. B. Virus con simetría helicoidal. Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Page 1 / 33 FIGURA 29–1 Universidad Pontificia Bolivariana Access Provided by: Diagrama esquemático que ilustra los componentes de la partícula de virus completa (el virión). A. Virus envuelto con simetría icosaédrica. No todos los virus icosaédricos tienen envolturas. B. Virus con simetría helicoidal. Cápside: Cubierta de la proteína, o capa, que encierra el genoma del ácido nucleico. Capsómeros: Unidades morfológicas observadas en el microscopio electrónico sobre la superficie de las partículas virales icosaédricas. Los capsómeros representan grupos de polipéptidos, pero las unidades morfológicas no se corresponden necesariamente con las unidades estructurales definidas químicamente. Envoltura: Membrana que contiene lípidos que rodea a algunas partículas de los virus. Se adquiere durante la maduración viral mediante un proceso de brote a través de una membrana celular (véase fig. 29–3). Las glucoproteínas codificadas por virus se exponen en la superficie de la envoltura. Estas proyecciones se denominan peplómeros. Nucleocápside: Complejo proteínaácido nucleico que representa la forma empaquetada del genoma viral. El término se usa comúnmente en los casos en que la nucleocápside es una subestructura de una partícula de virus más compleja. Subunidad: Una sola cadena polipeptídica viral plegada. Unidades estructurales: Las proteínas básicas conforman la estructura de la capa. Por lo general, son una colección de más de una subunidad de proteínas no idénticas. La unidad estructural se refiere a menudo como un protómero. Virión: Partícula de virus completa. En algunos casos (p. ej., papilomavirus y picornavirus), el virión es idéntico a la nucleocápside. En viriones más complejos (herpesvirus, ortomixovirus), este incluye la nucleocápside más una envoltura circundante. Esta estructura, el virión, sirve para transferir el ácido nucleico viral de una célula a otra. Virus defectuoso: Partícula de virus que es funcionalmente deficiente en algún aspecto de la replicación. ORIGEN EVOLUTIVO DE LOS VIRUS El origen de los virus no se conoce. Existen profundas diferencias entre los virus de ADN, los virus de ARN y los virus que utilizan tanto el ADN como el ARN como material genético durante las diferentes etapas de su ciclo de vida. Es posible que diferentes tipos de agentes sean de diferentes orígenes. Hay dos teorías de origen viral que se pueden resumir de la siguiente manera: Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 Page 2 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, 1. Los virus pueden derivarse de los componentes de ácido nucleico de ADN o ARN de las células hospederas que pueden replicarse de manera ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility autónoma y evolucionar independientemente. Se parecen a los genes que han adquirido la capacidad de existir independientemente de la célula. Algunas secuencias virales están relacionadas con porciones de genes celulares, que codifican dominios funcionales de proteínas. Parece Universidad Pontificia Bolivariana ORIGEN EVOLUTIVO DE LOS VIRUS Access Provided by: El origen de los virus no se conoce. Existen profundas diferencias entre los virus de ADN, los virus de ARN y los virus que utilizan tanto el ADN como el ARN como material genético durante las diferentes etapas de su ciclo de vida. Es posible que diferentes tipos de agentes sean de diferentes orígenes. Hay dos teorías de origen viral que se pueden resumir de la siguiente manera: 1. Los virus pueden derivarse de los componentes de ácido nucleico de ADN o ARN de las células hospederas que pueden replicarse de manera autónoma y evolucionar independientemente. Se parecen a los genes que han adquirido la capacidad de existir independientemente de la célula. Algunas secuencias virales están relacionadas con porciones de genes celulares, que codifican dominios funcionales de proteínas. Parece probable que al menos algunos virus hayan evolucionado de esta manera. 2. Los virus pueden ser formas degeneradas de parásitos intracelulares. No hay evidencia de que los virus evolucionaron a partir de bacterias, aunque otros organismos intracelulares obligados (p. ej., rickettsias y clamidias) probablemente lo hicieron. Sin embargo, los poxvirus son tan grandes y complejos que podrían tratarse del producto evolutivo de algún ancestro celular. CLASIFICACIÓN DE LOS VIRUS Bases de la clasificación Las siguientes propiedades se han utilizado como base para la clasificación de los virus. La cantidad de información disponible en cada categoría no es la misma para todos los virus. La secuenciación del genoma a menudo se realiza a principios de la identificación de virus, y las comparaciones con bases de datos proporcionan información detallada sobre la clasificación viral, la composición de proteínas pronosticadas y la relación taxonómica con otros virus. 1. Morfología del virión, clasificación que incluye el tamaño, forma, tipo de simetría, presencia o ausencia de peplómeros y presencia o ausencia de membranas. 2. Propiedades del genoma del virus, incluido el tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), tamaño del genoma, cadena (simple o doble), ya sea lineal o circular, sentido (positivo, negativo, en los dos sentidos), segmentos (número, tamaño), secuencia de nucleótidos, porcentaje de contenido de GC y presencia de características especiales [elementos repetitivos, isomerización, capa 5′terminal, proteína unida covalentemente a 5′terminal, tracto 3′terminal múltiple (A)]. 3. Organización y replicación del genoma, o sea, el orden de los genes, el número y la posición de los marcos de lectura abiertos, la estrategia de replicación (patrones de transcripción, traducción) y los sitios celulares (acumulación de proteínas, ensamblaje de viriones, liberación de viriones). 4. Propiedades de la proteína del virus, refiriéndose al número, tamaño, secuencia de aminoácidos, modificaciones (glucosilación, fosforilación, miristoilación) y actividades funcionales de proteínas estructurales y no estructurales (transcriptasa, transcriptasa inversa, neuraminidasa, actividades de fusión). 5. Propiedades antigénicas, particularmente en sus reacciones a diversos antisueros. 6. Propiedades fisicoquímicas del virión, incluida la masa molecular, la densidad flotante, la estabilidad del pH, la estabilidad térmica y la susceptibilidad a los agentes físicos y químicos, especialmente a los agentes solubilizantes y detergentes. 7. Propiedades biológicas, estando entre ellas el rango natural del hospedero, el modo de transmisión, las relaciones vectoriales, la patogenicidad, los tropismos hísticos y la patología. Sistema universal de taxonomía de los virus Se ha establecido un sistema en el que los virus están separados en grupos principales, denominados familias, sobre la base de la morfología del virión, la estructura del genoma y las estrategias de replicación. Los nombres de las familias de virus tienen el sufijo viridae. El cuadro 29–1 presenta un esquema conveniente utilizado para la clasificación. Los diagramas de familias de virus animales se muestran en la figura 29–2. CUADRO 29–1 Familias de virus animales que contienen miembros capaces de infectar a los seres humanos Tamaño de Ácido Simetría Virión: Tamaño del partícula Sensibilidad Número de ácido nucleico Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 nucleico de la envuelto CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, del virus al éter capsómeros en el virión cápside o d e s n u d oTerms of Use Privacy Policy Notice Accessibility ©2024principal McGraw Hill. All Rights Reserved. a (nm) (kb/kbp) Tipo físico del ácido nucleicob Familia de Page 3 / 33 virus un esquema conveniente utilizado para la clasificación. Los diagramas de familias de virus animales se muestran en la figura 29–2. Universidad Pontificia Bolivariana CUADRO 29–1 Access Provided by: Familias de virus animales que contienen miembros capaces de infectar a los seres humanos Ácido Simetría Virión: nucleico de la envuelto principal cápside o desnudo ADN Icosaédrica Desnudo Envuelto Complejo Cubiertas Sensibilidad al éter Resistente Sensible Tamaño de Tamaño del Número de partícula ácido nucleico capsómeros del virus en el virión ( n m )a (kb/kbp) 32 18–26 5.6 ss Parvoviridae 12 30 2–3.9 ss circular Aneloviridae 72 45 5 ds circular Polyomaviridae 72 55 8 ds circular Papilomaviridae 252 70–90 26–45 ds Adenoviridae 180 40–48 3.2 ds circularc Hepadnaviridae 162 150–200 125–240 ds Herpesviridae 230 × 400 130–375 ds Poxviridae 32 28–30 7.2–8.4 ss Picornaviridae 32 28–30 6.4–7.4 ss Astroviridae 32 27–40 7.4–8.3 ss Caliciviridae 180 27–34 7.2 ss Hepeviridae 12 35–40 4 ds Picornaviridae Resistented Tipo físico del ácido nucleicob Familia de virus complejas ARN Icosaédrica Desnudo Resistente segmentado 32 60–80 16–27 ds Reoviridae segmentado Desconocido Envuelto Sensible Envuelto Sensible 42 50–70 9.7–11.8 ss Togaviridae 40–60 9.5–12.5 ss Flaviviridae o complejo Helicoidal segmentado Envuelto Sensible 50–300 10–14 ss Arenaviridae 120–160 27–32 ss Coronaviridae 80–110 7–11e ss diploide Retroviridae 80–120 10–13.6 ss Orthomixoviridae segmentado 80–120 11–21 ss Bunyaviridae segmentado Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, 80–125 8.5–10.5 ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility 75 × 180 13–16 ss Page 4 / 33 Bornaviridae ss Rabdoviridae Helicoidal Envuelto Sensible 80–120 10–13.6 Pontificia Bolivariana ss Universidad Orthomixoviridae Access Provided by: segmentado 80–120 11–21 ss Bunyaviridae segmentado 80–125 8.5–10.5 ss Bornaviridae 75 × 180 13–16 ss Rabdoviridae 150–300 16–20 ss Paramyxoviridae 80 × 1 000f 19.1 ss Filoviridae a Diámetro o diámetro × longitud. b ds: cadena doble; ss: cadena simple. c La cadena de sentido negativo tiene una longitud constante 3.2 kb; la otra varía en longitud, dejando una brecha grande en la cadena única. d El género Orthopoxvirus, que incluye los poxvirus mejor estudiados (p. ej., vaccinia), es resistente al éter; algunos de los poxvirus pertenecientes a otros géneros son sensibles al éter. e Tamaño del monómero. f Las formas filamentosas varían grandemente en longitud. FIGURA 29–2 Formas y tamaños relativos de familias de virus de animales que infectan a los vertebrados. En algunos diagramas, se representan ciertas estructuras internas de las partículas. Solamente aquellas familias que contienen a patógenos en seres humanos, están relacionadas en el cuadro 29–1 y descritas en el texto. (Reproducido con permiso de Van Regenmortel MHV, Fauquet CM, Bishop DHL, et al., eds. Virus Taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses. Seventh Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press; 2000.) Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Page 5 / 33 Formas y tamaños relativos de familias de virus de animales que infectan a los vertebrados. En algunos diagramas, se representan ciertas estructuras Universidad Pontificia Bolivariana internas de las partículas. Solamente aquellas familias que contienen a patógenos en seres humanos, están relacionadas en el cuadro 29–1 y descritas Access Provided by: en el texto. (Reproducido con permiso de Van Regenmortel MHV, Fauquet CM, Bishop DHL, et al., eds. Virus Taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses. Seventh Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. Academic Press; 2000.) Dentro de cada familia, las subdivisiones denominadas géneros se basan generalmente en diferencias biológicas, genómicas, fisicoquímicas o serológicas. Los criterios utilizados para definir los géneros varían de familia a familia. Los nombres de género llevan el sufijo virus. En varias familias (Herpesviridae, Paramyxoviridae, Parvoviridae, Poxviridae, Reoviridae, Retroviridae) se ha definido una agrupación más grande llamada subfamilias, que refleja la complejidad de las relaciones entre los virus miembros. Las órdenes de virus se pueden usar a fin de agrupar familias de virus que comparten características comunes. Por ejemplo, el orden Mononegavirales abarca las familias Bornaviridae, Filoviridae, Paramyxoviridae y Rhabdoviridae. Hasta 2017, el Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus (International Committee on Taxonomy of Viruses) había organizado a más de 4 400 especies de virus en 122 familias y 735 géneros. Las propiedades de las principales familias de virus animales que contienen miembros importantes en enfermedades en seres humanos se resumen en el cuadro 29–1. Se explican brevemente a continuación en el orden que se muestra en el cuadro 29–1 y se consideran con mayor detalle en los capítulos que siguen. Estudio de las familias de virus que contienen ADN A. Parvoviridae Los parvovirus (del latín parvus que significa pequeño) son virus muy pequeños con un tamaño de partícula de aproximadamente 18–26 nm. Las partículas tienen simetría cúbica, con 32 capsómeros, pero no tienen envoltura. El genoma es lineal, el ADN monocatenario, con un tamaño promedio Downloaded 2024212 3:43 sólo P Your IP is 200.3.145.12 de 5 kb. La replicación ocurre en células en división activa; el ensamblaje de la cápside tiene lugar en el núcleo de la célula infectada. El parvovirus Page 6 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, del ser humano B19 se replica en células eritroides inmaduras y causa varias consecuencias adversas, entre ellas crisis aplásicas, eritrema infeccioso y ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility muerte fetal (véase capítulo 31). Estudio de las familias de virus que contienen ADN A. Parvoviridae Universidad Pontificia Bolivariana Access Provided by: Los parvovirus (del latín parvus que significa pequeño) son virus muy pequeños con un tamaño de partícula de aproximadamente 18–26 nm. Las partículas tienen simetría cúbica, con 32 capsómeros, pero no tienen envoltura. El genoma es lineal, el ADN monocatenario, con un tamaño promedio de 5 kb. La replicación ocurre sólo en células en división activa; el ensamblaje de la cápside tiene lugar en el núcleo de la célula infectada. El parvovirus del ser humano B19 se replica en células eritroides inmaduras y causa varias consecuencias adversas, entre ellas crisis aplásicas, eritrema infeccioso y muerte fetal (véase capítulo 31). B. Anelloviridae Los anelovirus (del latín anello que significa anillo) son viriones pequeños (~30 nm de diámetro), icosaédricos que carecen de una envoltura. El genoma viral es de sentido negativo, circular, de ADN monocatenario, de 2–4 kb de tamaño. Los anelovirus incluyen los virus torque teno y se distribuyen globalmente en la población humana y en muchas especies animales. No se han comprobado asociaciones específicas de enfermedades. C. Polyomaviridae Los poliomavirus son virus pequeños (45 nm), no envueltos, termoestables, resistentes a la solubilización y que exhiben simetría cúbica, con 72 capsómeros. El nombre deriva del griego poly (muchos) y –oma (tumor) y se refiere a la capacidad de algunos de estos virus para producir tumores en hospederos infectados. El genoma es circular, con ADN bicatenario, de aproximadamente 5 kb de tamaño. Estos agentes tienen un ciclo de crecimiento lento, estimulan la síntesis de ADN celular y se replican dentro del núcleo. Los poliomavirus más conocidos en seres humanos son el virus JC, el agente causante de la leucoencefalopatía multifocal progresiva; el virus BK, asociado con nefropatía en receptores de trasplante, y el virus de células de Merkel, que se encuentra asociado con la mayoría de los carcinomas de piel de células de Merkel. SV40, un virus de primate, también puede infectar a los seres humanos. La mayoría de las especies animales albergan infecciones crónicas con uno o más poliomavirus (véase capítulo 43). D. Papillomaviridae Los papilomavirus son similares a los poliomavirus en algunos aspectos, pero con un genoma más grande (8 kb) y un tamaño de partícula (55–60 nm). El nombre hace referencia al vocablo latino papilla (pezón) y al término griego oma (tumor) y describe lesiones similares a verrugas producidas por estas infecciones virales. Hay muchos tipos de virus del papiloma humano, y ciertos tipos de alto riesgo son agentes causantes de cánceres genitales en los seres humanos (véase capítulo 43). E. Adenoviridae Los adenovirus (del latín adenos que significa glándula) son virus no envueltos de tamaño mediano (70–90 nm) que exhiben simetría cúbica, con picos de fibra que sobresalen de los capsómeros favoreciendo la unión al hospedero. El genoma es lineal, de ADN bicatenario, con un tamaño de 26–48 kb. La replicación se produce en el núcleo. Los patrones complejos de empalme producen ARNm. Al menos 67 tipos infectan a los seres humanos, especialmente en las membranas mucosas, y algunos tipos pueden persistir en el tejido linfoide. Los adenovirus pueden causar enfermedades respiratorias agudas, conjuntivitis y gastroenteritis. Algunos adenovirus de los seres humanos pueden inducir tumores en hámsters recién nacidos. Muchos serotipos infectan a los animales (véanse capítulos 32 y 43). F. Hepadnaviridae Los hepadnavirus (del latín hepa que significa hígado) son virus pequeños (40–48 nm) envueltos que contienen moléculas de ADN circulares, parcialmente bicatenarias, que tienen un tamaño de aproximadamente 3.2 kbp. La replicación implica la reparación de la brecha monocatenaria en el ADN, la transcripción de ARN y la transcripción inversa de ARN, produciendo ADN genómico. El virus consiste en una cápsula icosaédrica del nucleosoma de 27 nm dentro de una envoltura, estrechamente adherida, que contiene lípidos y el antígeno de superficie viral. La proteína de la superficie se produce en exceso de manera característica, durante la replicación del virus, que tiene lugar en el hígado y se vierte en el torrente sanguíneo. Los hepadnavirus como el virus de la hepatitis B pueden causar hepatitis aguda y crónica; las infecciones persistentes se asocian con un alto riesgo de desarrollar cáncer de hígado. Se conocen tipos virales que infectan a los mamíferos y a los patos (véase capítulo 35). G. Herpesviridae Los herpesvirus son una familia de virus grandes de 150–200 nm de diámetro. El nombre hace referencia al término latino herpes (invadir), que describe la naturaleza invasiva de las lesiones cutáneas causadas por estos virus. La nucleocápside tiene un diámetro de 100 nm, con simetría cúbica y 162 capsómeros, rodeada por una envoltura que contiene lípidos. El genoma es lineal, de ADN bicatenario, con un tamaño de 120–240 kb. Las infecciones latentes pueden todaIPlaisvida del hospedero, generalmente en células gangliales o linfoblastoides. Los herpesvirus en seres Downloaded 2024212 3:43durar P Your 200.3.145.12 Page 7 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus,orales y genitales), virus varicela zóster (varicela y culebrilla), citomegalovirus, virus de humanos incluyen herpes simple tipos 1 y 2 (lesiones Epstein ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Barr (mononucleosis infecciosa y asociación con neoplasia humanos), herpesvirus humanos 6 y 7 (célula T linfotrópica) y herpesvirus humano 8 (asociado con sarcoma de Kaposi). Otros herpesvirus ocurren en muchos animales (véanse los capítulos 33 y 43). G. Herpesviridae Universidad Pontificia Bolivariana Access Provided by: Los herpesvirus son una familia de virus grandes de 150–200 nm de diámetro. El nombre hace referencia al término latino herpes (invadir), que describe la naturaleza invasiva de las lesiones cutáneas causadas por estos virus. La nucleocápside tiene un diámetro de 100 nm, con simetría cúbica y 162 capsómeros, rodeada por una envoltura que contiene lípidos. El genoma es lineal, de ADN bicatenario, con un tamaño de 120–240 kb. Las infecciones latentes pueden durar toda la vida del hospedero, generalmente en células gangliales o linfoblastoides. Los herpesvirus en seres humanos incluyen herpes simple tipos 1 y 2 (lesiones orales y genitales), virus varicela zóster (varicela y culebrilla), citomegalovirus, virus de Epstein Barr (mononucleosis infecciosa y asociación con neoplasia humanos), herpesvirus humanos 6 y 7 (célula T linfotrópica) y herpesvirus humano 8 (asociado con sarcoma de Kaposi). Otros herpesvirus ocurren en muchos animales (véanse los capítulos 33 y 43). H. Poxviridae Los poxvirus son virus grandes con forma de ladrillo u ovoides de 220–450 nm de largo × 140–260 nm de ancho × 140–260 nm de espesor. La estructura de la partícula es compleja, con una envoltura que contiene lípidos. El nombre deriva del término anglosajón pokkes, que significa bolsa, en referencia a sus características lesiones cutáneas vesiculares. El genoma es lineal, covalentemente cerrado, con ADN bicatenario, con un tamaño de 130–375 kb. Las partículas de poxvirus contienen aproximadamente 100 proteínas, incluidas muchas con actividades enzimáticas, como un ARN polimerasa dependiente de ADN. La replicación ocurre enteramente dentro del citoplasma celular. Algunos son patógenos para los seres humanos (viruela, vaccinia, molusco contagioso); otros que son patógenos para los animales pueden infectar a los seres humanos (viruela vacuna, viruela de los simios) (véase capítulo 34). Estudio de virus que contienen ARN A. Picornaviridae Los picornavirus son virus pequeños (28–30 nm) resistentes al éter que exhiben simetría cúbica. El genoma de su ARN es monocatenario y tiene un sentido positivo (es decir, puede servir como un ARNm) y tiene un tamaño de 7.2 a 8.4 kb. Los grupos que infectan a los seres humanos son enterovirus (poliovirus, coxsackievirus, echovirus, parecovirus y rinovirus [más de 100 serotipos que causan resfriados comunes]) y hepatovirus (hepatitis A). Los rinovirus son ácidos lábiles y tienen una alta densidad; otros enterovirus son generalmente estables al ácido y tienen una densidad más baja. Los picornavirus que infectan a los animales incluyen la enfermedad de pies y boca del ganado y la encefalomiocarditis de roedores (véase capítulo 36). B. Astroviridae Los astrovirus son similares en tamaño a los picornavirus (28–30 nm), pero las partículas muestran un contorno distintivo en forma de estrella en sus superficies. El genoma es lineal, de sentido positivo, ARN monocatenario, con un tamaño de 6.8 a 7 kb. Estos agentes están asociados con gastroenteritis en los seres humanos y con enfermedades neurológicas en algunos animales (véase capítulo 37). C. Caliciviridae Los calicivirus son similares a los picornavirus, pero son un poco más grandes (27–40 nm). Las partículas parecen tener depresiones en forma de copa en sus superficies. El genoma es un ARN de sentido positivo monocatenario, con un tamaño de 7.3–8.3 kb; el virión no tiene envoltura. Los patógenos importantes en seres humanos son los norovirus (p. ej., virus de Norwalk), la causa de la gastroenteritis aguda epidémica. Otros agentes infectan a los gatos y los leones marinos, así como a los primates (véase el capítulo 37). D. Hepeviridae Los hepevirus son similares a los calicivirus. Las partículas son pequeñas (32–34 nm) y resistentes al éter. El genoma es un ARN de sentido positivo, monocatenario, de 7.2 kb de tamaño. Carece de una proteína genómica de unión (VPg, genomelinked protein). El virus de la hepatitis E de los seres humanos pertenece a este grupo (véase capítulo 35). E. Picobirnaviridae Los picobirnavirus son virus pequeños (35–40 nm) no envueltos con estructura icosaédrica. El genoma es lineal, bicatenario, ARN segmentado (bipartito) (dos segmentos), totalizando aproximadamente 4 kb. Las asociaciones con enfermedades que afectan a seres humanos continúan sin esclarecerse. F. Reoviridae Downloaded 2024212 P Your IP is 200.3.145.12 Los reovirus son virus no 3:43 envueltos, resistentes al éter, de tamaño mediano (60–80 nm) que tienen simetría icosaédrica. Las partículas tienen dos o Page 8 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, tres capas de proteínas con canales que se extienden desde la superficie hasta el centro; proyecciones cortas que se extienden desde la superficie del ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility virión. El genoma es lineal, bicatenario, ARN segmentado (10–12 segmentos), con un tamaño total de 18–30 kbp. Los segmentos de ARN individuales varían en tamaño desde 200 hasta 3 000 pb. La replicación ocurre en el citoplasma; el reordenamiento del segmento del genoma se produce Los picobirnavirus son virus pequeños (35–40 nm) no envueltos con estructura icosaédrica. El genoma es lineal, bicatenario, ARN segmentado Universidad Pontificia Bolivariana (bipartito) (dos segmentos), totalizando aproximadamente 4 kb. Las asociaciones con enfermedades que afectan a seres humanos continúan sin esclarecerse. Access Provided by: F. Reoviridae Los reovirus son virus no envueltos, resistentes al éter, de tamaño mediano (60–80 nm) que tienen simetría icosaédrica. Las partículas tienen dos o tres capas de proteínas con canales que se extienden desde la superficie hasta el centro; proyecciones cortas que se extienden desde la superficie del virión. El genoma es lineal, bicatenario, ARN segmentado (10–12 segmentos), con un tamaño total de 18–30 kbp. Los segmentos de ARN individuales varían en tamaño desde 200 hasta 3 000 pb. La replicación ocurre en el citoplasma; el reordenamiento del segmento del genoma se produce fácilmente. Los reovirus de los seres humanos incluyen los rotavirus, que tienen una apariencia distintiva en forma de rueda y causan gastroenteritis. Los reovirus antigénicamente similares infectan a muchos animales. El género Coltivirus incluye el virus de la fiebre de la garrapata de Colorado en seres humanos (véase capítulo 37). G. Arbovirus y virus transmitidos por roedores Los arbovirus y los virus transmitidos por roedores son agrupaciones ecológicas (no una familia de virus) de virus con diversas propiedades físicas y químicas. Los arbovirus (hay más de 350 de ellos) tienen un ciclo complejo que involucra a artrópodos como vectores, que transmiten los virus a los hospederos vertebrados a través de su mordedura. La replicación viral no parece dañar al artrópodo infectado. Los arbovirus infectan a los seres humanos, mamíferos, aves y reptiles, y utilizan a mosquitos y garrapatas como vectores. Los patógenos en los seres humanos incluyen el dengue, la fiebre amarilla, la fiebre del Nilo Occidental y los virus de la encefalitis. Los virus transmitidos por roedores establecen infecciones persistentes en los roedores y se transmiten sin un artrópodo vector. Las enfermedades en seres humanos incluyen infecciones por hantavirus y fiebre de Lassa. Los virus en estas agrupaciones ecológicas pertenecen a varias familias de virus, incluyendo arenaviridae, bunyaviridae, flaviviridae, reoviridae, rhabdoviridae y togaviridae (véase capítulo 38). H. Togaviridae Muchos arbovirus que son los principales patógenos humanos, llamados alfavirus, así como el virus de la rubeola, pertenecen a este grupo. Tienen una envoltura que contiene lípidos y son sensibles al éter, y su genoma es ARN monocatenario, de sentido positivo, con un tamaño de 9.7–11.8 kb. El virión envuelto mide 65–70 nm. Las partículas del virus maduran al brotar de las membranas de la célula hospedera. Un ejemplo es el virus de la encefalitis equina oriental. El virus de la rubeola no tiene un artrópodo vector (véanse capítulos 38 y 40). I. Flaviviridae Los flavivirus son virus envueltos, de 40–60 nm de diámetro, que contienen ARN monocatenario, de sentido positivo. Los tamaños del genoma varían de 9.5 a 12 kb. Los viriones maduros se acumulan dentro de las cisternas del retículo endoplásmico. Este grupo de arbovirus incluye virus de fiebre amarilla y virus del dengue. La mayoría de los miembros son transmitidos por artrópodos succionadores de sangre. El virus de la hepatitis C es un flavivirus sin vector conocido (véanse capítulos 35 y 38). J. Arenaviridae Los arenavirus son virus envueltos, pleomórficos que varían en tamaño de 60 a 300 nm (media, 110–130 nm). El genoma es un ARN segmentado, circular, monocatenario, de sentido negativo y en ambos sentidos, con un tamaño total de 10–14 kb. La replicación ocurre en el citoplasma con el ensamblaje a través de brotes en la membrana plasmática. Los viriones incorporan ribosomas de la célula hospedera durante la maduración, lo cual les da a las partículas una apariencia “arenosa”. La mayoría de los miembros de esta familia son exclusivos de la América tropical (es decir, el complejo Tacaribe). Los arenavirus patógenos de los seres humanos causan infecciones crónicas en los roedores. El virus de la fiebre de Lassa en África es un ejemplo. Estos virus requieren de condiciones máximas de contención en el laboratorio (véase capítulo 38). K. Coronaviridae Los coronavirus son partículas envueltas de 120 a 160 nm que contienen un genoma no segmentado de ARN monocatenario, de sentido positivo, de 27–32 kb de tamaño. Los coronavirus se asemejan a los ortomixovirus, pero tienen proyecciones de superficie en forma de pétalo dispuestas en una franja, similar a una corona solar. Las nucleocápsides del coronavirus se desarrollan en el citoplasma y maduran al brotar en vesículas citoplásmicas. Estos virus tienen rangos estrechos de hospederos. Clásicamente, los coronavirus en seres humanos causan enfermedades de leves a agudas de las vías respiratorias superiores (“resfriados”), pero los coronavirus descubiertos más recientemente causan el síndrome respiratorio agudo severo (SARS, severe acute respiratory syndrome) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS, Middle East respiratory syndrome). Los torovirus, que causan gastroenteritis, forman un género distinto. Los coronavirus de los animales establecen fácilmente infecciones persistentes, y entre ellos se encuentran el2024212 virus de la hepatitis del ratón y el virus de la bronquitis infecciosa aviar (véase capítulo 41). Downloaded 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility L. Retroviridae Page 9 / 33 Los retrovirus son virus envueltos esféricos (de 80–110 nm de diámetro) cuyo genoma contiene dos copias de ARN de cadena simple, de sentido 27–32 kb de tamaño. Los coronavirus se asemejan a los ortomixovirus, pero tienen proyecciones de superficie en forma de pétalo dispuestas en una Universidad Pontificia Bolivariana franja, similar a una corona solar. Las nucleocápsides del coronavirus se desarrollan en el citoplasma y maduran al brotar en vesículas citoplásmicas. Access Provided by: Estos virus tienen rangos estrechos de hospederos. Clásicamente, los coronavirus en seres humanos causan enfermedades de leves a agudas de las vías respiratorias superiores (“resfriados”), pero los coronavirus descubiertos más recientemente causan el síndrome respiratorio agudo severo (SARS, severe acute respiratory syndrome) y el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS, Middle East respiratory syndrome). Los torovirus, que causan gastroenteritis, forman un género distinto. Los coronavirus de los animales establecen fácilmente infecciones persistentes, y entre ellos se encuentran el virus de la hepatitis del ratón y el virus de la bronquitis infecciosa aviar (véase capítulo 41). L. Retroviridae Los retrovirus son virus envueltos esféricos (de 80–110 nm de diámetro) cuyo genoma contiene dos copias de ARN de cadena simple, de sentido positivo y lineal. Cada monómero ARN tiene un tamaño de 7–11 kb. Las partículas contienen una nucleocápside helicoidal dentro de una cápside icosaédrica. La replicación es única; el virión contiene una enzima transcriptasa inversa que produce una copia de ADN del genoma de ARN. Este ADN se hace circularizado e integrado en el ADN cromosómico del hospedero. Luego, el virus se replica a partir de la copia de ADN “provirus” integrada. El ensamblaje del virión se produce por el brote de las membranas plasmáticas. Los hospederos permanecen infectados crónicamente. Los retrovirus están ampliamente distribuidos; también hay provirus endógenos, resultantes de infecciones antiguas de células germinales transmitidas como genes heredados en la mayoría de las especies. Los virus de la leucemia y el sarcoma de animales y seres humanos (véase capítulo 43), virus espumosos de primates, y lentivirus (virus de inmunodeficiencia humana; visna de las ovejas) (véanse capítulos 42 y 44) están incluidos en este grupo. Los retrovirus causan el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida) (véase capítulo 44) y hacen posible la identificación de oncogenes celulares (véase capítulo 43). M. Orthomyxoviridae Los ortomixovirus son virus envueltos de tamaño mediano, de 80–120 nm que exhiben simetría helicoidal. Las partículas son redondas o filamentosas, con proyecciones de superficie que contienen hemaglutinina o actividad neuraminidasa. El genoma es lineal, segmentado, de sentido negativo, ARN monocatenario, con un tamaño total de 10–13.6 kb. Los segmentos van desde 890–2 350 nucleótidos cada uno. El virus madura al brotar en la membrana celular. Entre los ortomixovirus se encuentran el virus de influenza que infectan a seres humanos o animales. La naturaleza segmentada del genoma viral permite una reestructuración genética cuando dos virus de influenza infectan la misma célula, lo que presumiblemente fomenta la alta tasa de variación natural entre los virus de influenza. Se cree que la redistribución viral y la transmisión de otras especies explican la aparición de nuevas cepas pandémicas en seres humanos de virus de influenza A (véase capítulo 39). N. Bunyaviridae Los bunyavirus son partículas envueltas esféricas o pleomorfas, de 80–120 nm. El genoma está formado por un ARN de segmentación triple, monocatenario, de sentido negativo o ambisentido, de 11–19 kb de tamaño total. Las partículas de virión contienen tres nucleocápsides circulares simétricas helicoidales de aproximadamente 2.5 nm de diámetro y 200–3 000 nm de longitud. La replicación se produce en el citoplasma, y se adquiere una envoltura que brota en el aparato de Golgi. La mayoría de estos virus se transmiten a los vertebrados a través de artrópodos (arbovirus). Los hantavirus se transmiten no por artrópodos sino por roedores persistentemente infectados a través de aerosoles de excretas contaminadas. Provocan fiebres hemorrágicas y nefropatías, así como un síndrome pulmonar grave (véase capítulo 38). O. Bornaviridae Los bornavirus son virus envueltos, esféricos (70–130 nm). El genoma es un ARN lineal, monocatenario, no segmentado, de sentido negativo, de 8.5– 10.5 kb de tamaño. Único entre los virus de ARN de sentido negativo no segmentados, la replicación y la transcripción del genoma viral ocurren en el núcleo. El virus de la enfermedad de Borna es neurotrópico en animales; no se ha demostrado una asociación establecida con trastornos neuropsiquiátricos en seres humanos (véase capítulo 42). P. Rhabdoviridae Los rabdovirus son viriones envueltos que se asemejan a una bala, planas en un extremo y redondas en el otro, que miden aproximadamente 75 × 180 nm. La envoltura tiene espículas de 10 nm. El genoma es un ARN lineal, monocatenario, no segmentado, de sentido negativo, con un tamaño de 11–15 kb. Las partículas se forman brotando de la membrana celular. Los virus tienen amplios rangos de hospedero. El virus de la rabia es un miembro de este grupo (véase capítulo 42). Q. Paramyxoviridae Los paramixovirus son similares a los ortomixovirus, pero son más grandes (150–300 nm). Las partículas son pleomórficas. La nucleocápside interna mide 13–18 nm, y el ARN lineal, no segmentado y de sentido negativo tiene un tamaño de 16–20 kb. Tanto la nucleocápside como la Downloaded 2024212 3:43 Pmonocatenario, Your IP is 200.3.145.12 Page CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus,que infectan a los seres humanos incluyen las paperas, el sarampión, la parainfluenza, hemaglutinina se forman en el citoplasma. Aquellos el 10 / 33 ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility metapneumovirus y los virus sincitiales respiratorios. Estos virus tienen rangos de hospedero estrechos. A diferencia de los virus de la influenza, los paramixovirus son genéticamente estables (véase capítulo 40). kb. Las partículas se forman brotando de la membrana celular. Los virus tienen amplios rangos de hospedero. El virus de la rabia es un miembro de Universidad Pontificia Bolivariana este grupo (véase capítulo 42). Access Provided by: Q. Paramyxoviridae Los paramixovirus son similares a los ortomixovirus, pero son más grandes (150–300 nm). Las partículas son pleomórficas. La nucleocápside interna mide 13–18 nm, y el ARN lineal, monocatenario, no segmentado y de sentido negativo tiene un tamaño de 16–20 kb. Tanto la nucleocápside como la hemaglutinina se forman en el citoplasma. Aquellos que infectan a los seres humanos incluyen las paperas, el sarampión, la parainfluenza, el metapneumovirus y los virus sincitiales respiratorios. Estos virus tienen rangos de hospedero estrechos. A diferencia de los virus de la influenza, los paramixovirus son genéticamente estables (véase capítulo 40). R. Filoviridae Los filovirus son virus envueltos, pleomórficos que pueden parecer muy largos y en forma de hilo. Normalmente tienen 80 nm de ancho y aproximadamente 1 000 nm de largo. La envoltura contiene peplómeros grandes. El genoma es un ARN lineal, de sentido negativo, monocatenario, con un tamaño de 18–19 kb. Los virus de Marburg y ébola causan fiebre hemorrágica severa en África. Estos virus requieren condiciones de contención máximas (Nivel de Bioseguridad 4) para su manejo (véase capítulo 38). S. Virus emergentes Con mayor frecuencia están siendo descubiertos nuevos virus; la mayoría pertenecen a familias existentes, pero rara vez los agentes no son clasificables. Algunos de estos están asociados con enfermedades en seres humanos, mientras que muchos afectan a otras especies (véase capítulo 48). T. Viroides Los viroides son pequeños agentes infecciosos que causan enfermedades en las plantas. Los viroides son agentes que no se ajustan a la definición de los virus clásicos. Son moléculas de ácido nucleico sin una cubierta proteica. Los viroides de la planta son moléculas de ARN circulares cerradas covalentemente, monocatenario, que constan de aproximadamente 360 nucleótidos y con una estructura similar a una barra de pares de bases. Los viroides se replican por un mecanismo completamente novedoso. Su ARN viroide no codifica ningún producto proteico; las devastadoras enfermedades de las plantas inducidas por los viroides ocurren por un mecanismo desconocido. El virus de la hepatitis D en los seres humanos tiene propiedades similares a las de los viroides. U. Priones Los priones son partículas infecciosas compuestas únicamente de proteínas sin ácido nucleico detectable. Son altamente resistentes a la inactivación por el calor, el formaldehído y la luz ultravioleta que desactiva a los virus. La proteína priónica infecciosa está mal plegada y puede cambiar la conformación de la proteína priónica nativa que está codificada por un solo gen celular. Las enfermedades priónicas, llamadas “encefalopatías espongiformes transmisibles”, incluyen la tembladera en las ovejas, la enfermedad de las vacas locas en el ganado, y la enfermedad de Kuru y CreutzfeldtJakob, en los seres humanos (véase capítulo 42). PRINCIPIOS DE LA ESTRUCTURA DEL VIRUS Los virus tienen muchas formas y tamaños. La información estructural es necesaria para la clasificación de virus y a fin de establecer las relaciones estructurafunción de las proteínas virales. Las características estructurales particulares de cada familia de virus están determinadas por las funciones del virión: morfogénesis y liberación de células infectadas; transmisión a nuevos hospederos, y la fijación, penetración y destrucción del revestimiento de las nuevas células infectadas. El conocimiento de la estructura del virus fomenta nuestra comprensión de los mecanismos de ciertos procesos, como la interacción de las partículas del virus con los receptores de la superficie celular y los anticuerpos neutralizantes. También puede llevar al diseño racional de fármacos antivirales capaces de bloquear la unión viral, la destrucción del revestimiento o el ensamblaje en células susceptibles. Tipos de simetría de las partículas virales La microscopia electrónica, la microscopia crioelectrónica y las técnicas de difracción de rayos X han permitido resolver diferencias sutiles en la morfología básica de los virus. El estudio de la simetría viral mediante microscopia electrónica estándar requiere el uso de tinciones de metales pesados (p. ej., fosfotungstato de potasio) a fin de enfatizar la estructura de la superficie. El metal pesado se absorbe a las partículas de virus y resalta la estructura de la superficie de los virus en virtud de la “tinción negativa”. El nivel típico de resolución es de 3–4 nm. (El tamaño de una doble hélice de ADN es de 2 nm.) Sin embargo, los métodos convencionales de preparación de muestras, a menudo causan distorsiones y cambios en la morfología de Downloaded 3:43 crioelectrónica P Your IP is 200.3.145.12 las partículas.2024212 La microscopia utiliza muestras de virus rápidamente congeladas en hielo vítreo, en las que se conservan características Page 11 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, estructurales sutiles y se evita el uso de tintes negativos. La información estructural tridimensional se puede obtener mediante el uso de ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility procedimientos de procesamiento de imágenes computarizadas. Los ejemplos de reconstrucciones de imágenes de partículas de virus se muestran en los siguientes capítulos (véanse capítulos 32 y 37). Universidad Pontificia Bolivariana La microscopia electrónica, la microscopia crioelectrónica y las técnicas de difracción de rayos X han permitido resolver diferencias sutiles en la Access by: morfología básica de los virus. El estudio de la simetría viral mediante microscopia electrónica estándar requiere el uso deProvided tinciones de metales pesados (p. ej., fosfotungstato de potasio) a fin de enfatizar la estructura de la superficie. El metal pesado se absorbe a las partículas de virus y resalta la estructura de la superficie de los virus en virtud de la “tinción negativa”. El nivel típico de resolución es de 3–4 nm. (El tamaño de una doble hélice de ADN es de 2 nm.) Sin embargo, los métodos convencionales de preparación de muestras, a menudo causan distorsiones y cambios en la morfología de las partículas. La microscopia crioelectrónica utiliza muestras de virus rápidamente congeladas en hielo vítreo, en las que se conservan características estructurales sutiles y se evita el uso de tintes negativos. La información estructural tridimensional se puede obtener mediante el uso de procedimientos de procesamiento de imágenes computarizadas. Los ejemplos de reconstrucciones de imágenes de partículas de virus se muestran en los siguientes capítulos (véanse capítulos 32 y 37). La cristalografía de rayos X puede proporcionar información de resolución atómica, generalmente a un nivel de 0.2–0.3 nm. La muestra debe ser cristalina, y esto sólo se ha logrado con pequeños virus, no envueltos. Sin embargo, es posible obtener información estructural de alta resolución en subestructuras bien definidas preparadas a partir de virus más complejos. La economía genética requiere que una estructura viral esté formada por muchas moléculas idénticas de una o unas pocas proteínas. La arquitectura viral se puede agrupar en tres tipos según la estructuración de subunidades morfológicas: 1) simetría cúbica (p. ej., adenovirus), 2) simetría helicoidal (p. ej., ortomixovirus) y 3) estructuras complejas (p. ej., poxvirus). A. Simetría cúbica Toda simetría cúbica observada con virus animales es de patrón icosaédrico, la estructuración más eficiente para las subunidades en una vaina cerrada. El icosaedro tiene 20 caras (cada una de ellas un triángulo equilátero), 12 vértices y ejes de simetría rotacional que son quíntuples, triples y dobles. Las unidades de vértice tienen cinco vecinos (pentavalente), y todas las demás tienen seis (hexavalente). Hay 60 subunidades idénticas en la superficie de un icosaedro. A fin de construir un tamaño de partícula adecuado para encapsidar genomas virales, las vainas virales a menudo se componen de múltiplos de 60 unidades estructurales. Las estructuras de la cápside más grandes se forman en algunos casos para adaptarse al tamaño del genoma viral con la asociación de subunidades de proteínas adicionales. La mayoría de los virus que tienen simetría icosaédrica, no tienen una forma icosaédrica, más bien, el aspecto físico de la partícula es esférico. El ácido nucleico viral se condensa dentro de las partículas isométricas; las proteínas del centro codificadas por virus (o, en el caso de los poliomavirus y los virus de papiloma, las histonas celulares) están involucradas en la condensación del ácido nucleico en una forma adecuada para el empaquetamiento. Las “secuencias de empaquetamiento” en el ácido nucleico viral están involucradas en el ensamblaje en partículas de virus. Hay restricciones de tamaño en las moléculas de ácido nucleico que pueden empaquetarse en una cápside icosaédrica dada. Las cápsides icosaédricas se forman independientemente del ácido nucleico. La mayoría de las preparaciones de virus isométricos contienen algunas partículas “vacías” desprovistas de ácido nucleico viral. La expresión de proteínas de la cápside a partir de genes clonados, a menudo da como resultado un autoensamblaje y la formación de “partículas similares a virus” vacías. Tanto los grupos virales de ADN como los de ARN exhiben ejemplos de simetría cúbica. B. Simetría helicoidal En los casos de simetría helicoidal, las subunidades de proteínas se unen de forma periódica al ácido nucleico viral y lo enrollan en una hélice. El complejo filamentoso viral de ácido nucleicoproteína (nucleocápside) se enrolla luego dentro de una envoltura que contiene lípidos. Por tanto, como no es el caso de las estructuras icosaédricas, existe una interacción regular y periódica entre la proteína de la cápside y el ácido nucleico en los virus con simetría helicoidal. No es posible que se formen partículas helicoidales “vacías”. Todos los ejemplos conocidos de virus animales con simetría helicoidal contienen genomas de ARN y, con la excepción de los rabdovirus, tienen nucleocápsides flexibles que se enrollan en una bola dentro de envolturas (véanse figs. 29–1B, 29–2 y 42–1). C. Estructuras complejas Algunas partículas de virus no presentan simetría cúbica o helicoidal simple, sino que tienen una estructura más complicada. Por ejemplo, los poxvirus tienen forma de ladrillo, con crestas en la superficie externa, y un núcleo y cuerpos laterales en su interior (véanse figs. 29–2 y 34–1). Medición de los tamaños de virus El tamaño pequeño y la capacidad de pasar a través de filtros que retienen las bacterias, son atributos clásicos de los virus. Sin embargo, debido a que algunas bacterias pueden3:43 ser más pequeñas que los virus más grandes, la capacidad de filtrado no se considera como una característica única de los Downloaded 2024212 P Your IP is 200.3.145.12 virus. Page 12 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility La observación directa en el microscopio electrónico es el método más utilizado a la hora de estimar el tamaño de partícula. Los virus pueden visualizarse en preparaciones a partir de extractos de tejidos y en secciones ultrafinas de células infectadas. Otro método que puede utilizarse es la poxvirus tienen forma de ladrillo, con crestas en la superficie externa, y un núcleo y cuerpos laterales en su interior (véanse figs. 29–2 y 34–1). Universidad Pontificia Bolivariana Medición de los tamaños de virus Access Provided by: El tamaño pequeño y la capacidad de pasar a través de filtros que retienen las bacterias, son atributos clásicos de los virus. Sin embargo, debido a que algunas bacterias pueden ser más pequeñas que los virus más grandes, la capacidad de filtrado no se considera como una característica única de los virus. La observación directa en el microscopio electrónico es el método más utilizado a la hora de estimar el tamaño de partícula. Los virus pueden visualizarse en preparaciones a partir de extractos de tejidos y en secciones ultrafinas de células infectadas. Otro método que puede utilizarse es la sedimentación en la ultracentrífuga. La relación entre el tamaño y la forma de una partícula y su velocidad de sedimentación permite la determinación de la densidad de la partícula. A. Mediciones comparativas Los virus varían en diámetro desde aproximadamente 20 a 300 nm (véase cuadro 29–1). Para fines de comparación, deben recordarse los siguientes datos: 1) Las especies de Staphylococcus tienen un diámetro de aproximadamente 1 000 nm (1 μm). 2) Los virus bacterianos (bacteriófagos) varían en tamaño (10–100 nm). Algunos son esféricos o hexagonales y tienen colas cortas o largas. 3) Las moléculas proteicas representativas varían en diámetro desde la albúmina sérica (5 nm) y la globulina (7 nm), hasta ciertas hemocianinas (23 nm). 4) Los ribosomas eucariotas tienen un tamaño de aproximadamente 25–30 nm, y las mitocondrias son mucho más grandes (1–10 μm). 5) Los eritrocitos tienen un diámetro de aproximadamente 6–8 μm. 6) El ancho de un cabello humano es de unos 100 μm. Los tamaños relativos y la morfología de varias familias de virus se muestran en la figura 29–2. Las partículas con una diferencia de diámetro doble tienen una diferencia de volumen ocho veces mayor. Por tanto, la masa de un poxvirus es aproximadamente 1 000 veces mayor que la de la partícula de poliovirus, y la masa de una pequeña bacteria es 50 000 veces mayor respecto a esta. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LOS VIRUS Proteína viral Las proteínas estructurales de los virus tienen varias funciones importantes. Su principal objetivo es facilitar la transferencia del ácido nucleico viral de una célula hospedera a otra. Sirven para proteger el genoma viral contra la inactivación por las nucleasas, participar en la unión de la partícula del virus a una célula susceptible y proporcionar la simetría estructural de la partícula del virus. Las proteínas determinan las características antigénicas del virus. La respuesta inmune protectora del hospedero se dirige contra determinantes antigénicos de proteínas o glucoproteínas expuestas en la superficie de la partícula del virus. Algunas proteínas de la superficie también pueden mostrar actividades específicas (p. ej., la hemaglutinina del virus de la influenza aglutina a los eritrocitos). Algunos virus transportan enzimas proteicas dentro de los viriones. Las enzimas están presentes en cantidades muy pequeñas y probablemente no son importantes en la estructura de las partículas de virus; sin embargo, son esenciales para el inicio del ciclo replicativo viral cuando el virión entra en una célula hospedera. Los ejemplos incluyen un ARN polimerasa transmitido por virus con genomas de ARN de sentido negativo (p. ej., ortomixovirus y rabdovirus) que se necesitan a la hora de copiar los primeros ARNm y la transcriptasa inversa, una enzima en los retrovirus, que hace una copia de ADN del ARN viral, un paso esencial en la replicación y transformación. Al extremo, en este sentido, están los poxvirus, cuyos centros contienen un sistema transcripcional; muchas enzimas diferentes se empaquetan en partículas de poxvirus. Ácido nucleico viral Los virus contienen un solo tipo de ácido nucleico, ya sea ADN o ARN, que codifica la información genética necesaria para la replicación del virus. El genoma puede ser de cadena simple o doble, circular o lineal, y segmentado o no segmentado. El tipo de ácido nucleico, su polaridad y su tamaño son las principales características utilizadas para clasificar los virus en familias (véase cuadro 29–1). El tamaño del genoma del ADN viral varía de 3.2 kbp (hepadnavirus) a 375 kbp (poxvirus). El tamaño del genoma del ARN viral varía de aproximadamente 4 kb (picobirnavirus) a 32 kb (coronavirus). Todos los grupos virales de ADN principales en el cuadro 29–1 tienen genomas que son moléculas individuales de ADN y tienen una configuración lineal o circular. Los ARN virales existen en varias formas. El ARN puede ser una sola molécula lineal (p. ej., picornavirus). En el caso de otros virus (p. ej., ortomixovirus), el genoma consiste en varios ARN que pueden estar asociados de manera flexible dentro del virión. El ARN aislado de virus con genomas Downloaded 2024212 3:43segmentos P Your IPde is 200.3.145.12 13 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus,es infeccioso y la molécula funciona como un ARNm dentro de la célula infectada. ElPage de sentido positivo (es decir, picornavirus, togavirus) ARN aislado ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility de los virus de ARN de sentido negativo, como los rabdovirus y los ortomixovirus, no es infeccioso. Para estas familias virales, los viriones llevan una ARN polimerasa, que en la célula transcribe las moléculas de ARN genómicas en varias moléculas de ARN complementarias, cada una de las cuales aproximadamente 4 kb (picobirnavirus) a 32 kb (coronavirus). Universidad Pontificia Bolivariana Todos los grupos virales de ADN principales en el cuadro 29–1 tienen genomas que son moléculas individuales de ADN y tienen una configuración Access Provided by: lineal o circular. Los ARN virales existen en varias formas. El ARN puede ser una sola molécula lineal (p. ej., picornavirus). En el caso de otros virus (p. ej., ortomixovirus), el genoma consiste en varios segmentos de ARN que pueden estar asociados de manera flexible dentro del virión. El ARN aislado de virus con genomas de sentido positivo (es decir, picornavirus, togavirus) es infeccioso y la molécula funciona como un ARNm dentro de la célula infectada. El ARN aislado de los virus de ARN de sentido negativo, como los rabdovirus y los ortomixovirus, no es infeccioso. Para estas familias virales, los viriones llevan una ARN polimerasa, que en la célula transcribe las moléculas de ARN genómicas en varias moléculas de ARN complementarias, cada una de las cuales puede servir como una plantilla de ARNm. La secuencia y la composición de los nucleótidos de cada ácido nucleico viral son distintivas. Muchos genomas virales han sido secuenciados. Las secuencias pueden revelar relaciones genéticas entre aislamientos, incluidas relaciones inesperadas entre virus que no se cree que estén estrechamente relacionados. El número de genes en un virus se puede estimar a partir de los marcos de lectura abiertos deducidos de la secuencia de ácido nucleico. Las técnicas moleculares, como las pruebas de reacción en cadena de la polimerasa y la secuenciación de ácidos nucleicos, permiten el estudio de la transcripción del genoma viral dentro de la célula infectada, así como la comparación de la relación de los diferentes virus. El ácido nucleico viral se puede caracterizar por su contenido de GC, su perfil basado en el uso de endonucleasas de restricción, enzimas que escinden el ADN en secuencias de nucleótidos específicas y la secuencia del genoma. La comparación con las bases de datos de secuencias de ácidos nucleicos o proteínas se puede usar a la hora de clasificar los agentes virales. Envolturas lipídicas virales Varios virus diferentes contienen envolturas lipídicas como parte de su estructura. El lípido se adquiere cuando la nucleocápside viral brota a través de una membrana celular durante la maduración. El brote se produce sólo en sitios donde se han insertado proteínas específicas del virus en la membrana de la célula hospedera. Este proceso varía notablemente según la estrategia de replicación del virus y la estructura de la nucleocápside. El proceso de brote del virus de la influenza se muestra en la figura 29–3. FIGURA 29–3 Liberación del virus de la influenza por brotación de la membrana plasmática. Primero, las proteínas de la envoltura viral (hemaglutinina y neuraminidasa) se insertan en la membrana plasmática del hospedero. Luego, la nucleocápside se acerca a la superficie interna de la membrana y se une a ella. Al mismo tiempo, las proteínas virales se acumulan en el sitio y se excluyen las proteínas de la membrana del hospedero. Finalmente, las yemas de la membrana plasmática forman simultáneamente la envoltura viral y liberan el virión maduro. (Reproducido con permiso de Willey JM, Sherwood LM, Woolverton CJ. Prescott, Harley, and Klein’s Microbiology, 7th ed. McGrawHill; 2008. © McGrawHill Education.) Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Page 14 / 33 neuraminidasa) se insertan en la membrana plasmática del hospedero. Luego, la nucleocápside se acerca a la superficie interna de la membrana y se Universidad Pontificia Bolivariana une a ella. Al mismo tiempo, las proteínas virales se acumulan en el sitio y se excluyen las proteínas de la membrana del hospedero. Finalmente, las Access Provided by: yemas de la membrana plasmática forman simultáneamente la envoltura viral y liberan el virión maduro. (Reproducido con permiso de Willey JM, Sherwood LM, Woolverton CJ. Prescott, Harley, and Klein’s Microbiology, 7th ed. McGrawHill; 2008. © McGrawHill Education.) La composición de fosfolípidos de una envoltura de virión está determinada por el tipo específico de membrana celular involucrada en el proceso de brotación. Por ejemplo, los herpesvirus brotan a través de la membrana nuclear de la célula hospedera, y la composición de fosfolípidos del virus purificado refleja a los lípidos de la membrana nuclear. La adquisición de una membrana que contiene lípidos es un paso integral en la morfogénesis del virión en algunos grupos virales (véase Replicación de virus). Los virus que contienen lípidos son sensibles al tratamiento con éter y otros solventes orgánicos (véase cuadro 29–1), lo que indica que la interrupción o la pérdida de lípidos da como resultado la pérdida de infectividad. Los virus que no contienen lípidos son generalmente resistentes al éter y a los detergentes. Glucoproteínas virales Las envolturas virales contienen glucoproteínas. En contraste con los lípidos en las membranas virales, los cuales se derivan de la célula hospedera, las glucoproteínas de la envoltura están codificadas por virus. Sin embargo, los azúcares agregados a las glucoproteínas virales generalmente reflejan la célula hospedera en la que crece el virus. Las glucoproteínas de la superficie de un virus envuelto, unen la partícula del virus a una célula blanco, interactuando con un receptor celular. También están a menudo involucrados en la etapa de fusión de la membrana de la infección. Las glucoproteínas también son importantes antígenos virales. Como resultado de su posición en la superficie exterior del virión, están frecuentemente involucradas en la interacción de la partícula del virus con el anticuerpo neutralizante. La glucosilación extensa de proteínas de la superficie viral puede prevenir la neutralización efectiva de una partícula de virus por un anticuerpo específico. Las estructuras tridimensionales de las regiones expuestas externamente de algunas glucoproteínas virales se han determinado mediante cristalografía de rayos X (véase fig. 39–2). Dichos estudios proporcionan información sobre la estructura antigénica y las actividades funcionales las P glucoproteínas virales. Downloaded 2024212de 3:43 Your IP is 200.3.145.12 Page 15 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility CULTIVO Y DETECCIÓN DE VIRUS Las glucoproteínas de la superficie de un virus envuelto, unen la partícula del virus a una célula blanco, interactuando con un receptor celular. Universidad Pontificia antígenos Bolivariana También están a menudo involucrados en la etapa de fusión de la membrana de la infección. Las glucoproteínas también son importantes Access Providedde by:la partícula del virus virales. Como resultado de su posición en la superficie exterior del virión, están frecuentemente involucradas en la interacción con el anticuerpo neutralizante. La glucosilación extensa de proteínas de la superficie viral puede prevenir la neutralización efectiva de una partícula de virus por un anticuerpo específico. Las estructuras tridimensionales de las regiones expuestas externamente de algunas glucoproteínas virales se han determinado mediante cristalografía de rayos X (véase fig. 39–2). Dichos estudios proporcionan información sobre la estructura antigénica y las actividades funcionales de las glucoproteínas virales. CULTIVO Y DETECCIÓN DE VIRUS Cultivo de virus Muchos virus pueden crecer en cultivos celulares o en huevos fértiles bajo condiciones estrictamente controladas. El crecimiento del virus en animales todavía se usa para el aislamiento primario de ciertos virus, y en estudios de la patogenia de las enfermedades virales y de la oncogenia viral. Los laboratorios de diagnóstico pueden intentar recuperar los virus de muestras clínicas para establecer las causas de la enfermedad (véase capítulo 47). Los laboratorios de investigación cultivan virus como base para análisis detallados de la replicación viral y la función de las proteínas. El crecimiento de las células in vitro es fundamental para el cultivo y la caracterización de los virus. Hay tres tipos básicos de cultivos celulares. Los cultivos primarios se realizan mediante la dispersión de células (generalmente con tripsina) a partir de tejidos del hospedero recién eliminados. En general, no pueden crecer después de unos pocos pasos en el cultivo. Las líneas de células diploides son cultivos secundarios que han sufrido un cambio que permite su cultivo limitado (hasta 50 pasos) pero que conservan su patrón de cromosoma normal. Las líneas celulares continuas son cultivos capaces de un crecimiento más prolongado, quizás indefinido, que se han derivado de líneas celulares diploides o de tejidos malignos. Estos tienen números de cromosomas alterados e irregulares. El tipo de cultivo celular utilizado para el cultivo viral depende de la sensibilidad de las células a un virus en particular. A. Detección de células infectadas por virus La multiplicación de un virus se puede monitorizar de varias maneras: 1. Desarrollo de efectos citopáticos (es decir, cambios morfológicos en las células). Los tipos de efectos citopáticos inducidos por virus son: la lisis celular o la necrosis, formación de cuerpos de inclusión, formación de células gigantes y vacuolización citoplásmica (véase fig. 29–4A, B y C). 2. Aparición de una proteína codificada por virus, como la hemaglutinina del virus de la influenza. Se pueden usar antisueros específicos a fin de detectar la síntesis de proteínas virales en células infectadas. 3. Detección de ácido nucleico específico del virus. Las pruebas de base molecular, como la reacción en cadena de la polimerasa, proporcionan métodos de detección rápidos, sensibles y específicos. 4. La absorción de eritrocitos a las células infectadas, llamada hemabsorción, causada por la presencia de hemaglutinina codificada por el virus (parainfluenza, influenza) en las membranas celulares. Esta reacción se vuelve positiva antes que los cambios citopáticos sean visibles y, en algunos casos, se producen en ausencia de efectos citopáticos (véase fig. 29–4D). 5. El crecimiento viral en un huevo de pollo embrionado puede ocasionar la muerte del embrión (p. ej., virus de la encefalitis), la producción de bolsas o placas en la membrana corioalantoica (p. ej., herpes, viruela y vaccinia) o el desarrollo de hemaglutininas en los fluidos o tejidos embrionarios (p. ej., influenza). FIGURA 29–4 Efectos citopáticos producidos en monocapas de células cultivadas por diferentes virus. Los cultivos se muestran como normalmente se verían en el laboratorio, sin fijar y sin teñir (60 ×). A. Enterovirus: redondeo rápido de células que avanza hacia la destrucción completa de las células. B. Herpesvirus: áreas focales de células inflamadas y redondeadas. C. Paramixovirus: áreas focales de las células fusionadas (sincitios). D. Hemabsorción: los eritrocitos se adhieren a aquellas células en la monocapa que están infectadas por un virus, que hace que se incorpore una hemaglutinina en la membrana plasmática. Muchos virus envueltos, que maduran al brotar de las membranas citoplásmicas, producen hemabsorción. (Cortesía de I. Jack.) Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Page 16 / 33 Herpesvirus: áreas focales de células inflamadas y redondeadas. C. Paramixovirus: áreas focales de las células fusionadas (sincitios). D. Universidad Pontificia Bolivariana Hemabsorción: los eritrocitos se adhieren a aquellas células en la monocapa que están infectadas por un virus, que hace que se incorpore una Access Provided by: hemaglutinina en la membrana plasmática. Muchos virus envueltos, que maduran al brotar de las membranas citoplásmicas, producen hemabsorción. (Cortesía de I. Jack.) B. Formación de cuerpos de inclusión En el curso de la multiplicación viral dentro de las células se pueden producir estructuras específicas de virus llamadas cuerpos de inclusión. Se vuelven mucho más grandes que las partículas de virus individuales y, a menudo, tienen una afinidad por las tinciones ácidas (p. ej., eosina). Pueden estar situados en el núcleo (herpesvirus; véase fig. 33–3), en el citoplasma (poxvirus, virus de la rabia) o en ambos (virus del sarampión; véase fig. 40– 5). En muchas infecciones virales, los cuerpos de inclusión son el sitio de desarrollo de los viriones (las fábricas de virus). Las variaciones en la apariencia del material de inclusión dependen del fijador de tejido y la tinción utilizada. Cuantificación de virus A. Métodos físicos Las pruebas cuantitativas basadas en ácidos nucleicos, como la reacción en cadena de la polimerasa, pueden determinar el número de copias del genoma viral en una muestra. Se detectan genomas tanto infecciosos como no infecciosos. La variación de la secuencia del virus puede reducir la detección y cuantificación del virus por este método. Se puede estandarizar una variedad de pruebas serológicas, como los radioinmunoensayos y las pruebas inmunoabsorbentes ligadas a enzimas (véase capítulo 47) a fin de cuantificar la cantidad de virus en una muestra. Estas pruebas no distinguen las partículas infecciosas de las no infecciosas y, en ocasiones, detectan3:43 proteínas virales no se ensamblan en partículas. Downloaded 2024212 P Your IP isque 200.3.145.12 Page 17 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, Ciertos McGraw virus contienen proteína (hemaglutinina) que tiene la capacidad de aglutinar los eritrocitos de los seres humanos o algunos animales. Las ©2024 Hill. Alluna Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility pruebas de hemaglutinación proporcionan un método a fin de cuantificar las partículas infecciosas y no infecciosas de estos tipos de virus (véase capítulo 47). Las pruebas cuantitativas basadas en ácidos nucleicos, como la reacción en cadena de la polimerasa, pueden determinar el número de copias del genoma viral en una muestra. Se detectan genomas tanto infecciosos como no infecciosos. La variación de la secuencia del virus Pontificia puede reducir la Universidad Bolivariana detección y cuantificación del virus por este método. Access Provided by: Se puede estandarizar una variedad de pruebas serológicas, como los radioinmunoensayos y las pruebas inmunoabsorbentes ligadas a enzimas (véase capítulo 47) a fin de cuantificar la cantidad de virus en una muestra. Estas pruebas no distinguen las partículas infecciosas de las no infecciosas y, en ocasiones, detectan proteínas virales que no se ensamblan en partículas. Ciertos virus contienen una proteína (hemaglutinina) que tiene la capacidad de aglutinar los eritrocitos de los seres humanos o algunos animales. Las pruebas de hemaglutinación proporcionan un método a fin de cuantificar las partículas infecciosas y no infecciosas de estos tipos de virus (véase capítulo 47). Las partículas de virus se pueden contar directamente en el microscopio electrónico por comparación con una suspensión estándar de partículas de látex de tamaño pequeño similar. Sin embargo, para este procedimiento es necesaria una preparación relativamente concentrada de virus, y las partículas de virus infecciosas no pueden distinguirse de las no infecciosas. B. Métodos biológicos Las pruebas biológicas de punto final dependen de la medición de la muerte animal, la infección animal o los efectos citopáticos en el cultivo de tejidos en una serie de diluciones del virus que se está probando. El título se expresa como 50% de la dosis infecciosa (ID50, 50% infectious dose), que es el recíproco de la dilución del virus que produce la infección en 50% de las células o animales inoculados. La relación entre el número de partículas infecciosas y el número total de partículas de virus varía ampliamente, desde una unidad cercana a menos de 1 × 1 000, pero a menudo es de una por varios cientos. Las pruebas precisas requieren el uso de un gran número de réplicas. Una prueba ampliamente utilizada en el virus infeccioso es la prueba de placa, aunque sólo se puede usar para virus que crecen bien en el cultivo de tejidos. Las monocapas de células hospederas se inoculan con diluciones adecuadas de virus y, después de la absorción, se superponen con medio que contiene agar o carboximetilcelulosa a fin de evitar la propagación del virus en todo el cultivo. Después de varios días, las células inicialmente infectadas han producido un virus que se propaga sólo a las células circundantes. Múltiples ciclos de replicación y destrucción celular producen una pequeña área de infección o placa. El tiempo transcurrido desde la infección hasta el momento en que se pueden visualizar las placas para el recuento depende del ciclo de replicación del virus y puede variar desde unos pocos días (p. ej., poliovirus) hasta 2 semanas o más (p. ej., SV40). Bajo condiciones controladas, una sola placa puede surgir de una sola partícula de virus infeccioso clonal, denominada unidad de formación de placa. El efecto citopático de las células infectadas dentro de la placa se puede distinguir de las células no infectadas de la monocapa. Un método de prueba más rápido se basa en la determinación del número de células infectadas que producen un antígeno viral, como por inmunofluorescencia. Ciertos virus (p. ej., herpes y vaccinia) forman bolsas cuando se inoculan en la membrana corioalantoica de un huevo embrionado. Dichos virus pueden cuantificarse relacionando el número de bolsas contadas con la dilución viral inoculada. PURIFICACIÓN E IDENTIFICACIÓN DE VIRUS Purificación de partículas de virus El virus puro debe estar disponible a fin de que se realicen ciertos tipos de estudios sobre las propiedades y la biología molecular del agente. Para estudios de purificación, el material de partida suele ser grandes volúmenes de medio de cultivo de tejidos, fluidos corporales o células infectadas. El primer paso, frecuentemente implica la concentración de las partículas del virus por precipitación con sulfato de amonio, etanol o polietilenglicol o por ultrafiltración. La hemaglutinación y la elución se pueden usar a la hora de concentrar los ortomixovirus (véase capítulo 39). Después de la concentración, el virus puede separarse de los materiales del hospedero mediante centrifugación diferencial, centrifugación en gradiente de densidad, cromatografía en columna y electroforesis. Usualmente se necesita más de un paso para lograr una purificación adecuada. Una purificación preliminar eliminará la mayoría del material no viral. Este primer paso puede incluir la centrifugación; el paso de purificación final casi siempre implica la centrifugación en gradiente de densidad. En la centrifugación zonal de frecuencia, una muestra de virus concentrado se coloca en capas sobre un gradiente de densidad lineal preformado de sacarosa o glicerol, y durante la centrifugación los sedimentos del virus forman una banda a una velocidad determinada principalmente por la densidad de la partícula del virus. Los virus también se pueden purificar mediante centrifugación a alta velocidad en gradientes de densidad de cloruro de cesio, tartrato de potasio, citrato de potasio o sacarosa. El material de gradiente de elección es el que es menos tóxico para el virus. Las partículas de virus migran a una posición de equilibrio donde la densidad de la solución es igual a su densidad flotante y forma una banda visible. Los métodos adicionales para P la purificación se basan en las propiedades químicas de la superficie viral. En la cromatografía en columna, el virus se Downloaded 2024212 3:43 Your IP is 200.3.145.12 Page 18 / 33 une a una sustancia como dietilaminoetilo fosfocelulosa y luego se eluye por cambios en el pH o la concentración de sal. La electroforesis de zona CAPÍTULO 29: Propiedades generales deolos virus, ©2024 Hill. All Reserved. of Use Privacy Policy NoticeTambién Accessibility permiteMcGraw la separación deRights partículas de virus Terms de contaminantes con base a la carga. se pueden usar antisueros específicos a fin de eliminar partículas de virus de los materiales del hospedero. densidad de la partícula del virus. Universidad Pontificia Bolivariana Los virus también se pueden purificar mediante centrifugación a alta velocidad en gradientes de densidad de cloruro de cesio, tartrato de potasio, Access Provided by: citrato de potasio o sacarosa. El material de gradiente de elección es el que es menos tóxico para el virus. Las partículas de virus migran a una posición de equilibrio donde la densidad de la solución es igual a su densidad flotante y forma una banda visible. Los métodos adicionales para la purificación se basan en las propiedades químicas de la superficie viral. En la cromatografía en columna, el virus se une a una sustancia como dietilaminoetilo o fosfocelulosa y luego se eluye por cambios en el pH o la concentración de sal. La electroforesis de zona permite la separación de partículas de virus de contaminantes con base a la carga. También se pueden usar antisueros específicos a fin de eliminar partículas de virus de los materiales del hospedero. Los virus icosaédricos son más fáciles de purificar que los virus envueltos. Debido a que estos últimos suelen contener cantidades variables de envoltura por partícula, la población viral es heterogénea tanto en tamaño como en densidad. Es muy difícil lograr la pureza completa de los virus. Pequeñas cantidades de material celular tienden a absorber a partículas y a copurificarse. Los criterios mínimos para la pureza son una apariencia homogénea en micrografías electrónicas, y el fracaso de los procedimientos de purificación adicionales para eliminar “contaminantes” sin reducir la infectividad. Identificación de una partícula como un virus Cuando se ha obtenido una partícula física característica, debe cumplir con los siguientes criterios antes de que se identifique como una partícula de virus: 1. La partícula puede ser obtenida sólo de células o tejidos infectados. 2. Las partículas obtenidas de varias fuentes son idénticas independientemente del origen celular en el que se desarrolla el virus. 3. Las partículas contienen ácido nucleico (ADN o ARN), cuya secuencia no es la misma que la de las células hospederas a partir de las cuales se obtuvieron las partículas. 4. El grado de actividad infecciosa de la preparación varía directamente con el número de partículas presentes. 5. La destrucción de la partícula física por medios químicos o físicos se asocia con una pérdida de actividad viral. 6. Se debe demostrar que ciertas propiedades de las partículas y la infectividad son idénticas (p. ej., su comportamiento de sedimentación en la ultracentrífuga y sus curvas de estabilidad del pH). 7. Los antisueros preparados contra el virus infeccioso deben reaccionar con la partícula característica y viceversa. La observación directa de un virus desconocido se puede realizar mediante un examen microscópico electrónico de la formación de agregados en una mezcla de antisueros y suspensión viral cruda. 8. Las partículas deben poder inducir la enfermedad característica in vivo (si tales experimentos son factibles). 9. El paso de las partículas en el cultivo de tejidos debe dar como resultado la producción de una descendencia con propiedades biológicas y antigénicas del virus. SEGURIDAD EN EL LABORATORIO Muchos virus son patógenos de los seres humanos y pueden producirse infecciones adquiridas en el laboratorio. Los procedimientos de laboratorio a menudo son potencialmente peligrosos si no se sigue una técnica adecuada. Entre los peligros comunes, que pueden exponer al personal de laboratorio al riesgo de infección, se encuentran los siguientes: 1) aerosoles, generados por la homogeneización de tejidos infectados, la centrifugación, la vibración ultrasónica o utensilios de vidrio roto; 2) ingestión: por pipetear con la boca, comer o fumar en el laboratorio o el lavado inadecuado de las manos; 3) penetración en la piel: por pinchazos de agujas, utensilios de vidrio rotos, contaminación de las manos por los recipientes con fugas, manipulación de tejidos infectados o mordeduras de animales, y 4) salpicaduras en el ojo o membranas mucosas. Las buenas prácticas de bioseguridad incluyen lo siguiente: 1) entrenamiento sobre las técnicas asépticas y su uso; 2) no comer, beber, pipetear con la boca o fumar en el laboratorio; 3) el uso de equipos de protección personal (p. ej., capas, guantes o máscaras) que no deben usarse fuera del laboratorio; 4) esterilización de residuos experimentales; 5) uso de capuchas de bioseguridad, y 6) inmunización si las vacunas apropiadas están disponibles. Son necesarias precauciones adicionales e instalaciones especiales de contención (Nivel de Bioseguridad 4) cuando el personal esté realizando investigaciones con agentes de alto riesgo, como los filovirus (véase capítulo 38) y el virus de la rabia (véase capítulo 42). Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, REACCIÓN A LOS AGENTES FÍSICOS Y QUÍMICOS ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Calor y frío Page 19 / 33 Universidad Pontificia Bolivariana Las buenas prácticas de bioseguridad incluyen lo siguiente: 1) entrenamiento sobre las técnicas asépticas y su uso; 2) no comer, beber, pipetear con la Access Provided by: boca o fumar en el laboratorio; 3) el uso de equipos de protección personal (p. ej., capas, guantes o máscaras) que no deben usarse fuera del laboratorio; 4) esterilización de residuos experimentales; 5) uso de capuchas de bioseguridad, y 6) inmunización si las vacunas apropiadas están disponibles. Son necesarias precauciones adicionales e instalaciones especiales de contención (Nivel de Bioseguridad 4) cuando el personal esté realizando investigaciones con agentes de alto riesgo, como los filovirus (véase capítulo 38) y el virus de la rabia (véase capítulo 42). REACCIÓN A LOS AGENTES FÍSICOS Y QUÍMICOS Calor y frío Existe una gran variabilidad en la estabilidad al calor de diferentes virus. Los virus icosaédricos tienden a ser estables, perdiendo poca infectividad después de varias horas a 37 °C. Los virus envueltos son mucho más lábiles al calor, y su número disminuye con rapidez a 37 °C. La infectividad viral generalmente se destruye calentando a 50–60 °C durante 30 minutos, aunque hay algunas excepciones notables (p. ej., virus de la hepatitis B y poliomavirus). Los virus pueden conservarse almacenándose a temperaturas bajo cero, y algunos pueden resistir la liofilización y, por tanto, pueden conservarse en estado seco a 4 °C o incluso a temperatura ambiente. Los virus envueltos tienden a perder la infectividad después de un almacenamiento prolongado incluso a −80 °C y son particularmente sensibles a la congelación y descongelación repetidas. Estabilización de virus por sales Muchos virus pueden estabilizarse con sales, lo que les permite resistir la inactivación calórica que es importante en la preparación de vacunas. La vacuna de polio oral no estabilizada ordinaria debe almacenarse a temperaturas de congelación, a fin de preservar su potencia. Sin embargo, con la adición de sales para la estabilización del virus, la potencia se puede mantener durante semanas a temperatura ambiente, incluso en las altas temperaturas de los trópicos. pH Los virus suelen ser estables entre valores de pH de 5 y 9. Algunos virus (p. ej., los enterovirus) son resistentes a las condiciones ácidas. Todos los virus son destruidos por condiciones alcalinas. Las reacciones de hemaglutinación pueden ser muy sensibles a los cambios en el pH. Radiación Las partículas ultravioletas, de rayos X y de alta energía inactivan los virus. La dosis varía según los diferentes virus. La infectividad es la propiedad más radiosensible debido a que la replicación requiere la expresión de todo el contenido genético. Las partículas irradiadas que no pueden replicarse aún pueden expresar algunas funciones específicas en las células hospederas. Susceptibilidad al éter La susceptibilidad del éter se puede utilizar para distinguir los virus que poseen una envoltura de los que no la tienen. La sensibilidad al éter de los diferentes grupos de virus se muestra en el cuadro 29–1. Detergentes Los detergentes no iónicos (p. ej., Nonidet P40 y Triton X100) solubilizan los componentes lipídicos de las membranas virales. Las proteínas virales en la envoltura son liberadas (sin desnaturalizar). Los detergentes aniónicos (p. ej., dodecil sulfato de sodio) también solubilizan las envolturas virales; además, rompen las cápsides en polipéptidos separados. Formaldehído El formaldehído destruye la infectividad viral al reaccionar con el ácido nucleico. Los virus con genomas monocatenario se inactivan mucho más fácilmente que aquellos con genomas bicatenarios. El formaldehído tiene efectos adversos mínimos sobre la antigenicidad de las proteínas y, por tanto, se ha utilizado con frecuencia en la producción de vacunas virales inactivadas. Inactivación fotodinámica Los virus son penetrables en un grado variable por tinciones vitales como el azul de toluidina, el rojo neutro y la proflavina. Estas tinciones se unen al ácido nucleico viral, y el virus se vuelve susceptible a la inactivación por luz visible. Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, Antibióticos otros agentes antibacterianos ©2024 McGraw y Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility Page 20 / 33 Los antibióticos antibacterianos y las sulfonamidas no tienen efecto sobre los virus. Sin embargo, están disponibles algunos fármacos antivirales tanto, se ha utilizado con frecuencia en la producción de vacunas virales inactivadas. Inactivación fotodinámica Universidad Pontificia Bolivariana Access Provided by: Los virus son penetrables en un grado variable por tinciones vitales como el azul de toluidina, el rojo neutro y la proflavina. Estas tinciones se unen al ácido nucleico viral, y el virus se vuelve susceptible a la inactivación por luz visible. Antibióticos y otros agentes antibacterianos Los antibióticos antibacterianos y las sulfonamidas no tienen efecto sobre los virus. Sin embargo, están disponibles algunos fármacos antivirales (véase capítulo 30). Algunos desinfectantes, como el amonio cuaternario y los compuestos de yodo orgánico, no son efectivos contra los virus. Para destruir virus se requieren mayores concentraciones de cloro que las necesarias para eliminar bacterias, especialmente en presencia de proteínas extrañas. Por ejemplo, el tratamiento con cloro de las heces, adecuado para inactivar los bacilos tifoides, es inadecuado para destruir el virus de la poliomielitis presente en las heces. Los alcoholes, como el isopropanol y el etanol, son relativamente ineficaces contra ciertos virus, especialmente los picornavirus. Métodos comunes de inactivación de virus para diversos fines Los virus pueden inactivarse por diversos motivos, como esterilizar los suministros y equipos de laboratorio, desinfectar las superficies o la piel, hacer que el agua sea segura y producir vacunas inactivadas. Se utilizan diferentes métodos y productos químicos para estos fines. La esterilización se puede realizar con vapor a presión, calor seco, óxido de etileno y radiación γ. Los desinfectantes de superficie incluyen: hipoclorito de sodio, glutaraldehído, formaldehído y ácido peracético. Los desinfectantes para la piel incluyen clorhexidina, etanol a 70% y yodóforos. La producción de la vacuna puede implicar el uso de formaldehído, propiolactona β, psorale + radiación ultravioleta, o detergentes (vacunas de subunidad) a fin de inactivar el virus de la vacuna. REPLICACIÓN DE VIRUS: DESCRIPCIÓN GENERAL Los virus se multiplican sólo en las células vivas. La célula hospedera proporciona la energía, el mecanismo sintético y los precursores de bajo peso molecular para la síntesis de proteínas virales y ácidos nucleicos. El ácido nucleico viral lleva la especificidad genética para codificar todas las macromoléculas específicas del virus de una manera altamente organizada. A fin de que un virus se replique, las proteínas virales deben ser sintetizadas por el mecanismo de síntesis de proteínas de la célula hospedera. Por tanto, el genoma del virus debe ser capaz de producir un ARNm funcional. Se han identificado varios mecanismos que permiten que los ARN virales compitan con éxito con los ARNm celulares para producir cantidades adecuadas de proteínas virales. La característica única de la multiplicación viral es que poco después de la interacción con una célula hospedera, el virión infectante se interrumpe y su infectividad medible se pierde. Esta fase del ciclo de crecimiento se llama periodo de eclipse; su duración varía según el virus en particular y la célula hospedera, y es seguida por un intervalo de rápida acumulación de partículas infecciosas del virus de la descendencia. El periodo de eclipse es en realidad una de las etapas de actividad sintética intensa ya que la célula se redirige hacia el cumplimiento de las necesidades del parásito viral. En algunos casos, tan pronto como el ácido nucleico viral ingresa a la célula hospedera, el metabolismo celular se redirige exclusivamente hacia la síntesis de nuevas partículas de virus y la célula se destruye. En otros casos, los procesos metabólicos de la célula hospedera no se alteran significativamente, aunque la célula sintetiza las proteínas virales y los ácidos nucleicos, y la célula no se destruye. Después de la síntesis del ácido nucleico viral y las proteínas virales, los componentes se ensamblan para formar nuevos viriones infecciosos. El rendimiento del virus infeccioso por célula varía ampliamente, desde cifras numéricas modestas hasta más de 100 000 partículas. La duración del ciclo de replicación del virus también varía ampliamente, de 6 a 8 horas (picornavirus) a más de 40 horas (algunos herpesvirus). No todas las infecciones conducen a un nuevo virus de la descendencia. Las infecciones productivas se producen en células permisivas y dan como resultado la producción de virus infecciosos. Las infecciones abortivas no producen una descendencia infecciosa, ya sea porque la célula puede ser no permisiva e incapaz de soportar la expresión de todos los genes virales o porque el virus infectante puede estar defectuoso, careciendo de algún gen viral funcional. Puede producirse una infección latente, con la persistencia de genomas virales, la expresión de pocos o de ningún agente viral y la supervivencia de la célula infectada. El patrón de replicación puede variar para un virus dado, dependiendo del tipo de célula hospedera infectada. Pasos generales en los ciclos de replicación viral Downloaded 2024212 3:43 P Your IP is 200.3.145.12 21 / 33 CAPÍTULO generales de loshavirus, Una variedad29: dePropiedades diferentes estrategias virales evolucionado logrando la multiplicación en células hospederas parasitadas. Aunque losPage detalles ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of Use Privacy Policy Notice Accessibility varían de un grupo a otro, el esquema general de los ciclos de replicación es similar. Los ciclos de crecimiento de un virus de ADN bicatenario y un virus de ARN de cadena simple de sentido positivo se muestran en la figura 29–5. Los detalles se incluyen en los siguientes capítulos dedicados a grupos de no permisiva e incapaz de soportar la expresión de todos los genes virales o porque el virus infectante puede estar defectuoso, careciendo de Universidad Pontificia Bolivariana algún gen viral funcional. Puede producirse una infección latente, con la persistencia de genomas virales, la expresión de pocos o de ningún agente Access Provided by: viral y la supervivencia de la célula infectada. El patrón de replicación puede variar para un virus dado, dependiendo del tipo de célula hospedera infectada. Pasos generales en los ciclos de replicación viral Una variedad de diferentes estrategias virales ha evolucionado logrando la multiplicación en células hospederas parasitadas. Aunque los detalles varían de un grupo a otro, el esquema general de los ciclos de replicación es similar. Los ciclos de crecimiento de un virus de ADN bicatenario y un virus de ARN de cadena simple de sentido positivo se muestran en la figura 29–5. Los detalles se incluyen en los siguientes capítulos dedicados a grupos de virus específicos. FIGURA 29–5 Ejemplo de ciclos de crecimiento viral. A. El ciclo de crecimiento de un virus de ADN bicatenario no envuelto. En este ejemplo, tienen lugar en el núcleo varios pasos en el ciclo de replicación. 1) Después de penetrar en la célula hospedera, el ADN viral no está recubierto y entra en el núcleo. 2) Se transcriben los genes virales. 3) Los ARNm se traducen en el citoplasma. Las proteínas recién sintetizadas entran en el núcleo. 4) El ADN viral se replica en el núcleo, a veces con la ayuda de proteínas de replicación viral recién sintetizadas. 5) El ADN viral y las proteínas estructurales virales se ensamblan en el núcleo produciendo nuevos viriones de una descendencia. 6) En raras ocasiones, el ADN viral puede incorporarse en el ADN celular como un efecto secundario de la infección. B. Ciclo de crecimiento de un virus de ARN monocatenario de sentido positivo. En este ejemplo, el ciclo de replicación ocurre en el citoplasma. 1) El virus entra en la célula y el genoma del ARN viral no está recubierto. 2) Como un genoma monocatenario de sentido positivo, el ARN se traduce directamente, produciendo proteínas virales. 3) Se sintetiza una copia de ARN de sentido negativo de la plantilla positiva. 4) Se utiliza para producir muchas copias de sentido positivo. 5) Las moléculas de ARN de sentido positivo recién sintetizadas se ensamblan con proteínas estructurales virales lo que produce nuevos viriones de una descendencia. (Reproducido con permiso de Talaro KP. Foundations in Microbiology: Basic Principles, 6th ed. McGrawHill, 2008. © McGrawHill Education.) A. Unión, penetración y revestimiento Las moléculas receptoras difieren según los diferentes virus, pero generalmente son glucoproteínas. En algunos casos, el virus se une a secuencias de proteínas (p. ej., picornavirus) y en otros oligosacáridos (p. ej., ortomixovirus y paramixovirus). La presencia o ausencia de receptores desempeña un importante y determinante papel en el tropismo celular y la patogenia viral. No todas las células en un hospedero susceptible expresarán los receptores necesarios; por ejemplo, el poliovirus es capaz de unirse sólo a las células en el sistema nervioso central y las vías intestinales de los primates. Cada célula susceptible puede contener hasta 100 000 sitios receptores para un virus dado. Después de la unión, la partícula del virus es absorbida dentro de la célula. Este paso se conoce como penetración o envolvimiento. En algunos sistemas, esto se logra mediante la endocitosis mediada por receptores, con la captación de las partículas de virus ingeridas dentro de los endosomas. Downloaded 2024212 P Your IP is 200.3.145.12 También hay ejemplos de3:43 penetración directa de partículas de virus a través de la membrana plasmática. En otros casos, hay fusión de la envoltura del Page 22 / 33 CAPÍTULO 29: Propiedades generales de los virus, virión con la membrana plasmática de la célula. Esos implican la interacción de una proteína de fusión viral con un segundo receptor o ©2024 McGraw Hill. All Rights Reserved. Terms of sistemas Use Privacy Policy Notice Accessibility correceptor celular. importante y determinante papel en el tropismo celular y la patogenia viral. No todas las células en un hospedero susceptible expresarán los Universidad Pontificia Bolivariana receptores necesarios; por ejemplo, el poliovirus es capaz de unirse sólo a las células en el sistema nervioso central y las vías intestinales de los primates. Cada célula susceptible puede contener hasta 100 000 sitios receptores para un virus dado. Access Provided by: Después de la unión, la partícula del virus es absorbida dentro de la célula. Este paso se conoce como penetración o envolvimiento. En algunos sistemas, esto se logra mediante la endocitosis mediada por receptores, con la captación de las partículas de virus ingeridas dentro de los endosomas. También hay ejemplos de penetración directa de partículas de virus a través de la membrana plasmática. En otros casos, hay fusión de la envoltura del virión con la membrana plasmática de la célula. Esos sistemas implican la interacción de una proteína de fusión viral con un segundo receptor o correceptor celular. El desprendimiento del recubrimiento ocurre concomitantemente con la penetración o poco después de la misma. El desprendimiento del recubrimiento es la separación física del ácido nucleico viral de los componentes estructurales externos del virión, lo que permite que pueda funcionar. El g

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