VIROLOGIA

 

-   José Antonio López (JAL). Edificio de Biológicas C-18. T. 91 497 2375

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Tema 21. Características generales de los virus. Historia. Propiedades generales. Diferencias entre los virus y los organismos celulares. Métodos de preparación y análisis. Genomas víricos. Ciclo infectivo de un virus: Etapas. Criterios de clasificación de los virus. Viroides y priones. Teorías sobre el origen y evolución de los virus.

El desarrollo de la Virología

¨      Literatura china del siglo X a.J.C.: Se describe una enfermedad similar a la viruela.

¨      Desde el siglo XVIII se vacuna contra la viruela vacuna (Jenner).

¨      En 1884 Pasteur desarrolló un virus atenuado para la vacunación frente a la rabia.

¨      Los postulados de Koch fueron aplicados también a enfermedades virales:

-         Se tiene que aislar el agente infeccioso

-         Reproducir los síntomas en animales

-         Aislar de esos animales el agente infeccioso…

¨     Finales del siglo XIX, Iwanowsky demostró que el virus del mosaico del tabaco podía pasar a través de filtros cuyos poros retenían a las bacterias.

¨      1899. Beijerinck ya habla de “virus filtrable” transmisible de un hospedador a otro.

¨      Comienzos de siglo: Rous demuestra la etiología vírica de un sarcoma de pollo.

¨      1915. Twort describe los primeros bacteriófagos.

¨      1952. Hershey y Chase observan que en los bacteriófagos, solo el ácido nucleico de los virus penetran en la bacteria (cosa que no ocurre en virus animales).

¨      1956. Fraenkel-Conrat confirma que el ácido nucleico es el portador de la información genética (virus mosaico del tabaco).

¨      Desde mediados de los 50 se desarrollan las vacunas contra la polio (Salk y Sabin)

¨      1957. Isaacs y Lindenman descubren el Interferón. Antiviral de amplio espectro.

¨       1970. Temin y Baltimore descubrieron la transcriptasa inversa del virus del sarcoma de Rous.

 

Propiedades generales

                                               ¿Qué es un virus?

¨      Al principio, el término VIRUS se utilizaba para asignar cualquier sustancia venenosa. Poco a poco fue derivando a agentes de enfermedades infecciosas. Se amplió el concepto a VIRUS FILTRABLES.

¨       En 1999 se realizó el 7º Congreso de la ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses.

¨      Es difícil establecer qué virus es distinto o similar a otro, pero aún así se define:

¨      Un virus es un biosistema elemental que posee algunas de las propiedades de sistemas vivientes (poseen genoma y capacidad de adaptación a cambios medioambientales).

¨      Sin embargo, un virus no puede capturar y almacenar energía libre y no es funcionalmente activo fuera de su célula huésped.

¨      Se puede decir que UN VIRUS NO ES UN ORGANISMO VIVO, sino que toma prestada las características funcionales de una célula (ICTV).

¨      Una especie viral no es lo mismo que un virus. Existe una alta variabilidad genética de unos viriones a otros (CUASIESPECIES).

Las categorías taxonómicas más comunes de los virus se componen de especie, género, (subfamilia) y familia.

 

Propiedades y tipos de genomas víricos

-         Tamaño y forma variables: 0.02-0.3 micras

-         RNA ó DNA como material genómico.

-         Genoma de cadena simple (diferente polaridad), doble, circular o linear…

-         Tamaño del genoma: desde 5000-200.000 pb

-         Estructura variada: con o sin envuelta lipídica, estructura proteica denominada Cápsida.

-         Nucleocápsida: Acido nucleico más las proteínas que lo empaquetan.

-         Algunos virus tienen tegumento, enzimas u otros tipos de proteínas específicos.

-         Según disposición de las proteínas de la cápsida se puede hablar de simetría Helicoidal o Icosaédrica.

 

Ortografía

Ø      El nombre aparece en itálica y la primera letra en Mayúscula, siempre que nos refiramos al virus como taxón y no como partícula.

 

Diferencias entre los virus y los organismos celulares

-         Los virus tienen un estado extracelular y otro intracelular (extracelularmente, el virus se denomina VIRION y es inerte).

-         Necesita INFECTAR una célula de forma específica, tomando de ésta la maquinaria necesaria para su perpetuación.

-         En cuanto a las diferencias entre una célula y un virus, algunas de las más importantes pueden ser: Una célula tiene:

q       Presencia de varios tipos de ácidos nucleicos.

q       Orgánulos y metabolismo autónomo

q       No necesidad de otro organismo para la replicación

q       Tamaño y complejidad

q       Envuelta lipídica obligada…

 

Métodos de preparación y análisis

Crecimiento

-         Dependiendo del tipo de virus, la fuente de crecimiento y purificación puede variar:

-         Cultivos celulares

-         Tejidos animales

-         Embriones

-         El virus puede encontrarse mayoritariamente en el interior celular o concentrarse extracelularmente.

 

Cuantificación

v     Cuantificar partículas físicas: Métodos que evalúan la infección: Analizar proteínas, DNA, RNA, etc.; Microscopio electrónico, test de hemaglutinación

 

v     Cuantificar partículas infectivas: Placa de Lisis (ufp). Hasta 1% del número estimado de partículas físicas…

v     Al infectar, se utilizan los términos: MDI (multiplicidad de infección) ó LD50 (entre otros) para infectar animales (dosis letal 50)…

 

Ciclo infectivo de un virus

            Procesos comunes durante la infección:

q       Fijación (adsorción)

q       Penetración

q       Replicación (del ácido nucleico. Puede haber fase temprana, tardía…)

q       Transcripción

q       Traducción

q       Empaquetamiento (del genoma. Suele ser simultáneo al ensamblaje)

q       Liberación.

 

-         Si se analiza la progenie que se va produciendo durante la infección, se distinguen las siguientes fases:

q       Periodo de Latencia (El virus ha entrado y se ha liberado el material genético. Se habla de ECLIPSE. El virus, en esta fase no sería infectivo para otras células)

q       Maduración: Poco a poco van produciéndose y rellenándose partículas virales

q       Liberación: Normalmente tras la lisis celular.

-         Rendimiento: entre varias y varias miles de partículas por célula infectada

        Si fuerais un virus, que dependéis de una célula para sobrevivir, ¿Cuál sería vuestra estrategia de infección?:

Ø      Lisis (en algunos casos, depende de factores del hospedador: hormonas, anticuerpos…)

Ø      Persistencia (O todas las células producen poco virus ó unas pocas producen y mueren por la infección…)

Ø      Latencia (desaparece el virus casi por complejo y subsiste en forma de EPISOMA. Factores externos lo hacen reactivarse…)

 

Ø      Cuando hablamos de infecciones a animales, consideramos:

·        Infecciones agudas, crónicas, recurrentes…

Ø      Concepto que cada vez es más importante: APOPTOSIS inducida o inhibida por el virus.

 

Criterios de clasificación de los virus

-         Son criterios más o menos establecidos.

-         Al principio, la división se hacía entre virus de bacterias, plantas, animales, pero se conocen grupos taxonómicos con representantes en varios campos…

-         Finalmente, la ICTV dividió a los virus en 3 órdenes, 73 familias, más de 287 géneros y de 2000 especies según: Tipo de ácido nucleico, número de cadenas y presencia o ausencia de envuelta lipídica.

-         Nombres: Orden: acaba en virales (Caudovirales, Mononegavirales y Nidovirales), Familia: acaba en viridae, subfamilia: virinae, y el género y especie en virus.

-         Otras de las características que se consideran para la taxonomía viral pueden ser: Naturaleza del huésped (animal, etc…), tipo de ácido nucleico, simetría de la cápsida, presencia o no de envuelta, diámetro de la nucleocápsida o del virión, simetría, respuesta inmune que activa, localización intracelular de la replicación viral, tipo de enfermedad que causa o modo de transmisión…

Viroides y priones

v     VIROIDES, RNA circular, de cadena simple de unos 250-370 nucleótidos, que se suelen localizar en el nucleolo de la célula infectada, en número entre 200 y 10.000 copias. Producen enfermedades en plantas tales como la patata y árboles de cítricos.

v     PRION (Proteinaceous infectious particle). El agente infeccioso es una proteína de 33-35 kDa. Al parecer actúa produciendo un cambio conformacional de una proteína precursora celular PrP. Además de la encefalopatía espongiforme bovina, se encuentra el SCRAPIE en ovejas o el Kuru o Síndrome de CREUTZFELDT-JAKOB en humanos.

 

Teorías sobre el origen y evolución de los virus

-         Dos hipótesis:

¨      Mediante una evolución retrógrada, algún virus complejo (vaccinia, herpes) pudo ser originariamente una célula pequeña (procariota probablemente) que parasitara otra de mayor complejidad y que, poco a poco, se fuera haciendo más específica, perdiendo estructuras para garantizar su efectividad en el crecimiento… El problema principal es que, de ser cierto esto, uno debería esperar encontrar en la naturaleza formas intermedias entre ambos tipos de organismos…

¨      Otra opción sería que los virus provienen del material genético celular que, de alguna forma, lograra escapar del control celular para poder perpetuarse de forma independiente. Esta teoría va apoyada en el hecho de que algunos virus, como retrovirus, tienen secuencias muy similares a genes de organismos superiores.

 

            De todas formas, las diferencias existentes entre los diferentes tipos víricos hacen pensar que hubo más de una forma posible en el origen de los virus. Aunque lógicamente, muchas de las especies víricas actuales pueden provenir de especies comunes anteriores.