Tema 23. Virus animales I. Generalidades. Clasificación. Métodos de detección. Ciclo replicativo de los virus con DNA y RNA: estrategias replicativas.

 

GENERALIDADES Y CLASIFICACIÓN:

v     En general, la multiplicación de los virus animales coincide con la de los bacteriófagos: adsorción, penetración, descapsidación, replicación, transcripción, traducción, ensamblaje de las cápsidas y liberación de virus.

v     Como ocurre con fagos, los virus pueden actuar agresivamente contra las células que infecta (inhibición de síntesis de RNA, DNA y proteínas celulares y lisis) o bien convivir con éstas.

v     Aunque no es la norma, algunas infecciones por virus animales pueden tener un desarrollo muy lento.

v     Algunos virus están estrechamente relacionados con procesos oncogénicos.

v     La mayoría de los virus estudiados pueden modificar la muerte celular programada.

v     Existen agentes infecciosos más sencillos que los virus aunque, curiosamente, sus mecanismos de acción pueden ser más desconocidos: PRIONES.

v     La CLASIFICACIÓN MODERNA: Tipo de ácido nucleico, número de cadenas, tamaño, presencia o no de membrana lipídica...


 

METODOS DE DETECCIÓN, CRECIMIENTO Y CUANTIFICACIÓN:

¨      Los métodos de detección se pueden utilizar en diagnóstico y pueden ser de dos tipos: MÉTODOS DIRECTOS O SEROLÓGICOS (mediante uso ó detección de anticuerpos).

¨      Detección Directa:

¨      INMUNODETECCIÓN: Inmunofluorescencia (directa o indirecta), inmunoprecipitación, inmunoblotting

¨      INMUNOENSAYOS ENZIMÁTICOS: ELISA; RIA…

¨      OTROS ENSAYOS DIRECTOS: PCR; Microscopía electrónica...

¨       Ensayos Serológicos:

¨      La detección de anticuerpos frente al virus puede darnos información de:

¨      Estado de la infección con virus que no pueden ser cultivados (ej: HCV)

¨      Estado del sistema inmune frente a la infección.

¨      Epidemiología.

 

Crecimiento y Purificación:

-         Principalmente existen 3 métodos para crecer y purificar virus (como ya se estudió en un tema anterior):

·        Cultivos celulares (el más común): Sobre líneas celulares transformadas.

·        Inoculación en animales (muy costoso y como último recurso)

·        Cultivos sobre embriones (normalmente en huevos, como con el virus de la gripe).

 

MULTIPLICACIÓN. ETAPAS:

Adsorción:

-         Suele existir una (o varias) proteínas receptoras del huésped que interaccionan con proteínas específicas del virión. (Un científico dijo una vez: “A más dinero invertido en investigación, más receptores”).

-         En muchos casos, bloqueando esta interacción (mediante anticuerpos), se inhibe la infección.

-         Algunos virus tienen especificidad por un (o pocos) tipo concreto de células (rhinovirus, poliovirus…)

-         Otros son menos específicos (sarampión…).

-         Los receptores celulares para virus suelen agruparse en tipos de moléculas concretos, siendo la SUPERFAMILIA DE LAS INMUNOGLOBULINAS, la más numerosa: CD4 para HIV; ICAM para rhinovirus; HveB para HSV…

-         En algunos casos, el virus es capaz de entrar en la célula por otras vías alternativas: por fagocitosis inespecífica, ayudado por anticuerpos, mecanismos de Caballo de Troya…

Penetración y descapsidación:

-         Se produce poco tiempo después de la adsorción.

-         Se elimina la cápsida y se libera el ácido nucleico.

-         El procedimiento final puede variar con el tipo viral (algunas veces depende de pH.)

-         Los virus con envuelta penetran de forma distinta a los desnudos.

§         Con virus desnudos se puede producir un cambio conformacional durante la adsorción.

§         En algunos casos, se produce una inclusión del virión en un endosoma más un lisosoma.

§         En virus con envuelta, es normal que ésta se fusione con la membrana celular.

-         El proceso se puede dar desde en poco minutos hasta en varias horas. 

Replicación y transcripción:

-         Virus DNA:

Ø      Muchos virus inhiben la síntesis de macromoléculas celular para quedarse con toda la maquinaria de transcripción y traducción para su ciclo viral. El proceso de inhibición de la síntesis de proteínas celular por el virus se denomina SHUT-OFF.

Ø      Sin embargo, algunos virus pueden, incluso, estimular la síntesis de DNA celular, llegando, incluso, a favorecer la transformación celular…

Ø      Con pocas excepciones, como los poxvirus (vacuna, viruela. Los virus más complejos que existen… o “existieron”…), la replicación se suele producir en el núcleo celular.

-         Virus con RNA:

Ø      Estos virus tienen estrategias  replicativas más variadas que los virus DNA.

Ø      El mecanismo suele variar según si hablamos de virus de ssRNA (+), (-), ó dsRNA.

Ø      Algunos virus traducen un polipéptido que luego corta con enzimas específicas.

Ø      Otros disponen de RNA polimerasas (transcriptasa) que transcriben un RNA (-) a (+) para que éste pueda ejercer de mRNA.

Ø      Los retrovirus disponen de una enzima única denominada TRANSCRIPTASA INVERSA que pasa RNA (+) a DNA.

Ø      El ciclo viral suele darse en el citoplasma. La replicación también se suele producir por una REPLICASA viral.

 Traducción y ensamblaje de las cápsidas virales

-         En los virus más simples, la síntesis de proteínas se suele dar en una sola fase, y suele ir paralela a la transcripción.

-         Si el virus es ssRNA (+), el genoma del “input” puede actuar directamente de mensajero, pudiendo sintetizar enzimas virales necesarias para el resto del ciclo viral.

-         En virus más complejos, la síntesis de proteínas se puede dar en diferentes fases (Inmediatamente temprana, Temprana, Tardía).

-         Las primeras fases producen proteínas implicadas en la replicación viral y su regulación, normalmente, mientras que las proteínas tardías suelen constituir los componentes estructurales del virus (cápsida y glicoproteínas de la envuelta, si la hubiera).

-         Normalmente, el ensamblaje se produce de manera espontánea al sintetizarse las proteínas estructurales.

-         Tras sintetizarse la PROCÁPSIDA (cápsida vacía), lo siguiente que suele ocurrir es que ésta se llena con el genoma viral.

-         El sitio celular donde se produce LA MORFOGÉNESIS (formación de nuevas partículas virales) varía de unos virus a otros: Los virus RNA suelen hacerlo en el citoplasma, en factorías específicas, muchas veces asociadas a membranas (ej: poliovirus). Entre los virus DNA hay más variabilidad en este aspecto (HSV en el núcleo, poxvirus en el citoplasma.

Liberación de los viriones

-         También depende según si el tipo viral: RNA, DNA, desnudo o con envuelta…

-         Por término general, los virus desnudos suelen lisar la célula al producir la progenie, mientras que los virus con envuelta pueden liberarse durante cierto tiempo manteniendo a la célula viable.

-         En algunos casos donde el virus con envuelta posee glicoproteínas virales, éstas se pueden unir a membranas celulares y cuando el virus “roba” esta membrana, se lleva en ella dichas proteínas. Estas membranas celulares NO tienen por qué ser la citoplasmática.

 

Efectos de la infección sobre la célula

-         Existen diferentes tipos de infecciones según el daño causado a la célula:

v     INFECCIONES CITOCIDAS: Producen la muerte celular, con o sin lisis.

§         Este tipo de infecciones suelen producir una serie de modificaciones celulares micro y macroscópicos denominados EFECTO CITOPATICO:

ü      La célula pierde el anclaje al sustrato (si son adherentes…). Se redondea.

ü      Aumenta la formación de membranas, de vesículas citoplasmáticas.

ü      Se pierde la impermeabilidad de la membrana plasmática.

§         Se inhibe la síntesis de macromoléculas.

§         En muchos casos, se produce la muerte por APOPTOSIS (suicidio activo), que es muy distinta de la necrosis (muerte pasiva).

v     INFECCIONES NO CITOCIDAS: Aunque se puede producir la lisis de algunas células infectadas, se habla de infecciones no citocidas cuando el conjunto del cultivo (u organismo diana) sobrevive con la infección:

§         Infecciones persistentes (en cultivos celulares) o crónicas (en organismos): suelen ser más lentas que las infecciones agudas (líticas) y, aunque se producen partículas virales, el cultivo celular se mantiene (HBV, HCV…).

§         Infecciones latentes: La más estudiada es la de HSV-1, en neuronas. El virus desaparece del cultivo, aunque se mantiene en el interior de la célula, integrado o no en el genoma celular. Así puede estar años, hasta que alguna causa externa lo reactiva.

§         Infecciones activadoras de crecimiento celular: Es el caso de aquellos virus que se han visto implicados en procesos oncogénicos (EBV, papilomas, aunque solo unos grupos…). No solo no bloquean el crecimiento celular, sino que pueden activarlo hasta que éste pierde el control, llegando a producir tumores.

§         Infecciones lentas: Algunos virus (HIV) producen infecciones con desarrollo muy lento, apareciendo los síntomas años después de la infección. Algunos de estos virus también pueden integrarse en el genoma celular. En este grupo se encontrarían también los PRIONES.