Mecanismos de Replicación Viral y Propagación de Priones

Ciclo de Vida Viral

El ciclo de vida de un virus comprende varias etapas clave para su multiplicación dentro de una célula huésped.

Entrada Viral en la Célula Huésped

La forma en que los virus acceden al interior celular varía según el tipo de virus y la célula que infectan:

• Bacteriófagos: Estos virus que infectan bacterias emplean un mecanismo de adsorción y penetración altamente especializado, a menudo descrito como inyección. Las proteínas que componen las espinas de su placa basal se unen a receptores específicos en la pared bacteriana, anclándose firmemente. La acción de enzimas hidrolíticas presentes en la cápside debilita la pared, permitiendo que el eje tubular la perfore. Posteriormente, el genoma viral es inyectado a través de este eje directamente en el citoplasma bacteriano, dejando la cápside vacía en el exterior.
• Virus Vegetales: Suelen superar la barrera de la pared celular vegetal a través de pequeñas lesiones o grietas, frecuentemente causadas por picaduras de insectos u otros daños mecánicos.
• Virus Animales: Tienen un acceso más directo a la membrana plasmática de las células animales.

La penetración en células animales puede ocurrir por:

• Endocitosis: Los virus sin envoltura a menudo son internalizados completamente por la célula mediante este proceso, formando una vesícula endocítica. Una vez dentro, el virus debe liberar su material genético, a menudo mediante la acción de enzimas hidrolíticas que rompen la membrana de la vesícula, permitiendo que el virus o su genoma queden libres en el citoplasma.
• Fusión de Membranas: Los virus con envoltura pueden fusionar su cubierta lipídica directamente con la membrana plasmática de la célula. Alternativamente, pueden ser internalizados por endocitosis, y la fusión de su envoltura ocurre posteriormente con la membrana del endosoma, lo que les permite escapar al citoplasma antes de ser degradados.

Replicación y Síntesis de Componentes Virales

Una vez dentro, el virus redirige la maquinaria celular para su propio beneficio. Esta fase implica la replicación del genoma viral y la transcripción de ARN mensajero (ARNm) viral, que servirá de molde para la síntesis de las proteínas virales (estructurales y no estructurales).

Ensamblaje Viral

El proceso de ensamblaje de las nuevas partículas virales varía en complejidad:

• En virus sencillos, el ensamblaje puede ser un proceso en gran medida espontáneo. Por ejemplo, en el virus del mosaico del tabaco, se ha observado cómo las unidades proteicas de la cápside se van empaquetando alrededor del ARN genómico para formar la partícula infecciosa completa.
• En virus más complejos, el autoensamblaje no es suficiente. A menudo, las proteínas virales deben ser procesadas (por ejemplo, degradadas o modificadas) y organizadas por enzimas específicas, a veces codificadas por el propio virus.

Liberación de Nuevas Partículas Virales

Las nuevas partículas virales (viriones) deben salir de la célula huésped para infectar otras células. Los mecanismos de liberación incluyen:

• Lisis celular: La célula huésped se rompe, liberando los viriones. Este es un mecanismo común en bacteriófagos (ciclo lítico).
• Exocitosis: Algunos virus, particularmente los sin envoltura, pueden ser liberados mediante la fusión de vesículas que contienen viriones con la membrana plasmática.
• Gemación (Budding): Los virus con envoltura a menudo adquieren su cubierta lipídica al salir de la célula, brotando a través de la membrana plasmática o de membranas internas (como las del retículo endoplasmático o Golgi).

Ciclos Vitales Específicos

Ciclo del Bacteriófago Lambda

El fago lambda es un bacteriófago con ADN de doble cadena que puede seguir un ciclo lítico o lisogénico. Inicialmente, puede infectar a la bacteria Escherichia coli e integrar su genoma en el cromosoma bacteriano (estado de profago), entrando en el ciclo lisogénico. En este estado, el virus permanece latente y se replica junto con la bacteria. Sin embargo, bajo ciertas condiciones de estrés para la bacteria, el profago puede escindirse del cromosoma bacteriano y activar el ciclo lítico, que culmina con la replicación viral masiva y la lisis de la célula huésped para liberar nuevos fagos.

Ciclo del Retrovirus (VIH)

El ciclo de vida de los retrovirus es particularmente notable por su uso de la transcriptasa inversa, una enzima que sintetiza ADN a partir de ARN, invirtiendo el flujo normal de información genética. Virus como el VIH son retrovirus. Estos virus tienen importancia sanitaria y, en algunos casos, pueden estar asociados al desarrollo de tumores, ya que integran su genoma (como provirus) en el ADN cromosómico de la célula huésped, lo que puede alterar la expresión de genes celulares.

En el caso específico del VIH, las células diana principales son los linfocitos T CD4+, que expresan el receptor de membrana CD4 al que el virus se une. Tras la unión y entrada, el ARN genómico viral es liberado en el citoplasma. La transcriptasa inversa viral sintetiza una copia de ADN de doble cadena a partir del ARN viral. Este ADN viral es transportado al núcleo e integrado en el ADN del cromosoma celular, donde puede permanecer en estado de latencia como provirus. Posteriormente, el provirus puede activarse, transcribiéndose a ARN viral y ARNm virales, que dirigen la síntesis de proteínas virales y el ensamblaje de nuevas partículas virales.

Mecanismo de los Priones

Mecanismo de Conversión y Propagación

El mecanismo propuesto por Stanley Prusiner para explicar la patogenia de las enfermedades priónicas se basa en la conversión conformacional. La isoforma patogénica del prion (PrPsc) interactúa con la proteína priónica celular normal (PrPc), induciendo un cambio en su estructura tridimensional que la transforma también en PrPsc. Este proceso actúa como un efecto dominó: una molécula de PrPsc puede convertir múltiples moléculas de PrPc. La acumulación de PrPsc es tóxica para las neuronas, causando daño celular progresivo y la formación de vacuolas en el tejido cerebral, lo que lleva a la destrucción celular. Las células dañadas liberan PrPsc, que puede propagarse e infectar células vecinas.

Vías de Transmisión de Encefalopatías Priónicas

El contagio de las encefalopatías espongiformes transmisibles entre individuos ocurre principalmente por la ingestión de tejidos afectados que contienen PrPsc. En el ganado, la transmisión puede ocurrir al consumir piensos contaminados con restos de animales enfermos. En humanos, las vías de transmisión incluyen el trasplante de órganos o tejidos contaminados, prácticas de canibalismo (como en el Kuru) o ciertas prácticas médicas o religiosas que impliquen exposición a tejido nervioso contaminado.

La encefalopatía espongiforme bovina (EEB), conocida popularmente como"enfermedad de las vacas loca", se relacionó con la posible transmisión del prion bovino al ser humano a través del consumo de productos cárnicos derivados de animales infectados. Aunque esta vía de transmisión es plausible y ha sido la más estudiada, en muchos casos no se ha podido confirmar la fuente exacta de infección en humanos, y se siguen considerando otras posibles hipótesis.