Nucleocápside y ciclos virales: estructura, clasificación y replicación de virus
Nucleocápside
Todos los virus tienen esta estructura básica: pueden tener solo nucleocápside, y otros pueden tener envolturas externas a esta. La nucleocápside consta de:
- Ácido nucleico viral (DNA o RNA, mono o bicatenario).
- Cápside: cubierta proteica que envuelve al ácido nucleico, sin envoltura, puede ser icosaédrica o helicoidal.
Qué se entiende por virión: partícula vírica morfológicamente completa e infecciosa, compuesta por ácido nucleico y proteínas víricas.
Bases de clasificación de virus bacterianos
Según morfología y tipo de ácido nucleico, la mayoría de bacteriófagos tienen DNA bicatenario.
Tres familias de bacteriófagos y su genoma
- Myoviridae (dsDNA)
- Inoviridae (ssDNA), de tipo filamentoso
- Cystoviridae (dsRNA)
- Leviviridae (ssRNA)
Moléculas o estructuras que pueden funcionar como receptores de fagos durante la fase de adsorción a la célula hospedadora
LPSs en bacterias Gram negativas, proteínas de pared celular, ácidos teicoicos, flagelos y pili.
Esquema de la fase del ciclo lítico de los bacteriófagos, que consiste en síntesis de ácido nucleico y proteínas del fago
Se produce síntesis de DNA, RNA y proteínas de la célula hospedadora; la célula se ve obligada a sintetizar componentes virales (el ácido nucleico viral tiene que replicarse formando nuevos genomas virales, y tiene que transcribirse y traducirse en proteínas víricas). Dos minutos después de la inyección, la RNA polimerasa de E. coli sintetiza mRNA temprano, que es traducido a proteínas y enzimas para tomar el control de la célula, fabricar DNA viral en 5 minutos y degradar el DNA de la célula hospedadora. Por último, la degradación del DNA frena la expresión génica de la célula hospedadora y proporciona los nucleótidos para la síntesis del DNA viral.
Esquema de la fase de liberación de viriones en el ciclo lítico de bacteriófagos
Es la fase 4. Debida a proteínas diversas codificadas por genes de T4: endolisina, que ataca el peptidoglicano de la pared celular, y holina, que lesiona la membrana celular. En E. coli la lisis se produce 22 minutos después de la infección, liberándose unas 300 partículas por célula.
Fases del ciclo lisogénico del fago lambda
Los fagos lambda pueden seguir el ciclo lítico o lisogénico, aunque prefieren el lisogénico. El DNA fágico entra en la célula y se integra; en determinadas condiciones se produce la lisis.
- Circularización: una vez que el DNA del fago se inyecta dentro de la célula, se recircualriza.
- Inicio de la transcripción/traducción del DNA fágico:
- a. Se transcribe y traduce el gen cI (represor), que determina que el fago siga el ciclo lisogénico. Los genes que están a la izquierda y derecha de cI son los genes que determinan el ciclo lítico.
- b. El represor se une a los promotores OL y OR. Todos los genes se transcriben a partir de un promotor, al que se une la RNA polimerasa. Desde el promotor OL se transcriben los genes situados a la izquierda de cI; los genes situados a la derecha de cI se transcriben a partir del promotor OR.
- c. Se impide la transcripción hacia la derecha y la izquierda del resto de los genes del fago.
- d. No se puede iniciar el ciclo lítico, por lo que el DNA vírico se
- e. introduce en el genoma de la bacteria. Una vez integrado se hace referencia a él con el nombre de profago (DNA vírico introducido dentro del genoma bacteriano al que infecta), y este genoma del virus hace inmune a la bacteria a la infección del mismo virus. El represor cI impide la transcripción de genes del ciclo lítico.
- Tratamiento de la célula con UV: daña el DNA celular, poniéndose en marcha mecanismos de reparación del DNA, activándose entre 10 y 20 genes (recA). RecA destruye el represor cI. Se empiezan a transcribir los genes implicados en el ciclo lítico. El producto del gen RecA es la proteasa.
Criterios utilizados para clasificar virus animales
Se atiende a la morfología, tipo de ácido nucleico (DNA ss/ds, RNA ss/ds), presencia o no de envoltura rodeando a la cápside, y tamaño.
Dos familias de virus animales de DNA con envoltura y dos sin envoltura, y su genoma
- Sin envoltura: Adenoviridae (dsDNA), Papovaviridae (dsDNA), Parvoviridae (ssDNA).
- Con envoltura: Hepadnaviridae (dsDNA), Poxviridae (dsDNA), Herpesviridae (dsDNA).
Dos familias de virus animales de RNA con envoltura y dos sin envoltura
- Con envoltura: la mayoría. Orthomyxoviridae (gripe, ssRNA), Togaviridae (ssRNA).
- Sin envoltura: Reoviridae (dsRNA), Birnaviridae (dsRNA).
Receptores de virus animales
Son proteínas de superficie necesarias para que el virus engañe a la célula. La distribución de proteínas receptoras es esencial en la especificidad de la infección.
- Receptores del poliovirus: nasofaringe, intestino y médula.
- Receptores del virus del sarampión: todos los tejidos.
Mecanismo de penetración y decapsidación de virus animales mediante endocitosis
Los viriones se fijan a regiones de la membrana plasmática cubiertas por la proteína clatrina; estas zonas forman vesículas llenas de virus. Las vesículas se fusionan con lisosomas una vez eliminada la clatrina, y las enzimas lisosomales participan en la decapsidación del virus.
Proceso de liberación de partículas de virus animales que ocurre mediante gemación
- Se produce la incorporación a la membrana de proteínas codificadas por el virus.
- La nucleocápside se une a la membrana citoplasmática.
- Las proteínas víricas se acumulan en esa zona y excluyen las propias proteínas de membrana.
- La membrana plasmática sufre gemación para formar al mismo tiempo la envoltura del virus y liberar al virión maduro.
Efecto citopático
Son cambios o anomalías degenerativas (macro o microscópicos) provocados por virus en las células y tejidos del hospedador, por inhibición de la síntesis de DNA y RNA, daño en lisosomas o alteración de la membrana plasmática.
Qué es una infección vírica latente
Dura años, es crónica. El virus tiene multiplicación y permanece inactivo durante cierto período de tiempo hasta que se activa de nuevo. Durante la fase de latencia no hay síntomas ni detección de ácido nucleico o virus. Ejemplo: Herpes simplex tipo I (infecta a niños y queda inactivo dentro de los ganglios del sistema nervioso, años más tarde puede activarse y causar herpes labial).
Dos formas mediante las que un virus puede provocar cáncer, con ejemplo
Tumor: bulto de tejido originado por crecimiento incontrolado de células. Dos tipos:
- Benignos: las células tumorales permanecen en el mismo lugar.
- Malignos: las células tumorales se diseminan por el cuerpo mediante metástasis.
Ejemplos: virus de la hepatitis B, hepatitis C y del papiloma humano.