El documento describe las etapas del ciclo de replicación viral en las células, incluyendo la adsorción del virus a la célula, la inyección del material genético viral, la replicación del material genético, la síntesis de proteínas virales, el ensamblaje de nuevas partículas virales y la liberación de las partículas a través de la lisis celular. Se explican estas etapas en detalle para el bacteriófago T4 como ejemplo.

1. VIROLOGÍA MEDICINA VETERINARIA - 2005 -

2. REPLICACIÓN VIRAL Los virus, al carecer de enzimas y precursores metabólicos necesarios para su propia replicación, tienen que obtenerlos de la célula huésped que infectan. Es un proceso que incluye varias síntesis separadas y el ensamblaje posterior de todos los componentes, para dar origen a nuevas partículas infecciosas. Se inicia cuando el virus entra en la célula: las enzimas celulares eliminan la cubierta y el ADN o ARN viral se pone en contacto con los ribosomas, dirigiendo la síntesis de proteínas.

3. REPLICACIÓN VIRAL El ácido nucleico del virus se autoduplica y, una vez que se sintetizan las subunidades proteicas que constituyen la cápside, los componentes se ensamblan dando lugar a nuevos virus. Una única partícula viral puede originar una progenie de miles. Determinados virus se liberan destruyendo la célula infectada, y otros sin embargo salen de la célula sin destruirla por un proceso de exocitosis que aprovecha las propias membranas celulares.

4. REPLICACIÓN VIRAL En algunos casos las infecciones son ‘silenciosas’, los virus se replican en el interior de la célula sin causar daño evidente. Los virus que contienen ARN son sistemas replicativos únicos, ya que el ARN se autoduplica sin la intervención del ADN. En algunos casos, el ARN viral funciona como ARN mensajero, y se replica de forma indirecta utilizando el sistema ribosomal y los precursores metabólicos de la célula huésped.

5. REPLICACIÓN VIRAL En otros, los virus llevan en la cubierta una enzima dependiente de ARN que dirige el proceso de síntesis. Otros virus de ARN, los retrovirus, pueden producir una enzima que sintetiza ADN a partir de ARN. El ADN formado actúa entonces como material genético viral. Durante la infección, los bacteriófagos y los virus animales difieren en su interacción con la superficie de la célula huésped.

6. REPLICACIÓN VIRAL En el ciclo del bacteriófago T7, que infecta a la bacteria E. coli , no se producen las fases de adsorción ni de descapsidación. El virus se fija primero a la célula y, después, inyecta su ADN dentro de ella. Sin embargo, una vez que el ácido nucleico entra en la célula, los eventos básicos de la replicación viral son los mismos.

7. REPLICACIÓN VIRAL El ciclo de replicación de un bacteriófago T4 se puede dividir esquemáticamente en distintas etapas, las que son comunes a otros virus bacterianos y eucarióticos. 1.- Adsorción 2.- Inyección del material genético viral 3.- Replicación del material genético viral 4.- Síntesis de las envolturas proteicas 5.- Empaquetamiento del DNA dentro de la envoltura proteica y ensamblaje de la envoltura 6.- Lisis y liberación de las partículas virales

8. REPLICACIÓN VIRAL 1.- ADSORCIÓN : El virus se fija o adsorbe a componentes de la superficie celular que actúan como receptores específicos. La zona de adsorción del virus es complementaria al receptor celular, por lo tanto un determinado virus sólo puede infectar un número limitado de cepas celulares que contengan a un determinado receptor. La naturaleza de la zona de adsorción varía con el tipo de fago.

9. REPLICACIÓN VIRAL 1.- ADSORCIÓN : En el T4 se localiza en el extremo de la cola, en donde se encuentran la placa basal, las espículas y las fibras de la cola. 2.- INYECCIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: Después de la adsorción, se produce un cambio configuracional en las proteínas de la placa basal, alguna de las cuales tienen actividad enzimática y producen un poro en la membrana citoplasmática de la célula.

10. REPLICACIÓN VIRAL 2.- INYECCIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: La vaina del fago se contrae y el material genético viral ingresa en la célula, mientras que la envoltura proteica queda en el exterior. 3.- REPLICACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: El material genético viral que ingresa en una célula contiene bases modificadas que evitan la degradación por nucleasas bacterianas. Esta modificación consiste en la glicosilación y/o metilación de algunas determinadas bases.

11. REPLICACIÓN VIRAL 3.- REPLICACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: En el caso del fago T4 se glucosila la base 5'-hidroximetilcitosina. Para lograr efectiva replicación del genoma viral se deben sintetizar algunas proteínas una vez que el material genético ingresa en la célula.

12. REPLICACIÓN VIRAL 3.- REPLICACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: Estas proteínas tempranas reparan el poro de la membrana citoplasmática por donde ingresó el genoma viral, degradan el DNA bacteriano lo que proporciona una fuente de precursores, evita síntesis de RNA y proteínas bacterianas, y proporciona ribosomas para la síntesis de proteínas del fago. Además algunas de estas proteínas tempranas participan en la síntesis de las bases inusuales.

13. REPLICACIÓN VIRAL 3.- REPLICACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: La forma de replicación del genoma viral es dependiente del tipo de material genético (si es RNA o DNA, si es simple o doble cadena). En el caso del fago T4, las moléculas replicadas se aparean en los extremos y formando una molécula de DNA más larga denominada Concatámero. Después una enzima corta esta larga molécula lineal en moléculas más pequeñas de igual longitud.

14. REPLICACIÓN VIRAL 3.- REPLICACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO VIRAL: Las moléculas de DNA del T4 se caracterizan por estar permutadas circularmente (el DNA del T4 es lineal) de esta forma todas las moléculas de DNA resultantes contienen genes completos y funcionales. La enzima del T4 que corta al concatámero produce moléculas de DNA de tamaños similares pero no reconoce sitios específicos sobre la molécula, en cambio la enzima del T7 reconoce sitios específicos sobre el DNA.

15. REPLICACIÓN VIRAL 4.- SÍNTESIS DE LAS ENVOLTURAS PROTEICAS: Las proteínas de la envoltura (cápside, vaina, fibras, etc.) son proteínas tardías que se sintetizan después de iniciada la replicación del material genético. La síntesis de cada componente proteico se realiza separadamente. En el caso del fago T4, el material genético es encapsidado antes del ensamble del resto de los componentes.

16. REPLICACIÓN VIRAL 5.- ENSAMBLE: Las proteínas de la envoltura se ensamblan para formar una partícula viral madura capaz de infectar a otra célula cuando sea liberada. 6.- LISIS CELULAR Y LIBERACIÓN DE LAS PARTÍCULAS VIRALES: La lisis celular se debe a la síntesis de proteínas tardías codificadas en el genoma del fago. En el fago T4, estas proteínas son enzimas que lesionan la membrana citoplasmática y la pared celular.

19. FORMA Y TAMAÑO DE LOS VIRUS

20. El tamaño y forma de los virus son bastante variables. Existen dos grupos estructurales básicos: a.- ISOMÉTRICOS  con forma de varilla o alargados b.- VIRUS COMPLEJOS  con cabeza y cola (como algunos bacteriófagos). Los virus más pequeños son icosaédricos (polígonos de 20 lados) que miden entre 18 y 20 nanómetros de ancho (1 nanómetro = 1 millonésima parte de 1 milímetro).

21. Los de mayor tamaño son los alargados; algunos miden varios micrómetros de longitud, pero no suelen medir más de 100 nanómetros de ancho. Los virus más largos tienen una anchura que está por debajo de los límites de resolución del microscopio óptico, utilizado para estudiar bacterias y otros microorganismos. La mayoría de los virus con estructura helicoidal interna presentan envueltas externas (también llamadas cubiertas) compuestas de lipoproteínas, glicoproteínas, o ambas.

22. Estos virus se asemejan a esferas, aunque pueden presentar formas variadas, y su tamaño oscila entre 60 y más de 300 nanómetros de diámetro. Los virus complejos, como algunos bacteriófagos, tienen cabeza y una cola tubular que se une a la bacteria huésped. Los poxvirus tienen forma de ladrillo y son de composición compleja de proteínas. Sin embargo, estos últimos tipos de virus son excepciones y la mayoría tienen una forma simple.

24. Diagrama que muestra el tamaño relativo y las formas de diferentes tipos de virus. (a) Poxvirus (vacuna). (b) Poxvirus (c) Rabdovirus. (d) Virus de la parainfluenza (e) Bacteriófago. (g) Herpesvirus. (h) Adenovirus. (i) Virus de la influenza. (j) Virus de la papa. (k) Virus del mosaico del tabaco. (l) Polioma/papiloma virus. (m) Virus del mosaico de la alfalfa. (n) Virus de la polio. (o) Fago ØX174.

25. VIRUS ADN VIRUS ARN

26. CLASIFICACIÓN FUNCIONAL DE LOS VIRUS

27. Los virus muestran una gran diversidad en su morfología: la estructura de sus ácidos nucleicos, el modo de infección, regulación y desarrollo. Resulta difícil establecer un concepto clasificador que simplifique el análisis del proceso de replicación (reproducción) viral. Sin embargo, se ha propuesto un sistema de clasificación basado en el modo como éstos expresan sus genes y llevan a cabo la replicación de su material genético. ANTECEDENTES

28. En esta clasificación los virus están divididos en grupos de acuerdo con el modo como llevan a cabo la síntesis del ARN mensajero (ARNm) que dará origen a las proteínas virales. De acuerdo con esta clasificación, todo ARNm es designado como positivo (+) ARN y las cadenas de ADN o de ARN o de ambos que son complementarias en secuencia de nucleótidos a la del ARNm, son denominadas como negativas (-). ANTECEDENTES

29. Aquellas cadenas de nucleótidos cuya secuencia no es complementaria a la del ARNm son denominadas también como positivas (+). Es posible distinguir seis clases de virus: CLASE 1 : está constituida por todos los virus que tienen un genoma formado por ADN de cadena doble. En esta clase no se aplica la designación +/-, pues diferentes especies de ARNm se originan a partir de diferentes segmentos de ambas cadenas del ADN viral. ANTECEDENTES

30. CLASE II : consta de virus cuyo genoma está constituido por ADN de cadena sencilla, cuya secuencia es exactamente la misma presente en el ARNm. En esta clase de virus, el ADN del genoma debe ser temporalmente convertido a la forma de cadena doble antes de que ocurra la transcripción del ADN en ARNm. ANTECEDENTES

31. CLASE III : está compuesta por virus cuyo genoma es ARN de cadena doble. Todos los virus conocidos que forman parte de este grupo tienen genomas segmentados, pero el ARNm es sintetizado solamente a partir de una de las cadenas de ARN presentes en cada fragmento. ANTECEDENTES

32. CLASE IV : está representada por los virus con ARN de cadena sencilla cuya secuencia es la misma del ARNm. En estos virus la síntesis de una cadena complementaria al ARN original precede la síntesis del ARN viral. CLASE V : está formada por los virus que poseen un genoma de ARN de cadena sencilla, el cual es complementario en su secuencia de bases al ARNm. ANTECEDENTES

33. CLASE VI : consta de virus que poseen un genoma de ARN de cadena sencilla y que producen un ADN intermediario durante el proceso de replicación. En algunos miembros de esta clase el ARN del genoma y el ARNm tienen la misma secuencia. ANTECEDENTES