Reproducción viral. vs humana.

REPRODUCCIÓN DE LOS VIRUS.

tomo directamente lo referido en "biologia.edu.ar"

[compárese con la reproducción humana, sin consideraciones creacionistas]

El evento inicial en el ciclo de vida de un virus es la unión del mismo con la célula huésped a través del proceso de adsorción. Esta unión específica se establece entre una molécula presente en la membrana celular (receptor) y una proteína externa del virión. Algunos receptores virales han sido identificados y son en general carbohidratos, lípidos o proteínas de la membrana plasmática.

Así, la susceptibilidad o resistencia de una célula a la infección está determinada por la presencia o ausencia de receptores específicos. La importancia de la carencia de receptores se demuestra indirectamente porque es posible infectar exitosamente células no susceptibles a algunos virus utilizando ácido nucleico desnudo (transfección).

La unión virus-célula ocurre en dos etapas: una primera unión reversible por atracción electrostática, facilitada por la presencia de cationes: la adsorción irreversible se produce cuando se establece la unión polivalente virus-célula, ya que suele haber muchas copias de los receptores en la célula y múltiple sitios de unión en el virión.

Penetración

Una vez establecida la adsorción, los virus pueden entrar en la célula a través de tres mecanismos diferentes: endocitosis mediada por receptor, fusión con la membrana plasmática y traslocación a través de la membrana plasmática.

Se acepta en la actualidad que los virus desnudos pueden entrar en la célula por traslocación o por endocitosis mientras que los virus envueltos penetran por endocitosis o por fusión.

En la endocitosis mediada por receptor el virus utiliza la misma vía de entrada que emplean muchas macromoléculas fisiológicamente importantes como nutrientes hormonas y factores de crecimiento. El virus absorbido a su receptor va quedando encerrado dentro de invaginaciones de la membrana plasmática recubiertas de una proteína llamada clatrina, que forman primero un hueco recubierto y luego una vesícula. De este modo el virión intacto entra en el endosoma. El pH ácido del endosoma (5 a 5,5) produce cambios conformacionales en las proteínas del virión que permiten la fusión de la membrana del endosoma con la membrana externa del virus y expulsan el genoma viral al citoplasma celular para su libre expresión. (Ver virus de la gripe)

El mecanismo de fusión directa de la envoltura viral con la membrana plasmática celular es utilizado por ciertos virus envueltos como herpes y Paramixovirus. Estos virus poseen en su envoltura glicoproteínas con capacidad de fusión independiente del pH, es decir, que a un pH neutro ocurre la fusión a nivel de la membrana celular liberando el genoma al citoplasma. A diferencia de la entrada por endocitosis, en este caso en ningún momento se ven viriones intactos dentro de la célula. Esta capacidad de fusión con membrana plasmática que tienen ciertos virus ha permitido su utilización como agentes fusogénicos para la obtención de híbridos celulares. (Ver virus del VIH)

Por último, algunos virus desnudos como Adenovirus parecen entrar directamente a través de la membrana plasmática mediante un proceso de traslocación.

Desnudamiento

El desnudamiento ocurre simultáneamente o después de la penetración y comprende la eliminación de todas o parte de las cubiertas proteicas que rodean al ácido nucleico viral, de manera de dejar expuesto dentro de la célula el genoma viral desnudo o asociado a alguna enzima para que pueda expresarse. En algunos casos sólo se remueve parte de la cápside viral y en esas condiciones el genoma expresa sus funciones. Para otros virus complejos, como por ejemplo los Poxvirus, el desnudamiento parece ocurrir en dos etapas: en la primera hay remoción de ciertas cubiertas proteicas por enzimas celulares, parte del genoma es tanscripto en esas condiciones y luego, en una segunda etapa, y a través de una proteína codificada por el virus, se produce el desnudamiento total del genoma.

En general el desnudamiento es un proceso difícil de estudiar y establecer con precisión sus características por la rapidez con que ocurre y la dificultad en separarlo temporalmente de la penetración. Es por ello que se suele denominar internalización del virión al conjunto de ambos eventos, penetración y desnudamiento.

BIOSÍNTESIS DE MACROMOLÉCULAS VIRALES

Se basa en la expresión de la información contenida en el genoma que permitirá la biosíntesis de proteínas y ácidos nucleicos constituyentes de la nueva progenie. Comprende tres tipos de eventos:

a) Transcripción: producción de ARNm virales.

b) Traducción de los ARNm en proteínas estructurales (son todas aquellas proteínas constitutivas del virión) y no estructurales (que se sintetizan en la célula infectada a partir del genoma viral y cumplen distintas funciones durante el ciclo de vida del virus pero no forman parte del virión; por ejemplo: polimerasas, proteasas, proteínas para el ensamble, etc.)

c) Replicación del genoma viral para obtener copias del mismo que junto con las proteínas estructurales formarán la progenie de viriones.

La diversidad de mecanismos por los que los virus se aseguran que estos tres procesos ocurran y se fabriquen los componentes del virión se refleja en la amplia variación de tipos estructurales de genomas virales. El punto clave para que pueda haber expresión del genoma viral en la célula huésped está representado por la síntesis de las proteínas codificadas en el mismo, para lo cual previamente se requiere la transcripción de los correspondientes ARNm.

Estrategias de transcripción

Los virus animales han evolucionado de manera de adaptarse a las posibilidades que le brinda la célula para llevar a cabo la transcripción. La célula eucariota sintetiza sus ARNm en el núcleo, a partir de un molde de ADN y utilizando la enzima ARN polimerasa II, dependiente de ADN también de localización nuclear. Por lo tanto, sólo aquellos virus con un genoma de ADN y que llegan al núcleo de la célula pueden utilizar las enzimas celulares para transcribir sus mensajes. Si el virus debe sintetizar sus ARNm en otras condiciones (por ejemplo, a partir de un templado de ARN o a partir de ADN en citoplasma), debe necesariamente traer todas las enzimas correspondientes (ARN polimerasa ARN dependiente o ARN polimerasa ADN dependiente, respectivamente) como proteínas constitutivas del virión o tener codificada en el genoma la información para sintetizarlas en la célula infectada.

Las características estructurales de los ARNm virales son similares a las de los ARNm celulares.

Se pueden reconocer en la actualidad 7 grandes grupos de familias de virus animales:

Grupo 1 (virus ARN de polaridad positiva): El ARN viral monocatenario es ARNm, por lo tanto es inmediatamente traducido en proteína viral luego que el virus ha entrado en la célula.

Grupo 2 (virus ARN de polaridad negativa): El ARN viral debe ser transcripto a su cadena complementaria para obtener el ARNm que sea traducido en proteínas. Esta transcripción es efectuada por una transcriptasa (ARN polimerasa ARN dependiente) presente en el virión.

Grupo 3 (virus ARN de polaridad ambos sentidos): Los dos fragmentos de ARN en Arenaviridae y algunos fragmentos de Bunyaviridae son de polaridad mixta. La mitad de la secuencia de nucleótidos tiene la polaridad positiva del ARNm y la otra parte del genoma es de polaridad negativa. Por lo tanto, también traen como proteína constitutiva del virión una transcriptasa que permite transcribir ARNm subgenómico a partir de la secuencia genómica de polaridad negativa.

Grupo 4 (virus ARN de doble cadena): El ARNm es transcripto a partir de la cadena negativa del genoma por una ARN polimerasa ARN dependiente asociada al virión.

Grupo 5 (Retroviridae): Es una familia excepcional dentro de los virus ARN ya que el virión tiene asociada una ADN polimerasa ARN dependiente (transcriptasa reversa: revierte el flujo de información genética de la célula eucariótica que es ADN-ARN). Esta enzima sintetiza a partir del ARN cadena simple de polaridad positiva viral una cadena complementaria de ADN negativo, que luego es convertido en ADN doble cadena. Este ADN bicatenario se integra al genoma celular y actúa como templado para la síntesis de los ARNm virales. (Ver animación del VIH)

Grupo 6 (virus ADN de doble cadena): el ADN viral es transcripto a ARNm por una ARN polimerasa ADN dependiente viral o celular, según la familia.

Grupo 7 (virus ADN de cadena simple): El ADN viral monocatenario es convertido en bicatenario a partir del cual se transcriben luego los ARNm virales utilizando la ARN polimerasa celular.

Estrategias de traducción

Para traducir sus proteínas a partir de los ARNm, todos los virus utilizan el sistema provisto por la célula huésped, tanto ribosomas como factores de iniciación y demás elementos. Por lo que deben adaptar sus ARNm a los requerimientos de la maquinaria celular.

En este aspecto la principal restricción que impone la célula es la necesidad de que los ARNm sean monocistrónicos, o sea con un único punto para iniciación de la traducción en el extremo 5´ del ARNm, que es leído en forma completa por el sistema celular dando como resultado una única proteína. Esta necesidad resulta a partir del hecho de que los ribosomas eucarióticos son incapaces de iniciar la traducción en el interior de un transcripto policistrónico, o sea cortar la lectura de un ARNm en una señal de terminación y reiniciar la traducción en una señal de iniciación contigua para comenzar con la síntesis de otro polipéptido.

Replicación del ácido nucleico viral

Virus con genoma de ADN:  Los virus llevan a cabo la duplicación de su ADN por medio de mecanismos y herramientas similares a los empleados por la célula para replicar su material genético. La replicación del ADN viral es generalmente semiconservativa, es decir cada cadena del ADN parental se conserva y por apareamiento con las bases complementarias se duplica, produciéndose como resultado final dos moléculas de ADN, cada una de las cuales está formada por una cadena de ADN parental y una cadena sintetizada "de novo".

Virus con genoma de ARN: A diferencia de lo que sucede con el ADN, la replicación del ARN es un fenómeno único de los virus ya que la maquinaria genética de la célula se basa exclusivamente en el uso del ADN como templado (ADN-ADN o ADN-ARN). Por lo tanto, para la duplicación de su genoma, así como acontecía para la síntesis de sus ARNm, los virus ARN deben necesariamente aportar la enzima ARN polimerasa ARN dependiente.

ENSAMBLAJE Y LIBERACIÓN

En las etapas tardías del ciclo de multiplicación viral las moléculas de ácido nucleico y proteínas virales sintetizadas en la célula infectada deben ensamblarse para formar los nuevos viriones y salir al espacio extracelular para estar en condiciones de infectar nuevas células. Este proceso de maduración y ensamble, también denominado morfogénesis, comprende el armado de la cápside a partir de las unidades estructurales y luego la formación del virión completo. El mecanismo va a diferir en base a dos propiedades del virión: la estructura de la cápside y la presencia o no de envoltura.