Virus

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Virus

Descripción de los Virus

Virus, agente infeccioso de pequeño tamaño y composición simple que sólo puede multiplicarse en células vivas de animales, plantas o bacterias. El nombre proviene de una palabra latina que significa “líquido viscoso” o “veneno”.

Los primeros indicios de la naturaleza biológica de los virus provienen de los estudios realizados en 1892 por el científico ruso Dmitry I. Ivanovsky y en 1898 por el científico holandés Martinus W. Beijerinck. Beijerinck primero supuso que el virus en estudio era un nuevo tipo de agente infeccioso, que designó como contagium vivum fluidum, lo que significa que era un organismo vivo y en reproducción que se diferenciaba de otros organismos. Ambos investigadores descubrieron que una enfermedad de las plantas de tabaco podía ser transmitida por un agente, más tarde llamado virus del mosaico del tabaco, que pasaba a través de un diminuto filtro que no permitía el paso de la bacteria. Este virus y los que se aislaron posteriormente no crecían en un medio artificial y no eran visibles bajo el microscopio de luz.

Comedor de Bacterias

En estudios independientes realizados en 1915 por el investigador británico Frederick W. Twort y en 1917 por el científico francocanadiense Félix H. d’Hérelle, se descubrieron lesiones en cultivos de bacterias y se atribuyeron a un agente llamado bacteriófago (“comedores de bacterias”), que ahora se sabe que son virus que infectan específicamente a las bacterias.

La naturaleza única de estos agentes hizo que se tuvieran que desarrollar nuevos métodos y modelos alternativos para estudiarlos y clasificarlos.

Sin embargo, el estudio de los virus limitados exclusivamente o en gran medida a los seres humanos planteaba el formidable problema de encontrar un huésped animal susceptible.

Virus de la Gripe

En 1933 los investigadores británicos Wilson Smith, Christopher H. Andrewes y Patrick P. Laidlaw pudieron transmitir la gripe a hurones, y el virus de la gripe se adaptó posteriormente a ratones.

En 1941 el científico estadounidense George K. Hirst descubrió que el virus de la gripe que crecía en los tejidos del embrión de pollo podía ser detectado por su capacidad de aglutinar (unir) los glóbulos rojos.

Los científicos estadounidenses John Enders, Thomas Weller y Frederick Robbins, que en 1949 desarrollaron la técnica de cultivo de células en superficies de vidrio, lograron un avance significativo; las células podían entonces infectarse con los virus que causan la poliomielitis (virus de la polio) y otras enfermedades. (Hasta ese momento, el poliovirus sólo podía crecer en los cerebros de los chimpancés o en las médulas espinales de los monos). El cultivo de células en superficies de vidrio abrió el camino para que las enfermedades causadas por virus fueran identificadas por sus efectos en las células (efecto citopatógeno) y por la presencia de anticuerpos contra ellas en la sangre. El cultivo de células condujo luego al desarrollo y la producción de vacunas (preparados utilizados para obtener inmunidad contra una enfermedad) como la vacuna contra el virus de la poliomielitis.

Los científicos pronto pudieron detectar el número de virus bacterianos en un vaso de cultivo midiendo su capacidad para separar (lisar) las bacterias adyacentes en un área de bacterias (césped) recubierta con una sustancia gelatinosa inerte llamada acción agar-viral que dio lugar a un aclaramiento o “placa”.

En 1952, el científico estadounidense Renato Dulbecco aplicó esta técnica para medir el número de virus animales que podían producir placas en capas de células animales adyacentes recubiertas de agar.

Microscopio Electrónico

En la década de 1940 el desarrollo del microscopio electrónico permitió ver por primera vez partículas individuales de virus, lo que condujo a la clasificación de los virus y permitió conocer su estructura.

Los avances que se han realizado en la química, la física y la biología molecular desde los años 60 han revolucionado el estudio de los virus. Por ejemplo, la electroforesis en sustratos de gel dio una comprensión más profunda de la composición de las proteínas y del ácido nucleico de los virus. Procedimientos inmunológicos más sofisticados, incluido el uso de anticuerpos monoclonales dirigidos a sitios antigénicos específicos en las proteínas, permitieron comprender mejor la estructura y la función de las proteínas virales. Los progresos realizados en la física de los cristales que podían estudiarse por difracción de rayos X proporcionaron la alta resolución necesaria para descubrir la estructura básica de los diminutos virus.

Biología y Bioquímica

Las aplicaciones de los nuevos conocimientos sobre biología celular y bioquímica ayudaron a determinar la forma en que los virus utilizan sus células huéspedes para sintetizar los ácidos nucleicos y las proteínas virales.

La revolución que tuvo lugar en el campo de la biología molecular permitió estudiar la información genética codificada en los ácidos nucleicos de los virus, que permite a éstos reproducirse, sintetizar proteínas únicas y alterar las funciones celulares. De hecho, la simplicidad química y física de los virus los ha convertido en una incisiva herramienta experimental para sondear los acontecimientos moleculares que intervienen en ciertos procesos de la vida. Su potencial importancia ecológica se hizo realidad a principios del siglo XXI, tras el descubrimiento de virus gigantes en entornos acuáticos de diferentes partes del mundo.

En este texto se examina la naturaleza fundamental de los virus: qué son, cómo causan la infección y cómo pueden, en última instancia, causar enfermedades o provocar la muerte de sus células huéspedes. Para un tratamiento más detallado de enfermedades virales específicas, véase infección.

Características generales

Definición

Los virus ocupan una posición taxonómica especial: no son plantas, animales o bacterias procarióticas (organismos unicelulares sin núcleos definidos), y generalmente están situados en su propio reino. De hecho, los virus ni siquiera deberían considerarse organismos, en el sentido más estricto, porque no son de vida libre, es decir, no pueden reproducirse y llevar a cabo procesos metabólicos sin una célula huésped.

Todos los verdaderos virus contienen ácido nucleico -ya sea ADN (ácido desoxirribonucleico) o ARN (ácido ribonucleico)- y proteínas. El ácido nucleico codifica la información genética única de cada virus. La forma infecciosa y extracelular (fuera de la célula) de un virus se llama virión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Contiene al menos una proteína única sintetizada por genes específicos en el ácido nucleico de ese virus.

Proteinas

En prácticamente todos los virus, al menos una de estas proteínas forma una cáscara (llamada cápside) alrededor del ácido nucleico. Ciertos virus también tienen otras proteínas internas a la cápside; algunas de estas proteínas actúan como enzimas, a menudo durante la síntesis de los ácidos nucleicos virales. Los viroides (que significa “similar a los virus”) son organismos causantes de enfermedades que sólo contienen ácido nucleico y no tienen proteínas estructurales. Otras partículas similares a virus, llamadas priones, están compuestas principalmente por una proteína estrechamente compleja con una pequeña molécula de ácido nucleico. Los priones son muy resistentes a la inactivación y parecen causar enfermedades cerebrales degenerativas en los mamíferos, incluidos los humanos.

Los virus son parásitos por excelencia; dependen de la célula anfitriona para casi todas sus funciones de mantenimiento de la vida. A diferencia de los verdaderos organismos, los virus no pueden sintetizar proteínas porque carecen de ribosomas (orgánulos celulares) para la traducción del ARN mensajero viral (ARNm; una copia complementaria del ácido nucleico del núcleo que se asocia con los ribosomas y dirige la síntesis de proteínas) en proteínas. Los virus deben utilizar los ribosomas de sus células anfitrionas para traducir el ARNm viral en proteínas virales.

Los virus también son parásitos energéticos; a diferencia de las células, no pueden generar o almacenar energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP). El virus deriva energía, así como todas las demás funciones metabólicas, de la célula huésped. El virus invasor utiliza los nucleótidos y aminoácidos de la célula huésped para sintetizar sus ácidos nucleicos y proteínas, respectivamente. Algunos virus utilizan las cadenas de lípidos y azúcares de la célula huésped para formar sus membranas y glicoproteínas (proteínas vinculadas a polímeros cortos compuestos por varios azúcares).

La verdadera parte infecciosa de cualquier virus es su ácido nucleico, ya sea el ADN o el ARN, pero nunca ambos.

Funciones

En muchos virus, pero no en todos, el ácido nucleico por sí solo, despojado de su cápsula, puede infectar (transfectar) células, aunque con una eficacia considerablemente menor que la de los viriones intactos.

La cápside del virión tiene tres funciones:

• Proteger el ácido nucleico del virus de la digestión por determinadas enzimas (nucleasas),
• proporcionar sitios en su superficie que reconozcan y acoplen (adsorban) el virión a receptores en la superficie de la célula huésped y, en algunos virus,
• proporcionar proteínas que formen parte de un componente especializado que permita al virión penetrar a través de la membrana de la superficie de la célula o, en casos especiales, inyectar el ácido nucleico infeccioso en el interior de la célula huésped.

Alcance y distribución del huésped

La lógica dictó originalmente que los virus se identificaran en función del huésped que infectan. Esto se justifica en muchos casos pero no en otros, y la gama de huéspedes y la distribución de los virus son sólo un criterio para su clasificación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Todavía es tradicional dividir los virus en tres categorías: los que infectan a animales, plantas o bacterias.

Prácticamente todos los virus de las plantas son transmitidos por insectos u otros organismos (vectores) que se alimentan de las plantas.

Variedad

Los huéspedes de los virus animales varían desde protozoos (organismos animales unicelulares) hasta los humanos. Muchos virus infectan tanto a animales invertebrados como a vertebrados, y algunos infectan a ambos. Ciertos virus que causan enfermedades graves a los animales y a los humanos son transportados por artrópodos. Estos virus transmitidos por vectores se multiplican tanto en el vector invertebrado como en el huésped vertebrado.

Ciertos virus están limitados en su rango de hospedaje a los diversos órdenes de vertebrados. Algunos virus parecen estar adaptados para crecer sólo en los vertebrados ectotérmicos (animales comúnmente denominados de sangre fría, como los peces y los reptiles), posiblemente porque sólo pueden reproducirse a bajas temperaturas. Otros virus están limitados en su gama de hospederos a los vertebrados endotérmicos (animales comúnmente denominados de sangre caliente, como los mamíferos).

El tamaño y la forma

La cantidad y la disposición de las proteínas y el ácido nucleico de los virus determinan su tamaño y forma. El ácido nucleico y las proteínas de cada clase de virus se ensamblan en una estructura llamada nucleoproteína o nucleocápside. Algunos virus tienen más de una capa de proteína que rodea al ácido nucleico; otros tienen una membrana lipoproteica (llamada envoltura), derivada de la membrana de la célula huésped, que rodea el núcleo de la nucleocápside. Penetrando la membrana hay proteínas adicionales que determinan la especificidad del virus para las células anfitrionas. Los componentes de la proteína y el ácido nucleico tienen propiedades únicas para cada clase de virus; cuando se ensamblan, determinan el tamaño y la forma del virus para esa clase específica. Los genomas de los mimavirus y los pandoravirus, que son algunos de los mayores virus conocidos, oscilan entre 1 y 2,5 Mb (1 Mb = 1.000.000 de pares de bases de ADN).

La mayoría de los virus varían en diámetro de 20 nanómetros (nm; 0,0000008 pulgadas) a 250-400 nm; los más grandes, sin embargo, miden alrededor de 500 nm de diámetro y tienen alrededor de 700-1.000 nm de longitud. Sólo los virus más grandes y complejos pueden ser vistos bajo el microscopio de luz con la mayor resolución. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Cualquier determinación del tamaño de un virus también debe tener en cuenta su forma, ya que las diferentes clases de virus tienen formas distintivas.

Las formas de los virus son predominantemente de dos tipos: varillas, o filamentos, llamados así por la disposición lineal del ácido nucleico y las subunidades proteínicas; y esferas, que en realidad son polígonos de 20 lados (icosaédricos). La mayoría de los virus vegetales son pequeños y son filamentos o polígonos, al igual que muchos virus bacterianos.

Bacteriófagos

Sin embargo, los bacteriófagos más grandes y complejos contienen como información genética ADN de doble cadena y combinan formas filamentosas y poligonales. El bacteriófago T4 clásico está compuesto por una cabeza poligonal, que contiene el genoma del ADN y una cola en forma de varilla de fibras largas con una función especial. Estructuras como estas son únicas para los bacteriófagos.

Los virus animales muestran una extrema variación en tamaño y forma. Los virus animales más pequeños pertenecen a las familias Parvoviridae y Picornaviridae y miden unos 20 nm y unos 30 nm de diámetro, respectivamente. Los virus de estas dos familias son icosaedros y contienen ácidos nucleicos con información genética limitada. Los virus de la familia Poxviridae son de unos 250 a 400 nm en su dimensión más larga, y no son polígonos ni filamentos. Los Poxvirus son estructuralmente más complejos que las simples bacterias, a pesar de su gran parecido. Los virus animales que tienen nucleocápsides en forma de vara (helicoidal) son los que están encerrados en una envoltura; estos virus se encuentran en las familias Paramyxoviridae, Orthomyxoviridae, Coronaviridae y Rhabdoviridae.

Clasificación

Sin embargo, no todos los virus envueltos contienen nucleocápsidas helicoidales; los de las familias Herpesviridae, Retroviridae y Togaviridae tienen nucleocápsidas poligonales. La mayoría de los virus envueltos parecen ser esféricos, aunque los rabdovirus son cilindros alargados.

Los criterios utilizados para clasificar los virus en familias y géneros se basan principalmente en tres consideraciones estructurales:

• el tipo y el tamaño de su ácido nucleico,
• la forma y el tamaño de las cápsides y
• la presencia de una envoltura lipídica, derivada de la célula huésped, que rodea a la nucleocápside viral.

El ácido nucleico

Como en todas las formas de vida, el ácido nucleico de cada virus codifica la información genética para la síntesis de todas las proteínas.

En casi todos los organismos de vida libre, la información genética se encuentra en forma de ADN de doble cadena dispuesto como una red espiral unida en las bases a lo largo de la longitud de la molécula (una doble hélice).

ADN y ARN

En los virus, sin embargo, la información genética puede presentarse en diversas formas, incluido el ADN o el ARN de una o dos cadenas.

Los ácidos nucleicos de los viriones están organizados en genomas. Todos los virus de ADN de doble cadena consisten en una sola molécula grande, mientras que la mayoría de los virus de ARN de doble cadena tienen genomas segmentados, y cada segmento suele representar un solo gen que codifica la información para sintetizar una sola proteína. Los virus con ADN genómico de cadena única suelen ser pequeños, con una información genética limitada. Algunos virus con ADN monocatenario están compuestos por dos poblaciones de viriones, cada una de las cuales consta de ADN monocatenario complementario de polaridad opuesta a la del otro.

Los viriones de la mayoría de los virus vegetales y de muchos virus animales y bacterianos están compuestos de ARN de cadena única.

En la mayoría de estos virus, el ARN genómico se denomina cadena positiva porque actúa como ARNm para la síntesis directa (traducción) de la proteína vírica.

Virus Animales

Sin embargo, varias grandes familias de virus animales, y una que incluye tanto virus vegetales como animales (los Rhabdoviridae), contienen ARN genómico de cadena única, denominada cadena negativa, que es complementaria del ARNm. Todos estos virus de ARN de cadena negativa tienen una enzima, denominada ARN polimerasa (transcriptasa) dependiente del ARN, que debe catalizar primero la síntesis de ARNm complementarios a partir del ARN genómico del virión antes de que pueda producirse la síntesis de proteínas virales. Estas variaciones en los ácidos nucleicos de los virus constituyen un criterio central para la clasificación de todos los virus.

Una gran familia distintiva de virus de ARN de una sola hebra se denomina Retroviridae; el ARN de estos virus es positivo, pero los virus están equipados con una enzima, denominada transcriptasa inversa, que copia el ARN de una sola hebra para formar ADN de doble hebra.

La cápsula proteínica

La cápside proteínica constituye el segundo criterio importante para la clasificación de los virus. La cápside rodea al virus y está compuesta por un número finito de subunidades de proteína conocidas como capsómeros, que suelen asociarse con el ácido nucleico del virión o se encuentran cerca de él.

Hay dos clases principales de virus basados en la cápside proteica:

• aquellos en los que una sola (o segmentada) molécula lineal de ácido nucleico con dos extremos libres está esencialmente completamente extendida o algo enrollada (una hélice) y
• aquellos en los que el ácido nucleico, que puede o no ser un círculo covalentemente cerrado, está enrollado firmemente en una configuración condensada, como un ovillo de hilo.

Estas dos clases de virus asumen en el primer caso una estructura larga y extendida en forma de varilla y en el segundo caso un polígono simétrico.

Con mucho, el ejemplo mejor estudiado de un virus con forma de varilla helicoidal es el virus del mosaico del tabaco, que fue cristalizado por Wendell Stanley en 1935. El virus del mosaico del tabaco contiene un genoma de ARN de cadena simple encapsulado por 2.130 moléculas de una sola proteína; hay 161/3 moléculas de proteína por cada vuelta de la hélice de ARN en la proporción de tres nucleótidos por cada molécula de proteína.

Bajo las condiciones ambientales adecuadas, el ARN viral y las moléculas de proteína en suspensión líquida se ensamblarán en un virus perfectamente formado y completamente infeccioso. La longitud de la cápside helicoidal del virus está determinada por la longitud de la molécula de ácido nucleico, que es el marco para el ensamblaje de la proteína de la cápside.

Diversos Virus

Los diversos virus helicoidales tienen diferentes longitudes y anchuras, dependiendo del tamaño del ácido nucleico así como de la masa y la forma de la molécula de la proteína. Algunos de estos virus helicoidales forman varillas rígidas, mientras que otros forman varillas flexibles, dependiendo de las propiedades de las proteínas ensambladas.

Los virus poligonales varían mucho en tamaño, de 20 a 150 nm de diámetro, esencialmente proporcional al tamaño de la molécula de ácido nucleico enrollada en el interior del virión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). La mayoría, si no todos, los virus poligonales son icosaédricos; como una cúpula geodésica, están formados por triángulos equiláteros, en este caso 20. Cada triángulo está compuesto por subunidades de proteínas (capsómeros), a menudo en forma de hexágonos (múltiplos de seis) que son los bloques de construcción de la cápside. Hay 12 vértices (las uniones apicales de estos 20 triángulos), cada uno de los cuales comprende un pentón (cinco subunidades). Estos viriones icosaédricos tienen tres ejes de simetría rotacional quíntuple, triple y doble. El número de capsómeros es la base para la clasificación taxonómica de estas familias de virus. Ciertos virus icosaédricos, normalmente los más complejos, contienen proteínas internas adheridas al ácido nucleico que no son accesibles en la superficie de los viriones.

La envoltura de la lipoproteína

Los virus circundantes de simetría helicoidal o icosaédrica son envolturas de lipoproteínas, membranas unitarias de dos capas de lípidos intercaladas con moléculas de proteínas (bicapa de lipoproteínas). Estas membranas virales están compuestas por fosfolípidos y lípidos neutros (principalmente colesterol) derivados de las membranas celulares durante el proceso conocido como brotación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto).

Reemplazos

Sin embargo, prácticamente todas las proteínas de la membrana celular son reemplazadas por proteínas de origen viral durante la brotación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Aunque todos los lípidos de la envoltura viral se originan en la célula, sus proporciones relativas varían con respecto a las de la membrana celular porque las proteínas virales seleccionan sólo ciertos lípidos durante la brotación.

Asociadas a la membrana del virión están las glicoproteínas “integrales”, que atraviesan completamente la bicapa lipídica, y las proteínas de la matriz “periférica”, que recubren la superficie interior. Las glicoproteínas contienen regiones de aminoácidos que, en el primer paso de la infección viral, reconocen los receptores de las células huésped. Las proteínas de la matriz parecen funcionar en la selección de las regiones de la membrana celular que se utilizarán para la membrana vírica, así como para ayudar al virión a entrar en las células.

Los virus sólo pueden reproducirse dentro de una célula anfitriona. El virus parental (virión) da lugar a numerosos descendientes, generalmente genéticamente y estructuralmente idénticos al virus parental.

Las acciones del virus dependen tanto de sus tendencias destructivas hacia una célula anfitriona específica como de las condiciones ambientales.

Infección Viral

En el ciclo vegetativo de la infección viral, la multiplicación de los virus de la progenie puede ser rápida. Este ciclo de infección a menudo resulta en la muerte de la célula y la liberación de muchos virus de la progenie. Ciertos virus, en particular los bacteriófagos, se denominan templados (o latentes) porque la infección no provoca inmediatamente la muerte de la célula. El material genético viral permanece latente o se integra realmente en el genoma de la célula huésped. Las células infectadas con virus de zonas templadas se denominan lisógenas porque las células tienden a descomponerse cuando se encuentran con algún factor químico o físico, como la luz ultravioleta.

Inactividad

Además, muchos virus animales y vegetales, cuya información genética no está integrada en el ADN del huésped, pueden permanecer inactivos en los tejidos durante largos períodos de tiempo sin causar mucho daño tisular, si es que lo hay. La infección vírica no siempre provoca la muerte de las células o lesiones en los tejidos; de hecho, la mayoría de los virus permanecen inactivos en los tejidos sin causar nunca efectos patológicos, o lo hacen sólo bajo otras provocaciones, a menudo ambientales.

Aunque las vías de reproducción de los diferentes virus varían considerablemente, existen ciertos principios básicos y una serie de eventos particulares en el ciclo de infección de la mayoría, si no de todos los virus. El primer paso del ciclo de infección es que el virus parental invasor (virión) debe adherirse a la superficie de la célula anfitriona (adsorción).

En el segundo paso, el virión intacto o bien penetra en la membrana externa y entra en el interior de la célula (citoplasma) o bien inyecta el material genético del virus en el interior de la célula mientras que la cápside (y la envoltura, si está presente) de la proteína permanece en la superficie de la célula.

Descubrimiento

En el caso de la penetración de todo el virus, un proceso posterior (desrecubrimiento) libera el material genético de la cápsula y la envoltura, si está presente.

En cualquiera de los casos, el material genético viral no puede comenzar a sintetizar la proteína hasta que haya emergido de la cápsula o la envoltura.

Ciertos virus bacterianos, como el bacteriófago T4, han desarrollado un elaborado proceso de infección: tras la adsorción y la firme unión de la cola del virus a la superficie de la bacteria por medio de “clavijas” proteínicas, la cola musculosa se contrae, y el tapón de la cola penetra en la pared celular y la membrana subyacente e inyecta el ADN del virus (fago) en la célula. Otros bacteriófagos penetran en la membrana celular por diferentes medios, como inyectando el ácido nucleico a través de la pila macho (sexo) de la bacteria.

Inyección

En todos los virus bacterianos, la inyección o penetración transmite el ácido nucleico viral a través de una pared celular bacteriana rígida.

Las células vegetales también tienen paredes celulares rígidas, que los virus de las plantas normalmente no pueden penetrar.

Sin embargo, los virus vegetales no han desarrollado sus propios sistemas para inyectar ácidos nucleicos en las células huéspedes, por lo que se transmiten por la probóscide de los insectos que se alimentan de las plantas.

Virus de las Plantas

En el laboratorio, los virus de las plantas penetran en las células vegetales si las paredes celulares han sido desgastadas con papel de lija o si los protoplastos celulares (membrana plasmática, citoplasma y núcleo) están desprovistos de paredes.

La penetración de los virus en las células animales implica diferentes procesos, ya que las células animales no están encerradas por paredes sino por una membrana bicapa flexible de lipoproteínas. La mayoría de los virus animales, estén o no encerrados en envolturas lipídicas, penetran en las células en forma intacta por un proceso llamado endocitosis. La membrana invagina y envuelve una partícula de virus adsorbida a una célula, generalmente en una zona de la membrana llamada fosa recubierta, que está revestida por una proteína especial conocida como clatrina. A medida que la fosa recubierta se invagina, se pellizca en el citoplasma para formar una vesícula recubierta. La vesícula revestida se fusiona con los endosomas citoplasmáticos (vesículas cerradas por membranas) y luego con orgánulos celulares llamados lisosomas, que son vesículas cerradas por membranas que contienen enzimas.

Fusión

En un entorno ácido, la membrana de un virus envuelto se fusiona con la membrana del endosoma, y la nucleocápside viral se libera en el citoplasma. Los virus no envueltos presumiblemente se someten a un proceso similar, por el cual la cápside proteica se degrada, liberando el ácido nucleico viral desnudo en el citoplasma.

El orden de las etapas de la replicación viral que siguen a la liberación del genoma varía para las diferentes clases de virus. Para muchas familias de virus el tercer paso en el ciclo de infección es la transcripción del genoma del virus para producir ARNm virales, seguido por el cuarto paso, la traducción del ARNm viral en proteínas.

En el caso de los virus en los que el ácido nucleico genómico es un ARN que puede servir de mensajero (es decir, los virus de ARN de cadena positiva), el tercer paso es la traducción del ARN para formar proteínas víricas; algunas de estas proteínas víricas recién sintetizadas son enzimas que sintetizan ácidos nucleicos (polimerasas), que llevan a cabo un cuarto paso, la transcripción de más ARNm del genoma vírico.

Virus más Complicados

En el caso de los virus de ADN más complicados, como los adenovirus y los herpesvirus, algunas regiones del genoma sintetizan ARNm “tempranos”, que se traducen en polimerasas que inician la transcripción de regiones “tardías” del ADN en ARNm, que luego se traducen en proteínas estructurales.

Independientemente de la forma en que procedan los pasos tercero y cuarto, el quinto paso en el ciclo de la infección es la replicación (reproducción del genoma parental para hacer genomas de la progenie). El sexto paso es el ensamblaje de los genomas de la progenie recién replicados con las proteínas estructurales para hacer viriones de progenie completamente formados. El séptimo y último paso es la liberación de los viriones de la progenie mediante la lisis de la célula huésped a través del proceso de extrusión o de brotación, dependiendo de la naturaleza del virus.

Replicación

En un animal huésped o en un cultivo celular, este proceso de siete pasos puede repetirse muchas veces; los viriones de la progenie liberados del sitio original de la infección se transmiten entonces a otros sitios o a otros individuos.

En el caso de la mayoría de los virus ARN animales y vegetales, todos los eventos de replicación tienen lugar en el citoplasma; de hecho, muchos de estos virus ARN pueden crecer en células huésped en las que se ha eliminado el núcleo. La replicación de la mayoría de los virus de ADN animales y vegetales, así como del virus de la gripe por ARN, tiene lugar en el núcleo.

Transcripción

En estos virus, la transcripción tiene lugar en el núcleo, el ARNm migra al citoplasma, donde se traduce, y estas proteínas virales migran de vuelta al núcleo, donde se ensamblan con los genomas de la progenie recién replicada. La migración de las proteínas virales recién traducidas del citoplasma al núcleo es generalmente una función de secuencias específicas de aminoácidos llamadas “señales”, que translocan la proteína a través de los poros de la membrana del núcleo.

Lisogenia

Muchos virus bacterianos y animales permanecen inactivos en la célula infectada, y su ADN puede estar integrado en el ADN del cromosoma de la célula huésped. El ADN viral integrado se replica a medida que se replica el genoma de la célula; después de la división celular, el ADN viral integrado se duplica y suele distribuirse por igual a las dos células resultantes. Las bacterias portadoras del fago precursor no infeccioso, llamado profago, permanecen sanas y siguen creciendo hasta que son estimuladas por algún factor perturbador, como la luz ultravioleta. El ADN del prófago se extrae entonces del cromosoma bacteriano, y el fago se replica, produciendo muchos fagos de progenie y lisando la célula bacteriana huésped. Este proceso, descubierto originalmente en los bacteriófagos de zonas templadas en 1950 por el microbiólogo francés André Lwoff, se llama lisogenia.

El ejemplo clásico de un bacteriófago de zonas templadas se llama virus lambda (λ), que fácilmente causa lisogenia en ciertas especies de la bacteria Escherichia coli. El ADN del bacteriófago λ está integrado en el ADN del cromosoma anfitrión de E. coli en regiones específicas llamadas sitios de unión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). El profágeno integrado es la forma hereditaria y no infecciosa del virus; contiene un gen que reprime las funciones líticas del fago y, por lo tanto, garantiza que la célula huésped seguirá replicando el ADN del fago junto con el suyo propio y que no será destruido por el virus. La luz ultravioleta, u otros factores que estimulan la replicación del ADN en la célula huésped, provoca la formación de una proteasa recA, una enzima que descompone el represor fágico λ e induce a la replicación de los fagos λ y, eventualmente, a la destrucción de la célula huésped.

La escisión del ADN profágico del ADN cromosómico del huésped (como paso inicial en la síntesis de un virus infeccioso y lítico) a veces da lugar a la eliminación de parte del ADN de la célula huésped, que se empaqueta en los bacteriófagos defectuosos; parte del ADN de los bacteriófagos se elimina y se sustituye en el otro extremo por un gen de la bacteria huésped. Esta partícula de virus se denomina fago transductor porque, cuando infecta una célula bacteriana, puede transmitir el gen capturado por el ADN fago λ a la siguiente célula bacteriana que infecte. La transducción por los bacteriófagos es un medio eficiente para transferir la información genética de una célula bacteriana a otra.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Este medio de transferencia de información genética, llamado conversión lisogénica, imparte genes con funciones especiales a las células bacterianas que no tienen esas funciones. Es común en las bacterias y constituye un aspecto importante de la epidemiología (incidencia, distribución y control) de las enfermedades infecciosas. Por ejemplo, la bacteria Corynebacterium diphtheriae es el agente causal de la difteria, pero sólo cuando contiene el profiláctico del bacteriófago β, que codifica la toxina responsable de la enfermedad.

Transformación maligna

Un fenómeno análogo a la lisogenia celular bacteriana se produce en las células animales infectadas con ciertos virus. Por lo general, estos virus animales no causan inmediatamente la enfermedad en ciertas células animales.

En cambio, las células animales están infectadas persistentemente con tales virus, cuyo ADN (provirus) está integrado en el ADN cromosómico de la célula huésped.

Células Cancerosas

En general, las células con ADN proviral integrado se convierten en células cancerosas, un fenómeno conocido como transformación maligna. Al igual que en el caso de los profágenos bacterianos, la célula animal transformada no contiene ningún virus infeccioso, sino sólo el ADN de provirus integrado, que se replica junto con los cromosomas de la célula que se divide.

Mitosis

Por lo tanto, tras la mitosis de la célula transformada, cada nueva célula recibe una copia del ADN proviral. La característica distintiva de estas células animales transformadas es que su crecimiento es incontrolable; a diferencia de las células normales, su crecimiento no se inhibe por el contacto con otras células, y pierden su capacidad de adherirse (anclarse) a ciertas superficies. El crecimiento de los tejidos y órganos normales también está controlado por un fenómeno genético llamado muerte celular programada, o apoptosis, en el que un cierto número de células morirán y serán eliminadas después de un número finito de divisiones. La transformación maligna puede impedir la muerte celular programada, permitiendo así que las células crezcan de forma descontrolada y resulten cancerosas.

Entre los virus animales que causan la transformación maligna mediante la integración del ADN proviral se encuentran varias familias de virus de ADN y una gran familia de virus de ARN, los Retroviridae. Los virus de la familia Polyomaviridae, un grupo de papovirus, fueron tal vez los primeros en asociarse con la malignidad (causando muerte o enfermedad) en los animales. Los poliomavirus están muy difundidos en los ratones; pueden infectar a otros roedores y pueden causar tumores en animales infectados. Otro virus de la familia Polyomaviridae es el virus símico 40 (SV40), aislado originalmente de las células del mono verde africano (Cercopithecus sabaeus), donde crece rápidamente y mata las células.

Malignidad de la Célula

Sin embargo, la infección de células de roedores o humanas da lugar a una infección abortiva (una incompatibilidad entre el virus y la célula anfitriona) pero a veces induce una malignidad (sarcomas o linfomas) en la célula ocasional que se transforma. Se han aislado en seres humanos virus relacionados con el poliomavirus y el SV40, uno de los cuales, el virus JC, parece ser el agente causante de una enfermedad neurológica mortal llamada leucoencefalopatía multifocal progresiva.

Ptros Papovirus

Sin embargo, en general, los papovirus humanos no están claramente asociados con la enfermedad.

Otros papovirus incluyen los papilomavirus (familia Papillomaviridae), que son también pequeños virus poligonales que contienen ADN circular de doble cadena. Los papilomavirus están asociados con tumores generalmente benignos (no amenazantes) pero generalizados, llamados papilomas o pólipos, que se presentan en la piel humana y el tracto genital. Se han identificado papilomavirus específicos en humanos en verrugas comunes y en verrugas genitales (condylomata acuminata). Los cánceres del tracto genital humano, en particular el cáncer uterino del cuello uterino, se encuentran frecuentemente asociados con el virus del papiloma humano tipo 16 (VPH 16); el virus se transmite indudablemente como una enfermedad venérea.

Ciertos virus de la familia Adenoviridae, que se encuentran originalmente en las amígdalas y adenoides de los seres humanos, causan transformaciones malignas en ciertas células. Este fenómeno de inducción de cáncer en condiciones de laboratorio se ha estudiado ampliamente, pero no hay pruebas de que los adenovirus comunes causen cánceres en los seres humanos.

Agentes causantes de Cáncer

Sin embargo, se sospecha que los virus comunes de la familia Herpesviridae, incluidos los virus comunes del herpes simple que causan herpes labial y la enfermedad venérea del herpes genital, son agentes causantes de cáncer. Al igual que los adenovirus, los herpesvirus pueden causar transformaciones malignas, y su ADN está integrado en el cromosoma de la célula huésped. Un herpesvirus conocido como el virus de Epstein-Barr causa un cáncer infantil frecuentemente mortal llamado linfoma de Burkitt, así como la mononucleosis infecciosa de la enfermedad no maligna. El citomegalovirus del herpes se encuentra latente en los tejidos de la mayoría de los humanos y puede ser inducido a causar enfermedades mortales en bebés y adultos inmunocomprometidos. Un herpesvirus diferente causa la varicela; el mismo virus permanece latente en los tejidos durante largos períodos de tiempo (tal vez años o décadas) y posteriormente sufre un recrudecimiento (la reaparición de los síntomas después de haber disminuido) para causar la dolorosa enfermedad cutánea y neurológica llamada herpes zoster, o culebrilla.

Enfermedades en los Animales

Además, hay herpesvirus que causan enfermedades en los animales, por ejemplo, la enfermedad generalizada y generalmente mortal de los pollos llamada enfermedad de Marek. La amplia distribución de los virus de la familia Herpesviridae es evidente en otras enfermedades de los monos y las ranas.

Los virus de la familia Retroviridae son quizás los más distribuidos de los virus transformadores que infectan las células eucarióticas, desde las levaduras hasta los humanos. A principios del siglo XX se sugirió que los virus causan leucemias y linfomas en las aves.

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Sarcosomas

En 1911 el patólogo americano Peyton Rous describió por primera vez un virus que causa sarcomas en los pollos.

Los viriones de los retrovirus son esféricos (o poligonales) y están rodeados por una membrana lipídica que contiene una glicoproteína que reconoce y se une a los receptores celulares de una especie particular (glicoproteínas específicas del tipo). Los genomas de los retrovirus consisten en dos moléculas de ARN idénticas, cada una con 7.000 a 10.000 nucleótidos. Asociado con el ARN del virión se encuentra una enzima, una ADN polimerasa dependiente del ARN, también llamada transcriptasa inversa. Utilizando el ARN del virión como plantilla, la transcriptasa inversa cataliza la síntesis de una molécula lineal de ADN complementaria al ARN del virión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). La nueva cadena complementaria de ADN también sirve como plantilla para la transcriptasa inversa, que produce una segunda molécula de ADN anticomplementaria, formando así el ADN de doble cadena. El ARN genómico de los retrovirus aviares totalmente infecciosos, los que pueden replicarse de forma autónoma, tiene cuatro genes que codifican secuencialmente para antígenos específicos de grupo, la transcriptasa inversa, la glicoproteína de envoltura y la proteína transformadora del sarcoma.

Secuencias

En cada extremo del genoma hay secuencias de nucleótidos flanqueantes homólogos, conocidas como repeticiones terminales largas (LTR), que codifican el ADN de doble cadena que puede reconocer las secuencias de ADN de la célula huésped para la integración del ADN proviral en el cromosoma de la célula huésped. Muchos retrovirus son defectuosos y no pueden replicarse en las células sin retrovirus ayudantes (no defectuosos). Los retrovirus ayudantes generalmente transforman las células fibroblásticas, dando lugar a sarcomas malignos, mientras que los retrovirus defectuosos transforman los precursores de las células sanguíneas, dando lugar a leucemias.

Se han identificado muchos retrovirus diferentes como agentes causantes de cánceres en aves, roedores (en particular, ratones), gatos domésticos, monos y seres humanos. Ciertas leucemias linfáticas en los seres humanos son causadas por el virus de la leucemia de las células T humanas (HTLV); el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) es causado por un retrovirus llamado virus de inmunodeficiencia humana (VIH).

Los retrovirus se originaron a partir de los genes de muchas especies diferentes de animales e incluso de formas de vida inferiores. Los retrovirus individuales están limitados en su rango de hospedaje y no cruzan fácilmente las barreras de las especies. Prácticamente todos los retrovirus estudiados hasta la fecha son análogos a los genes que se encuentran normalmente en los animales (incluidos los humanos), conocidos como protooncogenes, genes que participan en la regulación del crecimiento y el desarrollo normal de las células y que también tienen el potencial de convertirse en genes causantes de cáncer. Estos protooncogenes tienen secuencias de desoxinucleótidos muy próximas, aunque no totalmente, homólogas (es decir, del mismo tipo y orden) a las secuencias de nucleótidos de un gen viral correspondiente causante de cáncer, llamado oncogén. La integración del ADN del retrovirus en los cromosomas de la célula da lugar a un cáncer, pero los protooncogenes no se convierten en genes cancerígenos a menos que sean desencadenados por otro acontecimiento. Los cánceres causados por carcinógenos químicos o físicos en el medio ambiente probablemente a menudo, si no invariablemente, se deben a alteraciones en las secuencias de los protooncogenes que los han convertido en oncogenes. Algunos de los virus tumorales del ADN, como el SV40 o los adenovirus, pueden inducir una transformación maligna cuando su ADN se integra en las proximidades del sitio de un protooncogen. Todos los cánceres estudiados hasta la fecha parecen deberse a mutaciones en los protooncogenes o a la herencia de genes supresores de tumores mutados, que normalmente regulan la función de los protooncogenes.

Datos verificados por: Brit
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Recursos

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Véase También

Traducción al Inglés

Traducción al inglés de Virus: Virus.

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