Generalidades de Virus 2022-1

Generalidades de virus E L I A NA MA R Í A A R A N GO F LÓR EZ

MI CROBI OLOGÍ A Y PAR ASITOLOGÍ A FACULTA D DE E N F E RMERÍ A

Virus • Conjunto de genes (DNA o RNA) empacados en un recubrimiento de proteínas (cápside) que pueden estar desnudos o envueltos por una bicapa lipídica (envoltura) • Son las partículas infecciosas más pequeñas que se replican

• Solo se replican dentro de una célula y dependen de los componentes estructurales y metabólicos de la célula hospedera • Parásitos intracelulares obligados Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Los virus varían en tamaño de 20 a 300 nm de diámetro

Estructura básica del virión

Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Componentes del virión • Ácido nucleico • Algunos con envoltura (bicapa fosfolipídica) • Proteínas (estructurales y no estructurales) • Algunos con espículas (espinas)

La estructura viral determina la naturaleza de su ciclo de replicación

Proteínas • Aseguramiento de replicación del genoma viral • Empaquetamiento del genoma dentro de las partículas virales • Alteración de la estructura y función de la célula infectada

Genoma viral • Los genomas de los virus pueden ser de RNA o DNA, pero no de ambos • De cadena sencilla (ss, single strand) o doble (ds, doble strand) • RNA • De sentido positivo (+) (polaridad del mRNA) • De sentido negativo (−) (complementario o antisentido del mRNA) • De doble cadena (una + y otra −) o ambisentido (polaridad tanto + como − en una misma hebra) • Lineales o segmentados

• DNA • Lineales o circulares

• Clase I: replicación, transcripción y traducción se realizan exactamente igual a como se realizan en la célula. • Clase II: el genoma vírico se convierte en DNA ds utilizando la maquinaria enzimática de la célula y a partir de este genera el RNAm que dará lugar a las diferentes proteínas víricas. Posteriormente se separan las hebras de DNA ds • Clase III: la transcripción se realiza mediante la hebra de RNA (+). La formación de genoma vírico se realiza en dos pasos: 1) ensamblar al virus el RNA ss (+) y una vez dentro del virus se genera la hebra complementaria para formar RNA ds. • Clase IV: como el genoma viral RNA ss(+) tiene la misma polaridad que el RNAm no necesita ninguna conversión para generar las proteínas virales. Se generan RNA ss (-) que regulan la expresión génica y que servirán de molde para replicar el RNA ss (+). • Clase V: el virus porta una enzima denominada retrotranscriptasa inversa (RT) lo que provoca la formación de RNAm (RNA ss +) y se traducen a proteínas virales. También se sintetizan proteínas de regulación viral que generen el RNA ss (-) a partir del RNA ss (+) que se inserta en el virus • Clase VI: el virus aporta una retrotranscriptasa inversa que convierte el RNA ss (+) en ADN ds y del que se generan tanto el RNAm que forma las proteínas virales como el RNA ss (+) junto a la retrotranscriptasa que irán en el interior del virus. Ej: Retrovirus como el VIH • Clase VII: estos virus liberan el genoma vírico en el interior de la célula. Se insertan en el genoma celular y desde ahí generan las proteínas virales, entre ellas la enzima RT.

Replicación y genoma

Cápside - Nucleocápside • Las cápsides o nucleocápsides son proteínas específicas codificadas por el virus que protegen al genoma y les dan forma a los virus • Proteínas estructurales • Compuestas de diversas copias de uno o varios (pocos) tipos distintos de subunidades proteicas • Arquitecturas (formas): 1. 2. 3.

Cilíndrica (simetría helicoidal) Esférica (simetría icosaédrica o cúbica) Complejas

Estructura de la cápside Helicoidales (cilindros, filamentos) • La más simple • Múltiples copias de una clase única de subunidad proteínica dispuesta en una hélice compacta

Icosaédricos (esferas) • Un icosaedro tiene 12 vértices, 30 lados y 20 facetas triangulares • Compuestos de subunidades idénticas en forma de pelotas (capsómeros) • Capsómeros compuesto de cinco o seis moléculas individuales de proteína (subunidad estructural o protómero) Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Envoltura • Membrana externa de lípidos de dos capas que se deriva de las membranas de las células hospederas • Membrana plasmática • En algunos casos, de las membranas citoplásmicas o nucleares.

• Contiene glucoproteínas llamadas “espinas”, “peplómeros” o “proteínas de envoltura viral” • Unión a receptores celulares (Tropismo) • Determinantes antigénicos • Facilidad de fusión de membranas

• Los virus envueltos son más sensibles a los detergentes, solventes, etanol, éter y calor si se comparan con los virus desnudos, cuya capa externa es una cápside proteica Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Espículas • Glicoproteínas virales que sobresalen de la estructura viral • En virus envueltos son proteínas transmembranales. • En virus desnudos son proteínas proyectadas hacia afuera.

• Las glicoproteínas de envoltura, así como las proteínas de la superficie de los virus desnudos, se unen con los receptores de las células hospederas para el ingreso del virus. • Antígenos virales • Los serotipos virales surgen debido a variación antigénica que tiene reactividad cruzada pero, a menudo, poca protección cruzada.

Clasificación de los virus • Comité internacional de taxonomía de los virus, ICTV • Según estructura y tamaño del virión y su genoma, proteínas, envoltura, replicación y propiedades físicas y biológicas • Las familias virales se designan con el sufijo -viridae (como en el caso de Herpesviridae), las subfamilias virales con el sufijo -virinae (Herpesvirinae), los géneros virales con el sufijo -virus (Herpesvirus) y las especies de virus se designan según el tipo viral (virus del herpes simple 1). • 16 familias de virus RNA humanos • Picornaviridae (Picornavirus), Caliciviridae (Calicivirus), , Hepeviridae (Hepevirus), Astroviridae, Deltaviridae (Virus delta), Flaviviridae (Flavivirus), Togaviridae (Togavirus), Reoviridae (Reovirus), Rhabdoviridae (Rabdovirus), Orthomixoviridae (Ortomixovirus), Coronaviridae (Coronavirus), Filoviridae (Filovirus), Bunyaviridae (Bunyavirus), Retroviridae (Retrovirus), Arenaviridae (Arenavirus), Paramyxoviridae (Paramixovirus)

• 7 familias de virus DNA humanos • Parvoviridae (parvovirus), Hepadnaviridae (hepadnavirus), Polyomaviridae (poliomavirus), Papillomaviridae (papilomavirus), Adenoviridae (adenovirus), Herpesviridae (herpesvirus), Poxviridae (poxvirus) Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Ciclo de replicación viral • Consiste en seis fases discretas: 1) adsorción o unión con la célula hospedera, 2) penetración o ingreso, 3) denudación o desenvoltura para liberar el genoma, 4) producción de componentes sintéticos o del virión, 5) ensamblaje 6) liberación de la célula.

Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Pasos del ciclo de replicación 1. Adherencia de los viriones a la célula 2. Penetración 3. Decapsidación o desnudamiento

Encuentro con la célula blanco

4. Expresión de genes virales 5. Producción de proteínas víricas 6. Replicación del genoma viral

Replicación dentro de la célula

7. Ensamblaje de los viriones 8. Liberación de viriones

Salida

Entrada del virus ADSORCIÓN • Colisión entre el virión y la célula • La tasa de adsorción depende de las concentraciones tanto de viriones como de células • Reacción altamente específica que involucra las moléculas de proteína en la superficie del virión con ciertas moléculas en la superficie de la célula, denominadas receptores • Algunos virus requieren correceptores • Las diferencias en el rango de hospedadores y en tropismo tisular se deben a la presencia o ausencia de receptores.

PENETRACIÓN, ENTRADA Y DENUDACIÓN

Replicación dentro de la célula • El virus debe sintetizar mRNA, proteínas y genomas para el ensamble de la progenie

• Los virus RNA (+) traducen de inmediato, y los virus RNA (-) llevan RNA polimerasa dependiente de RNA viral para transcripción y replicación en el citoplasma. • Los virus DNA se replican en el núcleo al usar RNA polimerasa dependiente de DNA del hospedero para transcripción, y DNA polimerasa dependiente de DNA sea del hospedero (para parvovirus, papilomavirus, poliomavirus) o viral para replicación.

Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Ensamblaje o encapsidación • El proceso de encerrar el genoma viral en una proteína • Implica el autoensamblaje de las partes componentes

• Es un proceso paso a paso y ordenado • Las subunidades estructurales proteicas o protómeros normalmente se preforman en capsómeros en preparación para el proceso final de ensamblaje • El ensamblaje a menudo se inicia en un locus particular del genoma denominado sitio de empaquetamiento. • Casi todos los virus con envoltura se ensamblan en el citoplasma por medio de la proteína de matriz que lleva el complejo de nucleocápside cerca de la membrana plasmática, y adquieren membrana de envoltura al expresar espinas virales mediante gemación • Los virus con cápside desnudos DNA se ensamblan en el núcleo, y los virus con cápside desnudos RNA en el citoplasma, y se liberan en el momento de la muerte de la célula

Liberación de partículas virales • Los virus con cápside desnuda que carecen de mecanismos específicos de lisis se liberan al momento de la muerte de la célula. • La interferencia viral directa con los procesos metabólicos celulares normales conduce a la muerte celular • Algunos virus bloquean o demoran la apoptosis para permitir que se complete el ciclo de replicación viral. • Casi todos los virus del humano con envoltura adquieren su membrana mediante gemación, sea a través de la membrana plasmática o, en el caso de los herpesvirus, a través de la membrana nuclear • El sitio de la membrana para la gemación primero adquiere espículas especificadas por el virus y después proteína de matriz que atrae complejo de nucleoproteína (nucleocápsides). • El proceso de gemación inicial rara vez causa muerte celular; sin embargo, la liberación de demasiados virus hijos puede dar lugar a pérdida de la permeabilidad de la membrana celular.

Citación: CAPÍTULO 6 Virus. Conceptos básicos, Ryan KJ. Sherris. Microbiología médica, 7e; 2021. En: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?sectionid=255428666&bookid=3057&Resultclick=2 Recuperado: January 20, 2022 Copyright © 2022 McGraw-Hill Education. All rights reserved

Efecto citopático de la infección viral Se denomina efecto citopático (ECP) a los cambios bioquímicos y moleculares, morfológicos y de viabilidad celular, visibles a microscopía óptica, causados durante el ciclo de replicación viral.

Efecto de la infección Lítico: el virus rompe la célula (polio, herpes). Hiperplasia: la célula se transforma y multiplica aceleradamente → verrugas (Papiloma virus). Mixto: (lítico e hiperplasia) → Induce una transformación y luego se rompe (Variola virus).

Efecto de la infección Formación de sincitios: células multinucleadas → fusión de membranas

celulares (Virus sincitial respiratorio). Oncogénicos: transformación en células malignas (Papiloma virus).

Formación de cuerpos de inclusión: acumulación de restos de material sobrante, es intranuclear o intracitoplasmático (Virus de la rabia).

Tipos de infecciones virales