Microbiología/Virus

Virus

Tipos de virus.

Los virus (del latín virus, «toxina» o «veneno») son partículas cuyo genoma es un ácido nucleico (DNA o RNA), el cual se replica en células vivas y utiliza su maquinaria metabólica para dirigir la síntesis de nuevos virus que a su vez infectarán más células.

Los virus infectan todos los tipos de organismos, desde animales y plantas, hasta bacterias y arqueas. Los virus son demasiado pequeños para poder ser observados con la ayuda de un microscopio óptico.

El primer virus conocido, el virus del mosaico del tabaco, fue descubierto por Martinus Beijerinck en 1899. Los virus se hallan en casi todos los ecosistemas de la Tierra y son el tipo de entidad biológica más abundante. El estudio de los virus recibe el nombre de virología, una rama de la microbiología.

A diferencia de los priones y viroides, los virus se componen de dos o tres partes: su material genético, que porta la información hereditaria, que puede ser ADN o de ARN; una cubierta proteica que protege a estos genes llamada cápside y en algunos también se puede encontrar una bicapa lipídica que los rodea cuando se encuentran fuera de la célula denominada envoltura vírica.

El material genético y el método por el cual los virus se replican, varían entre los diferentes tipos.

Virus ADN

La replicación del genoma de la mayoría de virus ADN se produce en el núcleo de la célula. Si la célula tiene el receptor adecuado a la superficie, estos virus entran por fusión con la membrana celular o por endocitosis. La mayoría de virus ADN son completamente dependientes de la maquinaria de síntesis de ADN y ARN de la célula hospedadora, y su maquinaria de procesamiento de ARN. El genoma vírico debe atravesar la membrana nuclear de la célula para acceder a esta maquinaria.

• Virus ADN bicatenario

Este tipo de virus tiene su material genético compuesto por ADN de doble cadena y se replica usando una ADN polimerasa, que es dependiente del ADN y no del ARN. Este tipo de virus, por lo general, debe entrar en el núcleo de la célula hospedadora antes de que sea capaz de replicarse. Además, estos virus requieren de las polimerasas de la célula hospedadora para replicar el genoma viral y, por lo tanto, son altamente dependientes del ciclo celular. Para que pueda realizarse la infección y la producción de progenie del virus se requiere que la célula esté en la fase de replicación, que es cuando las polimerasas de la célula están activas.

• Virus ADN monocatenario

Este tipo de virus posee en su material genético ADN de cadena sencilla y se replica usando una ADN polimerasa dependiente del ADN, al igual que el Virus ADN bicatenario. A diferencias de los virus ADN bicatenarios, éstos poseen un ADN infectante monocatenario (de cadena simple), es decir, formado por una única cadena de nucleótidos, en lugar de la habitual doble hélice. Para que exista la replicación en este virus, es necesario que el ADN de cadena simple se convierta en ADN de cadena doble en las células infectadas.

Virus ARN

Los virus ARN son únicos porque su información genética está codificada en ARN; esto quiere decir que usan el ácido ribonucleico (ARN) como material genético, o bien que en su proceso de replicación necesita el ARN. La replicación se suele producir en el citoplasma. Los virus ARN se pueden clasificar en unos cuatro grupos según su modo de replicación. La polaridad del ARN (si puede ser utilizado directamente o no para producir proteínas) determina en gran medida el mecanismo de replicación, y si el material genético es monocatenario o bicatenario. Los virus ARN utilizan sus propias enzimas para crear copias de su genoma.

• Virus ARN bicatenario

Los virus de ARN bicatenario son virus que posee ARN de cadena doble en su genoma. Como la mayoría de los virus ARN, se replican en el citoplasma y no dependen de las polimerasas de las células huésped como lo hacen los virus ADN, pues incluyen estas enzimas en el virión. La traducción suele ser monocistrónica, lo que significa que cada uno de los segmentos codifica una sola proteína, a diferencia de otros virus que exhiben una traducción más compleja. Una características particular de éstos es su capacidad para llevar a cabo la transcripción de los segmentos de ARN bicatenarios bajo las condiciones apropiadas dentro de la cápside.

• Virus ARN monocatenario positivo

Los virus ARN monocatenarios positivos tienen ácido ribonucleico (ARN) de cadena sencilla de sentido positivo como material genético y no se replican usando ADN intermedio. Los virus ARN positivos son idénticos al ARNm viral y por lo tanto pueden ser inmediatamente traducidos por la célula hospedera. Aunque el ARN purificado de un virus positivo puede causar directamente una infección, es menos infeccioso que el virus completo. La replicación tiene lugar principalmente en el citoplasma y no es tan dependiente del ciclo celular como en los virus ADN. Los virus ARN de sentido positivo tienen genomas con la misma polaridad del ARNm y pueden ser empleados directamente para la síntesis de proteínas usando la maquinaria de traducción de la célula huésped. Una de estas proteínas codificadas es la ARN replicasa, una ARN polimerasa que copia el ARN viral sin necesidad de pasar por una cadena de ADN intermedia.

• Virus ARN monocatenario negativo

Este virus tiene ácido ribonucleico (ARN) de cadena sencilla de sentido negativo como material genético y no se replica usando ADN intermedio. El ARN viral negativo es complementario del ARNm y por lo tanto debe convertirse en ARN positivo por una ARN polimerasa antes de la traducción. El ARN purificado de un virus negativo no es por sí mismo infeccioso puesto que necesita ser traducido en ARN positivo. Los virus ARN de sentido negativo utilizan una ARN polimerasa o transcriptasa para formar ARN de sentido positivo. Esto significa que el virus debe aportar la enzima ARN polimerasa puesto que ésta es dependiente del ARN. La molécula ARN de sentido positivo entonces actúa como un ARNm viral, que se traduce en proteínas por los ribosomas del hospedero. Las proteína resultante se dedica directamente a la producción de los elementos de los nuevos viriones, tales como las proteínas de la cápside y la ARN replicasa, que se encarga de la producción de nuevas moléculas de ARN de sentido negativo.

• Virus ARN monocatenario retrotranscrito

Un virus ARN monocatenario retrotranscrito (o virus ssRNA-RT) es un virus con ARN de cadena sencilla en su genoma que se replica en la célula hospedadora mediante transcripción inversa, es decir, mediante la formación de ADN a partir del molde ARN. Estos virus usan transcriptasa inversa codificada viralmente, es decir, una ADN polimerasa dependiente del ARN, para producir ADN a partir del genoma ARN viral. Este ADN a menudo se integra en el genoma del huésped, como en el caso de los retrovirus, donde es replicado y transcrito por el hospedero.

• Virus ADN bicatenario retrotranscrito

Los virus de transcripción inversa se replican mediante la transcripción inversa, que es la formación de ADN a partir de una plantilla de ARN. Los virus de transcripción inversa que contienen un genoma de ARN utilizan un intermedio de ADN para replicarse, mientras que los que contienen un genoma de ADN utilizan un intermedio de ARN durante la replicación del genoma.

Los virus varían en su forma, desde simples helicoides o icosaedros hasta estructuras más complejas. El origen evolutivo de los virus aún es incierto, algunos podrían haber evolucionado a partir de plásmidos (fragmentos de ADN que se mueven entre las células), mientras que otros podrían haberse originado desde bacterias.

Clasificación Baltimore

Esquema de la Clasificación Baltimore de los virus.

David Baltimore, biólogo ganador del Premio Nobel, diseñó el sistema de clasificación que lleva su nombre. El sistema de clasificación del ICTV (Comité Internacional de Taxonomía de Virus) es utilizado en combinación con el sistema de clasificación de Baltimore en la clasificación moderna de los virus.

La clasificación de Baltimore de los virus se basa en el mecanismo de producción de ARNm. Los virus deben generar ARNm de su genoma para producir proteínas y replicarse, pero cada familia de virus utiliza mecanismos diferentes. El genoma de los virus puede ser monocatenario (ss) o bicatenario (ds), de ARN o ADN, y pueden utilizar o no la transcriptasa inversa. Además, los virus ARN monocatenarios pueden ser o positivos (+) o negativos (-). Esta clasificación reparte los virus en siete grupos:

* I: Virus dsDNA (ej., adenovirus, herpesvirus, poxvirus)
* II: Virus ssDNA (ej., parvovirus)
* III: Virus dsARN (ej., reovirus)
* IV: Virus (+)ssRNA (ej., picornavirus, togavirus)
* V: Virus (-)ssRNA (ej., Ortomixovirus, rabdovirus)
* VI: Virus ssRNA-RT (ej., retrovirus)
* VII: Virus dsDNA-RT (ej., Hepadnaviridae)

Viroides

Los viroides son agentes infecciosos que poseen al igual que los virus un solo tipo de ácido nucleico y son parásitos absolutos, pero carecen de cápside y envoltura. Por lo tanto los viroides están constituidos solo por una secuencia de nucleótidos, además los viroides carecen de información para la síntesis de proteínas.

Priones

Las partículas infecciosas llamadas priones, están constituidas únicamente por una proteína de aproximadamente 250 aminoácidos. Es decir carecen completamente de ácidos nucleicos. Es esta la razón por la cual resistió durante mucho tiempo la hipótesis de que las proteínas por si solas podían ser la causa de enfermedades infecciosas.

Las partículas proteínicas infecciosas (priones), pueden ser causante de diversas enfermedades, hereditarias o contagiosas. Este comportamiento dual tanto infeccioso como hereditario era desconocido, posteriormente se descubrió que los priones se multiplican por una vía increíble y desconocida hasta ese momento: convierten proteínas normales en moléculas infecciosas, con solo alterar la estructura proteica.

Las encefalopatías espongiformes transmisibles (EET), son las enfermedades degenerativas del sistema nervioso central que afectan a animales y seres humanos causadas por los priones. Se denominan espongiformes ya que el cerebro adquiere un aspecto parecido al de una esponja. Las EET que sufren los seres humanos son el Kuru (o muerte de la risa), la enfermedad de Creutzfeldt -Jakob (ECJ), el síndrome de Gerstman-Straussler-Scheinker (GSS) y el insomnio Familiar Fatal (IFF); las EET de animales, incluyen el scrapie (del inglés to scrape, raspar, por la tendencia de los animales infectados a rasparse contra postes, troncos o cercas para combatir la picazón) de ovejas y cabras, la enfermedad de agotamiento crónico de mulas y ciervos en cautiverio y la encefalitis espongiforme bovina (EEB), o enfermedad de la vaca loca.

Las EET se caracterizan por su prolongado periodo de incubación (en el hombre puede tener un periodo de incubación de 30 o más años), generalmente asociadas a declives progresivos de las funciones motoras y cognitivas (enfermedad activa), y por su evolución inevitablemente fatal. Las EET en el ser humano generalmente aparecen en personas de edad avanzada.