Replicación de los virus

Los virus sólo se multiplican en células vivientes. La célula huésped debe proporcionar la energía y la maquinaria de síntesis, también los precursores de bajo peso molecular para la síntesis de las proteínas virales y de los ácidos nucleicos. El ácido nucleico viral transporta la especificidad genética para cifrar todas las macromoléculas específicas virales en una forma altamente organizada.

La única característica de la multiplicación viral consiste en que, poco después de su interacción con una célula huésped, el virión infectante se desintegra y pierde la infecciosidad que se puede medir. Esta fase del ciclo celular se llama periodo de eclipse; su duración varía dependiendo del virus y de la célula huésped en particular, y termina con la formación de las primeras partículas virales descendientes infecciosas. El periodo de eclipse es, en realidad, de intensa actividad sintética, puesto que la célula se redirige hacia la satisfacción de las necesidades del "pirata" viral. En algunos casos, tan pronto como el ácido nucleico viral penetra a la célula huésped, el metabolismo celular es recanalizado exclusivamente hacia la síntesis de nuevas partículas virales. En otros casos, los procesos metabólicos de la célula huésped no se alteran significativamente, aunque la célula sintetiza proteínas virales y ácidos nucleicos.

Los virus han desarrollado diversas estrategias para lograr la multiplicación en las células huéspedes parasitadas por ellos. Aunque los detalles varían de un grupo a otro, el patrón general de los ciclos de replicación es semejante.

Fijación, penetración y pérdida de la cubierta:

La primera etapa de la infección viral es la interacción de un virión con un sitio receptor específica de la superficie celular. Las moléculas receptoras difieren para los distintos virus, y son proteínas en algunos casos (por ejemplo, picornavirus) y oligosacáridos en otros (por ejemplo, ortovirus y paramixovirus). La presencia o la ausencia de receptores desempeña una función determinante de primer orden en el tropismo celular y la patogenia viral; por ejemplo, el poliovirus es capaz de fijarse sólo en las células del sistema nervioso central y las vías digestivas de los primates. Se cree que la fijación en receptores refleja homologías configurativas fortuitas entre la estructura de la superficie del virión y un componente de la superficie celular. Por ejemplo, el virus de la inmunodeficiencia humana (HIV) se une al receptor CD4 en las células del sistema inmunitario y se cree que el virus de la rabia interactúa con los receptores de acetilcolina y que el virus de Epstein-Barr reconoce al receptor para el tercer componente del complemento en las células B. Es probable que cada célula susceptible posea por lo menos 100,000 sitios receptores para un virus dado.

Después de la fijación, la partícula viral entra en la célula. Esta etapa se conoce como penetración, viropexia o fagocitosis. En algunos sistemas, se realiza por endocitosis mediada por receptores, con captación de las partículas virales ingeridas dentro de endosomas. Están menos claros los detalles de la penetración en otros sistemas. Ocurre perdida de la cubierta de manera concomitante con la penetración o poco después de la misma. La pérdida de la cubierta, o descubrimiento, es la separación física del ácido nucleico viral (o, en algunos casos, de las nucleocápsides inteARNs) a partir de los componentes estructurales externos del virión. En este momento se pierde la infecciosidad del virus original.

Los virus son los únicos agentes infecciosos en los que la disolución del agente infectante es una etapa obligatoria de la vía de la replicación.

Síntesis de los componentes virales:

Poco después de quedar descubierto el genoma viral, se inicia la fase sintética del ciclo de replicación del virus. El aspecto esencial de la replicación viral consiste en que deben transcribirse los ARNm específicos del ácido nucleico viral para que se exprese y duplique con éxito la información genética. Una vez que se logra esta etapa, los virus recurren a los componentes de la célula para traducir el ARNm. Diversas clases de virus emplean vías diferentes para sintetizar los ARNm según la estructura del ácido nucleico viral. Algunos virus (por ejemplo, rhabdovirus, ortomixovirus y paramixovirus) poseen ARN polimerasas que sintetizan a los ARNm. Los virus ARN de este tipo se llaman virus de tira negativa (de sentido negativo), puesto que su genoma de ARN de una sola tira es complementario del ARNm, el cual se designa por acuerdo general como de tira positiva (o de sentido positivo).

Durante la replicación viral se sintetizan todas las macromoléculas especificadas del virus en una secuencia muy organizada. En algunas infecciones por virus, notablemente las producidas por virus de doble tira que contienen ADN, se sintetizan proteínas virales tempranas poco después de la infección y aparecen proteínas tardías sólo durante la fase tardía del proceso infeccioso, una vez que ha ocurrido la síntesis del ADN viral. Pueden activarse o no genes tempranos cuando se elaboran los productos tardíos. En contraste, se expresa al mismo tiempo la mayor parte de la información genética de los virus que contienen ARN o toda ella. Además de estos controles temporales, existen también controles cuantitativos puesto que no se elaboran todas las proteínas virales en las mismas cantidades. Las proteínas específicas del virus pueden regular la extensión de la transcripción del genoma o la traducción del ARNm viral.

Buenos modelos para el estudio de la expresión genética son los virus y los bacteriófagos pequeños de los animales. Su pequeño tamaño ha permitido aclarar la secuencia total de nucleótidos de unos cuantos virus. Esto ha hecho que se descubran genes sobrepuestos en los que se emplean algunas secuencias de ADN para la síntesis de dos polipéptidos diferentes, ya sea mediante el empleo de dos armazones de lectura diferentes o por medio de dos moléculas de ARNm que emplean los mismos armazones de lectura pero puntos de iniciación diferentes. Un sistema viral (adenovirus) reveló por primera vez el fenómeno de procesamiento de ARNm que se llama "empalme", por medio del cual se generan las secuencias de ARNm que codifican una proteina determinada a partir de secuencias separadas del modelo, con empalme de las secuencias no codificadoras intermedias de la transcripción.

Se encuentra la variación más amplia en las estrategias de la expresión genética entre los virus que contienen ARN. Algunos viriones poseen polimerasas (ortomixovirus, reovirus); otros sistemas emplean mensajes subgenómicos generados a veces por empalme (ortomixovirus, retrovirus); por último, algunos virus sintetizan grandes precursores poliproteínicos que se someten a procesamiento y segmentación para generar los productos génicos finales (picornavirus, retrovirus).

La extensión a la que las enzimas específicas del virus participan en estos procesos varía de un grupo a otro. En general, los virus de mayor tamaño (herpesvirus, poxvirus) son más independientes de las funciones celulares que los virus de menor tamaño. Esta es una razón de que los virus de mayor tamaño sean más sensibles a la quimioterapia antiviral, porque se dispone de más procesos específicos de los virus como blancos de la acción farmacológica.

Los sitios intracelulares en los que ocurren los diferentes acontecimientos de la replicación viral, varían de un grupo a otro. Es posible plantear algunas generalizaciones. La proteína viral se sintetiza en el citoplasma, sobre los polirribosomas compuestos por ARNm específico del virus y ribosomas de la célula huésped. El ADN viral suele replicarse en el núcleo. El ARN genómico viral se duplica generalmente en el citoplasma celular, aunque hay excepciones.

Morfogénesis y liberación:

Los genomas virales recién sintetizados y los polipéptidos de la cápside se ensamblan para formar los virus descendientes. Las cápsides icosaédricas pueden condensarse en ausencia de ácido nucleico, en tanto que las nucleocápsides de los virus de simetría helicoidal no pueden formarse sin ARN viral. No existen mecanismos especiales para la liberación de virus carentes de cubierta; las células infectadas acaban por experimentar lisis y liberar las partículas virales.

Los virus cubiertos maduran por un proceso de gemación. Se insertan glucoproteínas de cubierta específica del virus en las membranas celulares y, a continuación, las nucleocápsides hacen gemación a través de la membrana a nivel de estos sitios modificados y, al hacerlo así, adquieren su cubierta. La gemación ocurre a menudo a nivel de la membrana plasmática y puede abarcar a otras membranas de la célula. Los virus cubiertos no son infecciosos hasta que han adquirido sus cubiertas. Por lo tanto, no se acumulan de manera típica viriones descendientes infecciosos en el interior de la célula infectada.

La maduración viral es a veces un proceso ineficaz. Pueden acumularse cantidades excesivas de componentes virales y participar en la formación de cuerpos de inclusión en la célula (ver antes). Como resultado de los profundos efectos dañinos de la replicación viral, se desarrollan por último efectos citopáticos celulares y la célula muere. Sin embargo, hay casos en que el virus no lesiona a la célula y se producen infecciones persistentes y prolongadas.


seguir