Los virus son una de las entidades biológicas más simples que se conocen. Incluso hoy existe gran controversia por definir su condición de seres vivos dado que no son capaces de reproducirse por sí solos. Su replicación es absolutamente dependiente de la célula que infectan, por lo que se han definido como parásitos intracelulares estrictos. Sin embargo, son capaces de existir dentro o fuera de la célula. La forma extracelular se denomina virión o partícula viral y consiste en el genoma viral ( que puede ser RNA o DNA ) y proteínas asociadas. Algunas cepas poseen además un manto lípidico.

Las proteínas de la superficie viral generalmente poseen asociadas algunas cadenas de azúcares, esto es, se encuentran glicosiladas. Tanto proteínas como lípidos tienen la función de proteger el material genético del medio ambiente adverso, asegurando la entrada del virus a la célula. En la mayoría de los casos las proteínas también cumplen funciones enzimáticas durante las etapas iniciales del ciclo replicativo. En el proceso de entrada del virus a la célula la estructura viral es modificada, de modo de permitir que el genoma sea transcrito y replicado.

A pesar que los virus animales tienen una gran variedad de formas, la mayoría de ellos está constituido básicamente en torno a dos organizaciones: a) una hélice central hueca de largo indefinido que contiene el genoma y b) una estructura externa de forma casi esférica.

Las proteínas que rodean la partícula viral se conocen como cáspide y generalmente corresponden a una o dos proteínas repetidas y ordenadas una sobre la otra. Los virus formados sólo por el genoma y la cáspide son considerados desnudos mientras que aquellos que poseen además una membrana rodeando la partícula se denominan virus con envoltura. En este caso, a la estructura formada por el genoma más la cáspide se le llama nucleocáspide. La apariencia diversa que tienen los distintos virus se deben básicamente a dos factores: la presencia o ausencia de membrana o envoltura y la existencia de algunas proyecciones en la superficie vira, que se denominan espículas. El tamaño de los virus se estima entre 10 a 200 nm. de diámetro aproximadamente. Figura 1.

Los virus animales son agentes etiológicos de enfermedades en humanos, animales, aves, peces. Pueden causar infecciones relativamente benignas como la influenza o la varicela o pueden inducir enfermedades muy graves como la poliomelitis, el cáncer y el SIDA. Además de su importancia como patógenos, los virus han sido de gran utilidad en las investigaciones biológicas orientadas a conocer el funcionamiento de las células eucarióticas, dado que la replicación viral ocurre a expensas de una célula normal y la expresión de los genes virales es muy eficiente, por lo que resulta más fácil el estudio de la replicación viral que la expresión de los genes celulares. Además de todo esto, el estudio de los virus animales ha mostrado la extraordinaria adaptabilidad de los organismos vivos, especialmente de estos tan simples.


Ciclo infectivo

El primer evento necesario para una infección viral exitosa es la interacción del virus con la molécula receptora de la superficie celular. Esta interacción es altamente específica y está mediada por las proteínas de la superficie del virus. Los receptores celulares de los virus animales son proteínas normales de la célula huésped, que no están presentes allí precisamente para unir virus sino que están cumpliendo una función celular.

La presencia o ausencia de un receptor en la superficie celular determina si la célula es o no permisiva para la infección viral. De este modo, la calidad de huésped de un virus está determinada por la composición de receptores de la superficie celular. La célula tiene aproximadamente 10 (4) a 10 (5) receptores individuales para un virus en particular. La mayoría de estos receptores corresponden a glicoproteínas, de las cuales los virus generalmente reconocen el residuo terminal de la cadena de polisacáridos, que la mayoría de las veces corresponde a ácido siálico. Una vez que el virus ha reconocido al receptor celular y se ha unido a él, penetra la célula. Existen dos mecanismos por los cuales los virus penetran a través de la membrana celular al citoplasma: fusión y endocitosis.

Los mecanismos de fusión se observan fundamentalmente en los virus con envoltura, los cuales catalizan la fusión directa entre la membrana viral y la celular. (Figura 2). La capacidad de fusionarse reside en una glicoproteína viral de la envoltura, llamada proteína de fusión o F. Esta proteína es generada desde un precursor polipeptídico, a través de un corte proteolítico que expone una región hidrofóbica capaz de interaccionar con la membrana celular. Con esto, se produce un corte en la membrana celular y otro en la envoltura viral, las dos membranas se juntan y se sellan dando como resultado un canal de entrada por donde se introduce el virus a la célula.

En el proceso de endocitosis, se usa la maquinaria que la célula huésped utiliza normalmente para captar macromoléculas desde el exterior. Este fenómeno consiste en englobar al virus luego de que se ha unido al receptor de la superficie celular, hasta formar una vesícula. Una vez dentro de la célula, esta vesícula pierde su cubierta proteica de clatrina y se fusiona con el endosoma. El bajo pH del contenido de este organelo, activa la fusión de las glicoproteínas de la superficie del virus con la membrana del endosoma, permitiendo la liberación de la partícula viral al citoplasma celular. Aquellos virus que se encuentran dentro de la vesícula, funcionalmente no están dentro del citoplasma, puesto que están rodeados por la membrana vesicular.

Cualquiera que sea el mecanismo de entrada, en este proceso el virión sufre un fenómeno de denudamiento que deja su membrana y parte de sus grupos virales según esta clasificación:

1- Virus DNA de doble hebra: poseen el mecanismo más fácil de entender porque tiene el mismo ácido nucleico de la célula huésped y por lo tanto utilizan el mismo mecanismo de transcripción. (Ej. Virus Herpes). La mayoría de ellos se replican en el núcleo, donde tiene acceso a todas las enzimas celulares necesarias para realizar la síntesis de su mRNA. El único virus DNA de doble hebra que se replica en el citoplasma es el poxvirus, el cual requiere la síntesis de enzimas para poder replicarse.

Todos estos virus codifican para las proteínas de su estructura y otras proteínas que requieren durante la replicación de su genoma.

2- Virus DNA de simple hebra: estos virus apenas infectan la célula sintetizan DNA de doble hebra y de este modo pueden utilizar los sistemas celulares convencionales de la célula para la transcripción y replicación del genoma viral. (Ej. Parvovirus). A diferencia de los virus DNA de doble hebra, estos sólo codifican para las proteínas de su estructura.

3- Virus RNA de simple hebra positiva: esta denominación se refiere a virus que pueden utilizar su genoma como mRNA en forma directa una vez que infectan la célula, (de allí el término positivo), ya que su RNA genómico tiene en sus extremos las modificaciones terminales que caracterizan al mRNA eucariótico. Estos virus tienen enzimas específicas que pueden sintetizar el RNA de hebra negativa (o sea complementario) que requieren como intermediario de su replicación. (Ej. virus Polio).

4- Virus RNA de hebra negativa: estos virus poseen una enzima como parte de su estructura, que utiliza su genoma como templado para sintetizar el mRNA una vez que entra a la célula. (Ej. virus de la influenza).

Existen algunos virus RNA de simple hebra, que tienen su genoma segmentado. En ellos, cada segmento de RNA sintetiza un mRNA.

5- Virus RNA de doble hebra: todos los virus que poseen como genoma RNA de doble hebra, tienen su genoma segmentado. Estos virus tienen asociada a su estructura una enzima capaz de sintetizar RNA utilizando como templado el RNA de doble hebra, ya que en las células no existe este tipo de enzimas. (Ej. Reovirus).

6- Retrovirus: son virus RNA de hebra positiva y por tanto su genoma puede servir como mRNA. Sin embargo, estos virus poseen en una enzima denominada transcriptasa reversa que utiliza el genoma como templado para la síntesis de DNA complementario (cDNA). Esta cDNA luego es transformado a DNA de doble hebra por una DNA polimerasa e integrado al DNA cromosomal del huésped, donde sirve como templado para la síntesis de mRNA. Figura 3.

7- Virus Hepatitis B o Hepadnavirus: estos virus tienen una hebra larga de DNA de hebra negativa y una hebra pequeña de DNA de hebra positiva. Apenas producida la infección, una DNA polimerasa origen viral sintetiza la hebra positiva que falta, formando un DNA de doble hebra, el cual puede ser transcrito por las enzimas celulares para producir el mRNA. Sin embargo, la replicación de este tipo de virus no es igual a la de los virus DNA de doble hebra, sino que se asemeja a la de los retrovirus.

Una vez que los virus sintetizan su mRNA, por cualquiera de los mecanismos antes descritos, éste es traducido a proteínas utilizando la maquinaria biosintética de la célula. Estas proteínas virales pueden ser de dos tipos: a) necesarias para la replicación del genoma viral o b) estructurales, es decir, que van a formar parte de la estructura viral. Generalmente, la morfogénesis de la partícula viral ocurre en etapas. Luego de que se sintetizan las proteínas virales, especialmente aquellas que están involucradas en la replicación del genoma, se sintetiza el genoma viral, y finalmente se producen las proteínas estructurales que luego de unirse al genoma formarán la partícula viral.



Ana María Sandino

Unidad de Virología
INTA. U. De Chile.