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TEMA 25. Ciclo infectivo de virus prototípicos.
(I) Virus bacterianos. Tipos de bacteriófagos. Fagos líticos y atenuados. Los fagos T-pares. El fago lambda. Ciclo lisogénico. (II) Virus animales. Generalidades. Clasificación. Ciclos replicativos de virus con DNA y RNA.
■ Ciclo infectivo del virus:
Adsorción:
■ Receptores celulares y ligandos virales específicos.
■ En muchos casos, bloqueando esta interacción (mediante anticuerpos), se inhibe la infección.
■ (^) Puede existir especificidad entre el virus y la célula infectada…
■ SUPERFAMILIA DE LAS INMUNOGLOBULINAS, receptores comunes para muchos virus…
Penetración y descapsidación:
■ Se produce poco tiempo después de la adsorción.
■ Finalmente, se elimina la cápsida y se libera el ácido nucleico.
■ Los virus con envuelta penetran de forma distinta a los desnudos.
■ En virus con envuelta, ésta se puede fusionar con la membrana celular.
■ Sin envuelta, puede haber inclusión en endosoma o entrada directa…
■ El proceso se puede dar desde en poco minutos hasta en varias horas.
Replicación y transcripción:
Muchos virus inhiben la síntesis de macromoléculas celular para quedarse con toda la maquinaria de transcripción y traducción : SHUT-OFF
Virus DNA :
Con pocas excepciones, como los poxvirus (vacuna, viruela), la replicación se suele producir en el núcleo celular.
Virus RNA:
- El mecanismo suele variar según si hablamos de virus de ssRNA (+), (-), ó dsRNA.
- El ciclo viral suele darse en el citoplasma. INTERMEDIOS REPLICATIVOS (dsRNA).
Traducción y ensamblaje de las cápsidas virales:
- Si el virus es ssRNA (+), puede actuar directamente de mensajero.
- En virus más complejos, la síntesis de proteínas se puede dar en diferentes fases (Inmediatamente temprana, Temprana, Tardía).
- Las primeras fases producen proteínas implicadas en la replicación viral y su regulación…
- Las proteínas tardías suelen constituir los componentes estructurales del virus.
- Normalmente, el ensamblaje se produce de manera espontánea.
- Tras sintetizarse la PROCÁPSIDA (cápsida vacía), lo siguiente que suele ocurrir es que ésta se llena con el genoma viral.
Liberación de los viriones:
- También depende según si el tipo viral es RNA, DNA, desnudo o con envuelta…
- (^) Algunos virus lisan la célula.
- Otros salen por fusión con la membrana celular.
■ Virus bacterianos:
Clasificación y tipos de bacteriófagos:
- La mayoría de los fagos tienen DNA de doble cadena. NO HAY FAGOS CON RNA (-), AL CONTRARIO QUE EN VIRUS ANIMALES…
- Se pueden agrupar en las siguientes categorías morfológicas:
Estrategia de replicación de virus ssRNA (+)
MS
Fagos con DNA monocatenario:
2 familias: Inoviridae (fago filamentoso M13) y Microviridae (φX174)
El fago M13 como herramienta en biología molecular:
- Simetría helicoidal.
- Pueden infectar E.coli y Pseudomona, entre otras…
- (^) Infectan a través de los Pili.
- Poseen DNA circular (+).
- Se forman ciertos loops por apareamientos de bases complementarias.
- El ciclo replicativo es complejo: mecanismo de CIRCULO RODANTE.
- En algunos casos puede integrarse en el genoma bacteriano.
- (^) Hay solapamiento de genes
- Durante la replicación, se forman FORMAS REPLICATIVAS de dsDNA. El DNA (-) producido puede utilizarse para sintetizar mRNA.
- Puede liberarse de la célula sin lisarla, (proteína A).
- Este fago ha sido muy utilizado en BIOLOGIA MOLECULAR.
- (^) Permite la secuenciación de genes por el método de Sanger.
Fago φX174:
- (^) Junto con MS13, es el virus ssDNA más conocido.
- También infecta Enterobacterias.
- Simetría icosaédrica con proyecciones en algunos vértices.
- Tiene ssDNA (+), circular.
- Fue el primer ser secuenciado en 1977 por FREDERICK SANGER.
- (^) También tiene genes solapantes.
- La replicación se realiza también mediante CIRCULO RODANTE.
Replicación mediante circulo rodante :
- Enzimas bacterianas replican el ssDNA, formando un dsDNA (Forma Replicativa).
- Para el Círculo Rodando, una proteína viral induce un CORTE en el extremo 3’ de la cadena (+), convirtiéndose en cebador.
- Al completar una vuelta, la proteína viral vuelve a cortar y ligar los extremos.
Fagos con DNA de cadena doble:
Es el grupo mayoritario de los bacteriófagos por número de familias.
Vamos a centrarnos en el orden Caudovirales , con 3 familias de virus con “cola”:
- Myoviridae (fagos T-pares y Mu, entre otros. Cola larga y contráctil).
- Siphoviridae (fago λ, como más destacado Cola larga y NO contráctil).
- Podoviridae (T7, φ29. Cola CORTA NO-contráctil).
Características generales:
■ Virión sin envuelta.
■ Cápsida icosaédrica (CABEZA).
■ dsDNA.
■ Genéticamente, el DNA de T4 se representa como un círculo, aún cuando el genoma es en sí lineal, debido al fenómeno denominado PERMUTACION CIRCULAR. Mecanismo de replicación:
- Desde un origen de replicación único, se forma un OJO de replicación, que acabará formando la horquilla típica de replicación bidireccional.
- Hay un extremo que queda temporalmente libre (en la forma Y) donde está la secuencia repetida. Se forman CONCATÉMEROS.
- El problema de T4, que no tienen otros virus T impares (T7, por ejemplo) es que estos concatémeros serán cortados por una enzima que no corta sitios específicos, sino que lo hace cuando la cabeza del virión está llena.
- (^) Esto ocurre con algo más de un genoma… Abcd.............AbcdAbcd..............AbcdAbcd................AbcdAbcd........... Abcd
- Al cortarde el genoma (Abcd..........Abcd) por una enzima que no es específica de nucleótido, se desplaza la secuencia, dando la sensación de una estructura genéticamente circular: Abcd.............AbcdAbcd..............AbcdAbcd..............AbcdAbcdef........... Abcdefg
Enterobacteriófago Mu ( Myoviridae ):
- Pertenece a la misma familia que T4, pero con peculiaridades importantes…
- El genoma contiene secuencias terminales del hospedador, debido a que puede integrarse en cualquier sitio del cromosoma bacteriano.
- Tienen alrededor de 37 kb de secuencia específica del fago, flanqueado por 0.5-3 kb de segmento covalentemente unido del huesped…
- Tras la infección de la enterobacteria el DNA circulariza mediante una proteína propia y se puede producir ciclo lítico ó lisogénico (ambos requieren integración del genoma).
- Para la integración se corta de forma “cohesiva” el DNA celular, con 5 bases desplazadas, que, al integrarse el fago, se rellenarán, duplicándose en 5 bases el DNA celular.
- El nombre de Mu se debe a que es un fago MUTADOR.
- Actúa como un elemento TRANSPOSÓNICO.
- El DNA viral integrado, se corta unas pocas bases a la derecha del genoma, que empieza a llenar la cápsida, con material celular extra.
- La transcripción corre a cuenta de la RNApol celular y se separa en tránscritos tempranos y tardíos. Tras el ensamblaje, se produce la lisis celular.
Fago P1 ( Myoviridae ):
- Se parece morfológicamente a Mu , pero más grande…
- También sufre, como T4, permutación circular...
- Comparte características similares al fago λ: puede entrar en lisogenia tras circularizarse, pero NO SE INTEGRA en el genoma bacteriano.
- Se emplea para clonar y expresar grandes cantidades de ADN (hasta 80-90 Kb), formando los llamados PACs ( P1 artificial chromosomes ).
Enterófago λ ( Siphoviridae):
■ Es el virus ATENUADO más conocido (Icosaedro).
■ Puede entrar en ciclo lítico o lisogénico.
■ Durante la lisogenia, el DNA viral se replica con el celular (PROFAGO).
■ La lisogenia/lisis depende de la expresión de unos represores…
■ (^) Una célula con virus en lisogenia, es INMUNE contra otra infección por el mismo tipo de fago…
■ Mientras dura la lisogenia, procedimientos que dañen el DNA, como la luz UV, pueden inactivar el profago y la célula será CURADA completamente.
■ (^) El fago Lambda infecta E.coli , a través de un receptor para la entrada de maltosa.
■ Dispone de una única fibra terminal unida a la cola y varias subterminales.
■ El genoma es una molécula de dsDNA lineal, pero tiene extremos cohesivos.
■ Al infectarse una bacteria, el DNA del fago se circulariza y la RNApol celular empieza la expresión del genoma del fago (si ésta no es inmune).
- Estos fagos no entran en lisogenia, son muy virulentos y pueden infectar bacterias gram-negativas entéricas o relacionadas.
■ Virus animales:
Generalidades y clasificación:
En general, la multiplicación de los virus animales coincide con la de los bacteriófagos: adsorción, penetración, descapsidación, replicación, transcripción, traducción, ensamblaje de las cápsidas y liberación de virus.
- Como ocurre con fagos, los virus pueden actuar agresivamente contra las células que infecta o bien convivir con éstas.
- Algunas infecciones por virus animales pueden tener un desarrollo muy lento.
- (^) Algunos virus están estrechamente relacionados con procesos oncogénicos.
Clasificación por: Tipo de ácido nucleico, número de cadenas, polaridad, presencia o no de Retrotranscriptasa y de membrana lipídica...
Clasificación de Baltimore (7 grupos):
- Tipo I: dsDNA
- Tipo II: ssDNA
- Tipo III: dsRNA
- Tipo IV: ssRNA (+)
- Tipo V: ssRNA (-)
- Tipo VI: ssRNA-RT
- (^) Tipo VII: dsDNA-RT
Virus DNA (En negrita vienen las familias que
estudiaremos):
ssDNA: Circoviridae (virus de la anemia de pollo); Parvoviridae (virus diminuto de ratón).
dsDNA: Asfarviridae (virus de la peste porcina africana); Poxviridae (virus de la viruela); Iridoviridae (virus de la enfermedad linfocística 1); Polyomaviridae (SV40); Papillomaviridae (virus de los papilomas humanos); Herpesviridae (HSV-1, EBV; Citomegalovirus) ; Adenoviridae (Adenovirus).
dsDNA (RT): Hepadnaviridae (HBV).
Virus RNA (En negrita vienen las familias que
estudiaremos):
ssRNA (+): Caliciviridae (Norwalk); Picornaviridae (virus de la polio, fiebre aftosa); Flaviviridae (HCV, fiebre amarilla); Astroviridae (astrovirus humanos); Nodaviridae (virus Nodamura); Arteriviridae (virus de la arteritis equina); Coronaviridae (SARS) , Togaviridae (virus Sindbis).
ssRNA (-): Orthomyxoviridae (gripe); Paramyxoviridae (sarampión, paperas);
Rhabdoviridae (virus de la rabia); Bornaviridae (virus de la enfermedad de Borna);
