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VIROLOGÍA TEMA 38
Aspectos relevantes de la Virología en la actualidad. (I) Vías de transmisión de las infecciones virales. Virus de especial relevancia en salud. El virus de la inmunodeficiencia humana (HIV). (II) Virus de plantas. Agentes subvirales (III) Virus emergentes. (IV) Aplicaciones de los virus en biomedicina y biotecnología.
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE VIRUS…
- Aire: Se propulsa a través del estornudo, al hablar o toser… (Gripe, Sarampión, Paperas, Rubéola…)
- Por artrópodos: mediante chupadores de sangre… (Fiebre amarilla, Dengue…)
- Contacto directo … (VIH, HSV, Rinovirus, Rabia…)
- Por alimentos y agua … (Poliovirus, HAV…)
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE VIRUS…
Virus de importancia clínica…
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 (SV 40 ); Papillomaviridae (virus de los papilomas humanos); Herpesviridae (HSV- 1 , EBV; Citomegalovirus); Adenoviridae (Adenovirus).
dsDNA (RT): Hepadnaviridae (HBV).
Parvoviridae:
Son virus muy sencillos y entre 18 - 26 nm de diámetro. Simetría icosaédrica. Genoma lineal. Preferentemente encapsidan ssDNA (-). Poseen dos grupos mayoritarios de genes: NS (los genes para proteínas no estructurales: regulación y replicación) y los S (estructurales: cápsida). El genoma tiene secuencias palindrómicas (abb'cc'a'd) imprescindibles para la replicación.
VIRUS DNA SIN ENVUELTA LIPÍDICA
La entrada se realiza a través de receptores caracterizado) específicos. La replicación (el del seB (^19) realiza está (^) enmuy el núcleo y requiere fase S del ciclo celular. El hecho de replicar en células en división, PERO NO INDUCIR DIVISIÓN CELULAR, es crucial para posibles tratamientos contra el cáncer. AAV (Adenovirus Associated Virus) en terapias génicas – puede integrarse en células- mamíferosInfectan (^). unEl amplio 70 - 90 % rangode lade poblaciónaves y humana es seropositiva. Suelen producir en humanos infecciones asintomáticas infección de losy sóloeritrocitos B 19 producedel cordón la umbilical produciendo cierto tipo de anemia fetal y abortos. (^) Exantema facial de un eritema infeccioso. B
Papillomaviridae:
El nombre deriva del latín: papilla (pústula) y sufijo griego "oma" (tumor). Viriones de 55 nm de diámetro. Icosaédricos. El virus tiene una molécula dsDNA circular. Existe una fase de transcripción temprana y otra tardía. En pocos casos, el DNA puede integrarse en el genoma celular.
Posee genes tempranos, intermedios y tardíos. Producen diferentes mRNA mediante splicing y la transcripción se hace desde las dos cadenas del DNA viral. Adenovirus en Terapia Génica. No se integra en el Cromosoma
Herpesviridae:
El nombre de esta familia viral viene del griego “ Herpein ” (algo así como deslizarse, aludiendo a su capacidad de pasar de infección aguda a latente y de aquí a recurrente). Ampliamente distribuida en la naturaleza. De los más de 100 tipos diferentes de herpesvirus, 8 se han encontrado en humanos: HSV- 1 y 2 ; Varicela; Epstein-Barr; Citomegalovirus, HHV 6 , 7 y 8. Son virus dsDNA. Con un tamaño entre 150 - 300 nm y cápsida icosaédrica. Cápsida, un material amorfo que la rodea denominado Tegumento y una Envuelta lipídica con glicoproteínas virales en la superficie (más de 10 diferentes). VIRUS DNA CON ENVUELTA LIPÍDICA El DNA es grande y tiene secuencias repetidas internas y terminales. Todos los herpesvirus codifican para un gran número de enzimas implicadas en el metabolismo de los ácidos nucleicos (timidina quinasa, sintetasa, dUTPasa, ribonucleotido reductasa), síntesis del DNA (DNA polimerasa, helicasa, primasa) y procesamiento de proteínas (proteina quinasa, etc.). La síntesis del DNA y el ensamblaje de la cápsida ocurre en el núcleo. Estos virus son capaces, tras una infección aguda, de producir latencia en el huésped infectado, durante la cual, solo un muy pequeño número de tránscritos virales son producidos.
ICTV ha clasificado a los herpesvirus en UN ORDEN ( Herpesvirales) y 3 familias. Familia Herpesviridae más importante, con 3 subfamilias Alfaherpesvirinae (HSV- 1 , 2 , VZV ó HHV- 3 ): Tienen un rango variable de posibles huéspedes y alta capacidad para establecer latencia principalmente en ganglios sensoriales. Betaherpesvirinae (CMV ó HHV- 5 , HHV- 6 , HHV- 7 ): Tienen un rango de huésped muy estrecho. El ciclo reproductivo es lento y el virus puede permanecer en latencia en glándulas secretoras, células linfoides, riñón y otros tejidos. Gammaherpesvirinae (EBV ó HHV- 4 , HHV- 8 ): Existen virus específicos de linfocitos T y B. Están implicados en dos tipos de tumores: Linfoma de Burkitt y carcinoma nasofaríngeo. ALFA (^) BETA GAMMA
HSV- 1 : El genoma organizado en dos
componentes: L (long) y S (short). Cada uno de ellos consta de secuencias únicas (UL y US), no repetidas, flanqueadas por repeticiones invertidas. Dentro de la célula infectada, la RNA polimerasa celular transcribe en 3 bloques: Inmediatamente tempranos (IE: regulación, replicación, transcripción), tempranos (E: transcripción de los genes tardíos) y tardíos (L: estructurales). El DNA viral circulariza y la replicación se lleva a cabo mediante el proceso del círculo rodante. El ensamblaje se produce en el núcleo. La cápsida con el DNA se une a la membrana interna nuclear y pierde y adquiere varias veces lípidos celulares.. La infección primaria ocurre a través de alguna pequeña herida en el epitelio nasal o bucal, a través de los ojos o de los genitales. De la infección primaria, el virus puede acabar penetrando en las terminales nerviosas sensoriales periféricas para establecer una infección latente donde la expresión proteica viral desaparece. El estrés, UV, hormonas, traumatismos físicos o emocionales pueden provocar esta reactivación vírica. En neurona puede permanecer, en latencia, durante mucho tiempo, produciendo, de vez en cuando, episodios de recurrencia (las heridas en el labio o nariz … ).
Otros Herpesvirus importantes:
Varicella: más del 90 % de los niños menores de 5 años. Se adquiere por via respiratoria o conjuntiva. Zoster: se debe a la reactivación del virus anterior y produce daños dermatológicos considerables, con complicaciones cuando están afectados los nervios craneales, llegando a producir ceguera. Citomegalovirus (CMV): Contiene el genoma mayor de la familia. Solo en inmunosuprimidos o mujeres embarazadas pueden producirse síntomas importantes. Epstein-Barr (EBV): Implicado en mononucleosis y los tumores vistos anteriormente. HHV- 8 : Implicado en el Sarcoma de Kaposi, que aparece principalmente en pacientes con SIDA.
Curiosidades: En 1977 se detectó el último caso de viruela en el mundo, en un joven somalí. En España se dio por erradicada en 1955. En 1979 dejaron de vacunarse a los niños contra la viruela... Sin embargo, el virus sigue existiendo... En un laboratorio de Atlanta (EEUU) y en otro en la antigua URSS siguen teniendo viales congelados de viruela... para su estudio... Una de las causas que podrían hacer reaparecer al virus es el BIOTERRORISMO... Real Expedición Filantrópica de la Vacuna La Vacuna de la viruela llegó a España hacia 1800. En Europa morían anualmente más de medio millón de personas por este virus... Las distintas expediciones españolas llevaron dicha enfermedad hasta las poblaciones nativas del continente americano. De hecho, se piensa que el virus de la viruela llegó a exterminar a la mayoría de los incas y aztecas... La Corona Española (Carlos IV) aprobó un proyecto para introducir la vacuna contra la viruela en las Indias. Se han cumplido más de 200 años desde la llamada REAL EXPEDICIÓN FILANTRÓPICA DE LA VACUNA a cargo de los doctores FRANCISCO XAVIER DE BALMIS y JOSÉ SALVANY. El proyecto se aprobó en la primavera del 1803. Se eligió a Francisco Xavier de Balmis como director de expedición y a José Salvany como subdirector... Se necesitaron 22 niños que llevaban la vacuna en su cuerpo, es decir, estaban infectados y de ellos se extraía el material para la vacunación. La Real Expedición Filantrópica de la Vacuna zarpó del puerto de la Coruña el 30 de noviembre de 1803 en la corbeta María Pita. Tras pasar por Canarias, se cruza el Atlántico, llegando a Puerto Rico. Desde aquí se sigue hacia Venezuela. Aquí se separa la expedición en 2 ramas: Una, con Balmis, sale rumbo a Cuba, Mérida, Macao y Yucatán,Cantón, regresandoMéxico y (^) aFilipinas, España en 1806. La otra, con Salvany, se dirige por toda sudamérica, visitando durante 7 años Venezuela, Panamá, Colombia, Ecuador, Perú, Chile y Bolivia. Durante este viaje, moriría el propio Salvany
Asfarviridae:
El virus tipo de esta familia es el Virus de la Peste Porcina Africana (VPPA = African swine fever virus: ASFV). Están formados por un “core” rodeado de una membrana lipídica y por fuera una cápsida icosaédrica. Toda la estructura está rodeada de una envuelta externa dando un total de 175 - 215 nm al virión. El genoma consiste en una molécula lineal, covalentemente cerrada (como los poxvirus). La replicación y transcripción (temprana, intermedia y tardía) es parecida a los poxvirus. El DNA se lee en ambas direcciones. El virus replica principalmente en macrófagos porcinos.
La infección del cerdo doméstico por este virus supuso un problema enorme para la ganadería española (fue endémico en la península ibérica desde 1960 - 1995 ). Hay varias vías de transmisión que van desde las picaduras de garrapatas (que actúan de reservorio), hasta la ingestión de material contaminado.
Hepadnaviridae:
Son virus esféricos (algunas veces polimórficos) de 40 - 48 nm de diámetros. Tienen una nucleocápsida icosaédrica (core). Alrededor está la envuelta formada por proteínas HBsAg del virus y lípidos del Retículo Endoplásmico y Golgi. El virus más conocido de este grupo es el de la Hepatitis B (HBV). Como se produce un exceso de proteínas víricas, se pueden formar y circular por sangre filamentos y partículas esféricas. El genoma consiste en una molécula de DNA circular, que parcialmente es ssDNA y no está, el círculo, covalentemente cerrado. Poseen la enzima RETROTRANSCRIPTASA. Implicado en HEPATOCARCINOMAS. El hígado es la diana principal de infección … El virus se transmite por contacto íntimo y a través de objetos compartidos contaminados. Después de una infección aguda, se puede pasar a una infección crónica con producción continua de virus. En ocasiones, esta cronicidad acaba en cirrosis y, de aquí, un buen número desarrollará cáncer hepático. Actualmente, la incidencia de hepatitis B está descendiendo debido a la efectividad de la vacuna contra el virus.
El nombre viene del griego (pico = pequeño). El virus consiste en una cápsida icosaédrica de alrededor de 22 - 30 nm, desnuda. El virus, para su entrada en la célula, se une a un receptor específico. El RNA de entrada ya actúa como mensajero. Codifica para una sola POLIPROTEINA que, mediante una proteasa codificada por el propio virus, se va cortando dando las diferentes proteínas virales. En el extremo 5 ‘, el genoma no tiene la estructura típica de los mRNA (cap), sino que tiene una proteína propia, VPg unida covalentemente. En el extremo 5 ' existe una estructura muy característica importante para replicación y PARA RECONOCIMIENTO POR PARTE DEL RIBOSOMA (IRES = Internal Ribosome Entry Site). Todo el proceso viral ocurre en el citoplasma, como casi todos los virus RNA. La replicación del RNA viral empieza poco después de la infección, formando cadenas RNA (-) que, a su vez, servirá para sintetizar nuevas cadenas (+). (replicasa viral). Casi todo los picornavirus son específicos de especie. Las vías de transmisión de estos virus son varias: fecal-oral, aérea, etc. La infección primaria del virus de la polio se desarrolla en el tracto gastrointestinal (género Enterovirus ) y, la infección suele ser asintomática, pero de aquí puede pasar al SNC ocasionando infecciones severas que pueden conducir a la parálisis y muerte. Normalmente, la infección es LITICA, aunque procesos de inducción de APOPTOSIS han sido estudiados. Fiebre Aftosa infecta animales con pezuñas, principalmente. Se han descrito hasta 70 especies animales susceptibles. Produce unas vesículas denominadas "Aftas" en patas y boca. El virus de la hepatitis A infecta células epiteliales, intestino delgado y hepatocitos. Es un virus que se transmite via fecal-oral (contaminaciones de aguas) y produce una hepatitis aguda. No es responsable de los daños crónicos vistos con el virus de la hepatitis B ó C.
SUR DE SUDÁN La vacuna oral contra la polio se administra como un jarabe a través de unos viales. INDIA El centro de investigación y rehabilitación Amar Jyoti, en el Este de Delhi, se fundó en 1981 para ofrecer asistencia a los niños afectados por la polio. SOMALIA Niñas en un colegio de Jamame. Para poder completar las campañas de vacunación en Somalia, Etiopía y en Sudán la OMS tuvo que sentarse a negociar con los clanes rivales una tregua que permitiera distribuir las vacunas entre la población.
CONGO Una víctima de la polio se recupera después de someterse a una intervención de cirugía correctora en el centro de Rehabilitación de Kinshasa. Polémica sobre el origen del SIDA y la vacuna de la polio … Hillari Koprowski y Stanley Plotkin, competidores de Sabin por la vacuna contra la polio hicieron un ensayo en la década de los 50 en la actual República Democrática del Congo … Coincidió casi en fecha y lugar con la aparición de los primeros casos de SIDA … ¿Casualidad? El periodista Edward Hooper, en su libro The River, sostuvo que no, que no era casualidad … Un comité científico descartó la posible conexión … Sin embargo, hoy se ha descubierto que si bien el VIH no parece que se contagiara de las vacunas contra la polio, sí el virus SV- 40 , implicado en la aparición de algunos linfomas …
Reoviridae:
Aunque tienen simetría icosaédrica, pueden aparecer con forma casi esférica. Con un diámetro entre 60 - 80 nm, está compuesto por UNAS CAPSIDAS formada por proteínas dispuestas en varias capas CONCÉNTRICAS. Algunos reovirus pueden causar problemas respiratorios y, otros, fuertes diarreas, sobre todo entre los 6 y 24 meses de edad, como es el caso de los ROTAVIRUS. Las vías de transmisión van desde las oro- fecales hasta mediante artrópodos como vectores. El virión contiene 10 - 12 segmentos de dsRNA lineal. Se encapsida la cadena RNA (+) y de ésta se sintetiza la (-) antes de completar la cápsida. VIRUS dsRNA SIN ENVUELTA La lengua azul es una enfermedad infecciosa no contagiosa que afecta a los ovinos, caprinos, bovinos y a algunos rumiantes silvestres. Es transmitida principalmente por picaduras de insectos y no afecta a humanos. La lengua azul no es una zoonosis, por lo que no se transmite a humanos, siendo entonces un problema de sanidad animal. La mortalidad media se sitúa en torno al 10 %. El nombre de “lengua azul” viene de uno de los síntomas: en la mucosa bucal se observan úlceras y erosiones. En la superficie de la lengua las úlceras se cubren de tejido necrótico color grisáceo. En esta fase la lengua se vuelve de color azul. Desde 2004 , esta enfermedad repercute en las corridas de toros … La Enfermedad de la Lengua Azul (Reovirus)
Togaviridae:
el Unode de (^) lalos virusRUBÉOLA más (^) .conocidos Peligroso de esteen grupomujeres es embarazadas … La Contra famosa este vacuna virus nostriple vacunan vírica: deRubeóla, pequeños Paperas: y Sarampión (de los que ya hablaremos). Viriones de 70 nm de diámetro, de cápsida icosaédrica formadas por y glicoproteínasuna envuelta virales lipídica. con espículas extremo Genoma 5 ‘ (^) linealque ,sirve ssRNA como (+) conmRNA estructura inmediatamente cap en el tras la infección proteínas. cortes Se sintetiza. una poliproteína que sufrirá diferentes La envuelta lipídica se origina del Golgi. a Estostravés virus de pueden mosquitos transmitirse y otrosentre vertebradosartrópodos hematófagos.
VIRUS RNA CON ENVUENTA LIPÍDICA
Virus ssRNA (+)
Flaviviridae:
En esta familia se encuentran virus como Hepatitis C ( género Hepacivirus ) o El virus de la fiebre amarilla o Dengue (género Flavivirus ). Parecido a los togavirus (antes estaban unidos ambos taxones), cápsida icosaédrica. RNA (+) con un único ORF que formará una poliproteína que tendrá que ser, posteriormente, procesada. En el caso de los Flavivirus , el rango de huésped es muy amplio y la transmisión suele ser debida a artrópodos, principalmente mosquitos y garrapatas (zonas tropicales y subtropicales). El virus de la Hepatitis C desde hace más de 20 años se ha podido identificar como causante de los casos de hepatitis no A-noB. Más del 2 % de la población mundial puede ser portador (sin saberlo) o padecer algún tipo de cronicidad. Tras una infección aguda, más del 70 % cronifican y, de aquí, hasta un 20 % pueden desarrollar cirrosis o, incluso, hepatocarcinoma. El tratamiento actual es con Interferón y Ribavirina e inhibidores de la proteasa (Telaprevir, Boceprevir) y polimerasa (en desarrollo).
Transfusiones
Coronaviridae:
Partículas irregulares, de unos 60 - 220 nm de diámetro, envuelta externa y proyecciones que forman una corona... El genoma es RNA (+) (el mayor entre los virus RNA). La replicación es lenta. Requiere alrededor de 24 horas... Pueden infectar mamíferos y aves y puede producir Síndromes respiratorios o neurológicos... Normalmente, las infecciones son autolimitadas. El virus más conocido últimamente es el causante del SARS y sus nuevas variantes ( 2013 ).
Paramyxoviridae:
Viriones de unos 150 nm de diámetro, más o menos esféricos, aunque puede variar mucho la forma. Entre los virus de esta familia más conocidos se encuentran: Sarampión, Paperas, Sendai, virus de la enfermedad de Newcastle o el virus respiratorio sincitial. Casi todos los miembros de esta familia infectan mamíferos y aves. Normalmente la infección es lítica. Tampoco se conocen vectores. La infección suele empezar en el tracto respiratorio y se pueden extender hasta el sistema linfoide y endotelial. Scientists Eradicate Rinderpest Virus; Second in History after Smallpox The Rinderpest virus is the second virus to have been eliminated by humans, according to a BBC report. Miembro del género Morbillivirus. VIRUS DE LA PESTE BOVINA. Afecta a bovinos domésticos, búfalos y otras especies silvestres. Último caso confirmado: 2001. 14 octubre 2010 FAO anuncia su erradicación oficial desde 2011
Science Vol. 319 no. 5870 pp. 1606 21 - 1609 March 2008:
RINDERPEST RINDERPEST Driven to Extinction http://www.cuantaciencia.com/author/Alfonso
Rhabdoviridae:
Caben destacar dos especies: El virus de la rabia y El virus de la estomatitis vesicular. Los viriones tienen forma de U con unos 100 - 430 nm de longitud por 45 - 100 de diámetro. Tienen un rango de infección muy amplio: vertebrados, invertebrados, plantas … La transmisión se puede producir por fluidos corporales en aerosoles, por contacto, mordedura o como infección venerea.
Orthomyxoviridae (NO pertenece al
orden Mononegavirales): El virus de la Gripe es el más conocido. Son virus esféricos (con excepciones que son filamentosos), 80 - 120 nm. Con envuelta lipídica (de la membrana celular) con glicoproteínas y proteínas no glicosiladas virales produciendo proyecciones desde la superficie. En esta membrana lipídica, el virus insertará sus dos glicoproteínas más populares, la Hemaglutinina (HA) y la Neuraminidasa (NA), implicadas en el acceso y unión del virus a la celular. Rodeando la nucleocápsida se encuentra la proteína de la Matriz (M).
Más virus ssRNA (-) con envuelta
La nucleocápsida, con el genoma ssRNA(-), está segmentada y tiene simetría helicoidal. Según el género (A, B o C) existe diferente número de segmentos. Cada segmento puede codificar proteínas diferentes. Esta característica, junto con la alta tasa de mutación durante la replicación del virus, determinan la variabilidad víral. La transcripción se realiza EN EL NUCLEO CELULAR. Existen genes solapantes y procesamientos con splicing. Si durante la infección de un mismo organismo coinciden dos viriones distintos, pero del mismo género, éstos podrían intercambiarse segmentos de RNA, originando partículas víricas distintas a las que infectaron inicialmente la célula. Además, las proteínas HA y NA son antigénicamente muy variables, conociéndose hasta 16 subtipos para HA y 9 para NA, de forma que se debe hablar del virus de la gripe por subtipos HxNy, donde “x” puede variar del 1 al 16 e “y” del 1 al 9. Drift: cambios paulatinos… Shift: Intercambio de segmentos… Transmisión interespecie de virus gripe A: infección zoonótica Estos virus producen enfermedades respiratorias y se ha descrito transmisión entre diferentes especies. Se pueden transmitir por aerosoles y a través del agua, heces o desechos contaminados. A lo largo del siglo XX, las infecciones a humanos más frecuente con el virus de la gripe A se han debido a los serotipos H 1 N 1 , H 2 N 2 y H 3 N 2. No obstante, como desgraciadamente hemos podido comprobar, virus que infectan básicamente aves como el H 5 N 1 o H 9 N 2 pueden saltar e infectar humanos llegando a producir su muerte.
NUEVA PANDEMIA
ORTHOBUNYAVIRUS (ssRNA (-) con envuelta)
http://www.madrimasd.org/blogs/biociencia tecnologia/2012/02/18/
VIRUS RNA CON ENVUELTA Y RT
Retroviridae:
Los retrovirus constituyen algunos de los agentes patógenos más importantes de las últimas décadas. Agrupa virus de distinta naturaleza: virus capaces de producir cáncer, enfermedades autoinmunes, inmunodeficiencias (VIH causa el SIDA, que afecta a millones de personas) Es una familia agrupada en: Alpha (Sarcoma de Rous) , Beta, Gamma, Delta y Epsilonretrovirus, Lentivirus (VIH- 1 ) , Spumavirus. Mecanismo de replicación especial gracias a la enzima Retrotranscriptasa (RT). Puede integrarse en el genoma celular y permanecer durante muchísimo tiempo inactivo. Estos virus son herramientas en biología molecular (la Retrotranscriptasa se utiliza en clonación y caracterización de genes) y clínica, ya que, al integrarse en el genoma, se puede utilizar para integrar genes con fines terapéuticos: terapia génica. Viriones esféricos, 80 - 100 nm de diámetro, con envuelta lipídica de la membrana plasmática y glicoproteínas del virus. Son glicoproteínas específicas e importantes para la infección. Cápsida esférica o cónica. Dentro se encuentran las enzimas virales necesarias para el proceso de replicación viral: proteasa, RT e integrasa. El virión contiene, además, tRNA propios. El genoma consiste en 2 moléculas idénticas lineales de ssRNA (+). Estos RNA podrían actuar directamente como mensajeros ( 5 'cap y 3 ‘ poliadenilados), PERO NO LO HACEN. En los extremos del genoma se localizan las regiones LTR ( long terminal repeats ) que juega un papel primordial durante el proceso de retrotranscripción.
