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ESTRATEGIAS DE LOS VIRUS PARA LA REPLICACIÓN DE SU GENOMA
Ignacio Ralli - 2016
Una de las etapas del ciclo replicativo viral es la replicación del genoma y expresión genética para
la síntesis de proteínas virales, para lo cual el virus necesita presentar a la célula un ARN viral que
pueda ser reconocido y traducido a dichas proteínas. Para esto, cada familia viral, de acuerdo a su
tipo de genoma, desarrolla estrategias que le permiten formar el ARN viral que actuará como
ARNm.
ETAPAS DEL CICLO DE REPLICACION VIRAL:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Unión virus-célula.
Penetración o ingreso a la célula.
Desnudamiento o pérdida de envolturas.
Replicación del genoma y expresión genética.
Ensamble.
Maduración.
Liberación.
Antes de continuar repasemos rápidamente como una célula eucariota del organismo fabrica sus
proteínas. El genoma de las células eucariotas está compuesto de ADN formado por una doble
hélice en la que cada una de las 2 hebras está orientada de forma opuesta, es decir que una está
en dirección 3´- 5´y la otra 5´- 3´. La transcripción es el proceso por el cual a partir de ese ADN se
obtiene ARNm gracias a la acción de una enzima llamada ARN polimerasa. En eucariotas, este
proceso ocurre en el núcleo celular. La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los
ribosomas del citoplasma celular, en donde los aminoácidos son transportados por el ARNt y son
llevados hasta el ARNm, allí se aparean el codón (compuesto por un triplete de bases
nitrogenadas) de éste con el anticodón del ARNt por complementariedad de bases.
En el caso de las partículas virales, el genoma no está compuesto siempre por ADN como en el
caso de una célula eucariota, sino que varía. El genoma viral está compuesto por ADN o ARN. Los
virus no contienen ADN y ARN simultáneamente.
El ADN puede ser de una sola cadena (ss por sus siglas en inglés) (parvovirus y circovirus), de doble
cadena (ds por sus siglas en inglés) (polyomavirus, adenovirus, herpesvirus, poxvirus), o
parcialmente de doble cadena (hepadnavirus). El genoma de ADN puede tener sus extremos
ligados el uno al otro (circular = polyomavirus, circovirus) o no estar unido por sus extremos
(linealadenovirus, herpesvirus, parvovirus).
Todos los genomas virales de ARN son lineales. La mayoría de estos son de cadena sencilla y unos
pocos son de cadena doble (reovirus, birnavirus). La mayoría tienen sus genomas en una sola pieza
(monopartita) mientras que otros lo tienen dividido en segmentos.
Fuente: http://franciscojaviercervigonruckaver7.blogspot.com.ar/2015/06/francisco-javier-cervigonruckaver_7.html
Según la clasificación de Baltimore (basada en el tipo de genoma y replicación) se los puede dividir
en 7 grupos o clases.
VIRUS DE CLASE I
Virus de ADN de doble cadena. Esta clase puede subdividirse en dos grupos:
a) Replicación exclusivamente nuclear. Estos virus utilizan la ARN polimerasa celular, la cual se
encuentra en el núcleo. -Flias. Herpesviridae, Adenoviridae, Poliomaviridae, Papilomaviridaeb) Replicación citoplasmática. Estos virus han evolucionado y adquirido los factores necesarios
para la transcripción y replicación de sus genomas; poseen una ARN polimerasa ADN dependiente
asociada al virión, por lo tanto son bastante independientes de la maquinaria celular. -Flias.
Poxviridae y AsfarviridaeRepresentación de la estrategia de replicación viral de los virus de clase I tomando como
ejemplo a la familia Adenoviridae.
El virus ingresa por endocitosis, en el endosoma por influencia del bajo pH se produce el
desnudamiento del virión. Luego, por la red de microtúbulos, llegan a la membrana nuclear en
donde se asocian al complejo del poro nuclear. El ADN liberado se transporta al núcleo. La ARN
polimerasa II transcribe genes y
exporta los ARNm al citoplasma
para sintetizar proteínas virales
tempranas en los ribosomas de la
célula
hospedadora.
Estas
proteínas ingresan al núcleo en
donde regulan la transcripción de
los genes celulares y virales.
Las proteínas tempranas incluyen
las proteínas de replicación viral,
que se importan al núcleo y
cooperan con un número limitado
de proteínas celulares en la
síntesis de ADN viral.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
Algunas moléculas de ADN viral replicadas pueden servir como molde para nuevas rondas de
replicación o para la transcripción de los genes tardíos (que codifican para las proteínas
estructurales). Dentro del núcleo, las cápsides se ensamblan a partir de estas proteínas y los
genomas virales de la progenie se encapsidan para formar viriones inmaduros no infecciosos.
VIRUS DE CLASE II
Virus de ADN de cadena simple positivo. La replicación ocurre en el núcleo, involucra la formación
de una doble cadena de ADN intermediaria, que sirve como molde para la síntesis del nuevo ADN
de cadena simple. -Flias. Parvoviridae y CircoviridaeRepresentación de la estrategia de replicación viral de los virus de clase II tomando como
ejemplo a la familia Parvoviridae.
El virión penetra en el citoplasma por
endocitosis y alcanza el núcleo vía transporte
microtubular. La replicación del ADN viral y el
ensamblaje de la cápside requieren que la
célula esté en la fase S del ciclo de división
celular debido a la necesidad que tiene el
virus de la maquinaria de replicación del ADN
del hospedador para la replicación del ADN
viral. Las ADN polimerasas celulares replican
el ADN viral para formar un intermedio de
ADN de doble cadena, que se utiliza luego
como molde para la transcripción de los
ARNm virales. Estos sirven para la síntesis de
proteínas tempranas y tardías.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
VIRUS DE CLASE III
Virus de ARN de cadena doble. Estos virus tienen genoma segmentado, cada segmento es
transcripto por separado para producir ARNm monocistrónicos1 individuales. -Flias. Reoviridae y
BirnaviridaeRepresentación de la estrategia de replicación viral de los virus de clase III tomando como
ejemplo a la familia Reoviridae.
La replicación de los reovirus tiene lugar en el citoplasma. El virión penetra en la célula mediante
endocitosis y es desprovisto parcialmente de su envoltura por acción de hidrolasas lisosómicas. Se
producen moléculas de ARN de cadena doble por la síntesis de cadenas de ARN de sentido (-).
Estas cadenas dobles sirven, a su vez, como moldes para la transcripción de más ARNm, que
posteriormente se traducen en proteínas víricas estructurales. Finalmente, las partículas subvíricas
se asocian a otras proteínas para completar la maduración vírica.
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Contienen información para una sola cadena polipeptídica. Solo tiene un codón de inicio AUG, que es
reconocido por los ribosomas para iniciar la traducción, por lo que solo da lugar a una proteína.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
VIRUS DE CLASE IV
Virus de ARN simple de sentido positivo. Estos virus pueden dividirse en dos grupos:
a) Orden Nidovirales: Producen ARNm monocistrónicos subgenómicos, unidos en su extremo 3’ Flias. Coronaviridae y Arteriviridaeb) Virus con ARNm policistrónicos2: El genoma (ARN +) actúa como ARNm, el cual es traducido
luego de la infección, resultando en la síntesis de una poliproteína, la que es posteriormente
clivada para formar las proteínas maduras. -Flias. Picornaviridae, Caliciviridae, Flaviviridae,
Togaviridae y AstroviridaeRepresentación de la estrategia de replicación viral de los virus de clase IV tomando como
ejemplo a la familia Picornaviridae.
El virión se une a un receptor celular e ingresa por endocitosis, la liberación del genoma (ARN
cadena simple positivo el cual es utilizado como ARNm) se produce desde el interior de los
endosomas localizados cerca de la membrana plasmática. El genoma viral se dirige a los ribosomas
en donde es traducido a una poliproteina la que finalmente se cliva (por proteasas codificadas en
el genoma viral) con la producción de varias proteínas, ya sean estructurales o funcionales.
El genoma, además de servir como ARNm para la síntesis de proteínas virales, también sirve como
molde para generar la cadena negativa de ARN que se transcriben en ARN positivos (igual al
genoma viral original).
Una vez ocurrido esto, se deben ensamblar los componentes para la formación de las nuevas
partículas virales.
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Codifican más de una proteína. Tiene varios codones de inicio AUG, por lo que da lugar a varias
proteínas.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
VIRUS DE CLASE V
Virus de ARN simple negativo. Los genomas de estos virus pueden dividirse en dos grupos:
a) Genomas segmentados: El primer paso en la replicación es la transcripción del genoma (ARN-)
por acción de la ARN polimerasa ARN dependiente, asociada al virión; esta enzima produce un
ARNm monocistrónico, que sirve como molde para la replicación del genoma. -Flias.
Ortomixoviridae. Algunos de estos virus poseen un ARN ambisentido: Bunyaviridae y Arenaviridaeb) Genomas no segmentados -Orden Mononegavirales. .. -Flias. Paramixoviridae, Rabdoviridae,
Filoviridae y BornaviridaeRepresentación de la estrategia de replicación viral de los virus de clase V tomando como
ejemplo a la familia Rabdoviridae.
El ciclo de replicación del virus de la rabia se lleva a cabo en el citoplasma de la célula blanco, ya
que ninguna célula de mamíferos contiene una enzima capaz de transcribir y replicar ARN a partir
de una cadena molde de ARN. El virus cuenta con su propia transcriptasa y replicasa. El virus
penetra por endocitosis dentro de una vacuola fagocítica. La reacción de fusión de membranas
(membrana viral y membrana plasmática), que favorece la inyección de la nucleocápside al
citoplasma, depende de un cambio a pH ácido dentro de la vacuola fagocítica. El virus de la rabia
se replica exclusivamente en las regiones del citoplasma donde existen ribosomas (en el soma de
la neurona). Cuando la nucleocápside alcanza el citoplasma, el genoma inmediatamente empieza a
ser transcripto por la transcriptasa viral (polimerasa ARN dependiente) produciendo miles de
copias del genoma del virus de la rabia (ssRNA-). El proceso de traducción que se lleva a cabo por
los ribosomas celulares es casi de manera simultánea a la transcripción.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
VIRUS DE CLASE VI
Virus de ARN simple positivo diploide con una
forma ADN intermediaria. No puede actuar
directamente como ARNm, sino que sirve
como molde para la síntesis de ADN por
acción de la enzima viral Transcriptasa reversa
(RT). -Flia. RetroviridaeEl virus ingresa a la célula por endocitosis. La
síntesis de ADN vírico, se produce en el
citoplasma a través de la RT que cataliza la
formación de ADN a partir de ARN genómico.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
El ADN creado pasa al núcleo celular y se inserta en el genoma como provirus , luego es
transcripto por la ARN polimerasa II celular.
VIRUS DE CLASE VII
Virus de ADN doble cadena, circular e incompleto con una forma ARN intermediaria. Estos virus
también utilizan la Transcriptasa reversa, pero a diferencia de los anteriores esta transcripción
ocurre en la partícula viral durante la maduración. Cuando infectan una célula la primera acción es
completar la cadena de ADN incompleta, luego se produce la transcripción. -Flía. Hepadnaviridae-.
Fuente: Esquemas de ciclos de replicación viral (Cann, 1997).
BIBLIOGRAFIA
-
Apuntes del Área, Ciclos de replicación viral.
Apuntes del Área, Esquemas de ciclos de replicación viral.
Biología celular y molecular, De Robertis, E. Hib. J, 16° Edición 2012, Edit. Promed.
http://franciscojaviercervigonruckaver7.blogspot.com.ar/2015/06/francisco-javiercervigon-ruckaver_7.html
Fenner´s Veterinary Virology; F. Fenner; Academic Press Inc. 4 th Ed. 2011.
Virología Veterinaria, IVIS (International Veterinary Information Service). Carter G.R., Wise
D.J. and Flores E.F (2005).
Principles of Molecular Virology. Alan Cann, 2nd edition, 1997.