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CICLO REPLICATIVO DE LOS VIRUS
Extraído de “Principles of Molecular Virology”
Alan J. Cann. – 2nd. Edition. Academic Press – 1997.
Pedro E. Morán
Agosto 2003
Los criterios utilizados para clasificar los virus han variado en la medida que ha cambiado
nuestra percepción sobre ellos:
Según las enfermedades: Muchas de las primeras civilizaciones, como las del antiguo
Egipto y Grecia, sabían de los efectos patogénicos de diferentes virus. Desde esas épocas
tenemos descripciones precisas y sorprendentes de enfermedades de humanos, animales y
vegetales, aunque la naturaleza del agente responsable de esas calamidades aún no se conocía.
El principal problema de establecer una clasificación de los virus sobre la base de esas
descripciones, es que diferentes virus producen síntomas similares; por ejemplo, infecciones
respiratorias con fiebre pueden ser causadas por diferentes virus.
Según la morfología: En la medida que se perfeccionaron las técnicas de análisis y
aumentó la lista de virus identificados, fue posible clasificar los virus en función de las
características estructurales de la partícula viral, durante las décadas de 1930 a 1950.
Si bien esto era un notable avance respecto a las bases de clasificación mencionadas en el punto
anterior, aún quedaban dificultades para diferenciar entre virus que son morfológicamente
similares pero causan diferentes cuadros clínicos -por ej. los picornavirus-.
Durante esta época, la serología fue una importante herramienta para la clasificación viral, y la
morfología de la partícula viral sigue siendo un elemento válido para dicha clasificación.
Clasificación funcional: En los últimos años se ha puesto mayor énfasis en las estrategias
de replicación de los virus . En este punto es importante considerar la composición y estructura
del genoma de los virus y los condicionamientos que imponen sobre la replicación. Este enfoque
se ha acelerado con el desarrollo de la biología molecular, debido a la importancia central que
tiene el genoma viral en esta nueva tecnología.
El análisis molecular de los genomas virales permite una identificación rápida e inequívoca de
diferentes cepas, además de tener valor predictivo sobre las propiedades de nuevos virus que
poseen estructuras genómicas conocidas.
En un sentido teleológico, -asumiendo al virus como un organismo inanimado con un
propósito consciente-, el objetivo básico de un virus es replicar su información
genética.
La naturaleza del genoma viral es por lo tanto relevante para determinar qué pasos son
necesarios para lograr este objetivo. En realidad, hay una gran cantidad de variaciones que
pueden ocurrir en estos procesos, aún en aquellos virus con estructuras genómicas similares. La
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razón de esto se encuentra en la relación de la compartimentalización nuclear y citoplasmática de
la célula eucariota, con la información genética y la capacidad bioquímica del genoma viral.
El tipo de célula infectada por el virus tiene un efecto importante en el proceso de replicación.
Para los virus con hospedadores eucariotes, el tema es generalmente complejo. Hay muchos
ejemplos de virus animales que desarrollan diferentes ciclos replicativos en diferentes tipos
celulares.
Sin embargo, la capacidad de codificación de los genomas obliga a los virus a elegir una
estrategia de replicación. Esta debería ser una que implique una gran seguridad -para el virussobre la célula hospedadora.
En algunos casos puede tratarse de un genoma viral pequeño y con la necesidad de codificar
sólo la información esencial para unas pocas proteínas, -por ej. los parvovirus-.
Por el contrario, los virus con genomas más grandes y complejos –por ej. los poxviruscodifican la mayor parte de la información necesaria para la replicación; y el virus sólo obtiene
de la célula la energía necesaria y el sistema de síntesis de macromoléculas, -ej. ribosomas-.
Los virus con genoma de RNA, que poseen una RNA polimerasa asociada, no tienen necesidad
aparente de ingresar al núcleo de la célula, aunque durante el ciclo de replicación algunos lo
hacen, -ej. ortomixovirus, retrovirus etc.-.
Los DNA virus replican en su mayoría en el núcleo celular; sin embargo algunos , como los
poxvirus, han evolucionado hasta poseer la capacidad bioquímica suficiente como para poder
replicar en el citoplasma, con mínimos requerimientos de las funciones celulares.
CICLO DE REPLICACIÓN VIRAL
A los fines prácticos de explicar un prototipo básico de ciclo replicativo, el ciclo de replicación
viral puede ser dividido en 7 pasos. Cabe aclarar que estas divisiones son arbitarias.
Este esquema de ciclo replicativo se refiere a virus que infectan mamíferos.
Cualquiera sea la naturaleza del hospedador, -procariotes, invertebrados, aves o mamíferostodos los virus deben pasar de alguna forma cada uno de estos estadíos a fin de completar
exitosamente sus ciclos de replicación.
No todos los pasos que se describirán aquí pueden ser detectables como estadíos diferentes para
todos los virus, a menudo parecen ocurrir en forma casi simultanea, como si fuesen un único
evento.
Alguno de estos estadíos han sido estudiados minuciosamente y se conoce gran cantidad de
información sobre ellos; otros sin embargo continúan conservando cierto grado de misterio y en
algunos casos están virtualmente sin resolver.
Debido a que los pasos de la replicación viral que aquí se describen son arbitrarios, y dado que
la replicación involucra un ciclo, se debe comenzar el tema en un punto determinado; por lo tanto
podríamos considerar la interacción de un virus con la célula hospedadora como el punto inicial
del ciclo.
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1-UNIÓN VIRUS-CÉLULA
Técnicamente, la unión de un virus a una célula consiste en una unión específica de una
proteína viral de unión (antireceptor) a una molécula celular receptora (receptor).
Actualmente se conocen muchos ejemplos de receptores virales:
VIRUS
RECEPTOR
Virus de la inmunodeficiencia
Antígeno de diferenciación
Felina (Retrovirus)
de leucocitos (CD9)
Rotavirus porcino del grupo A
Ácido siálico
Coronavirus bovino
Ácido siálico
Virus rábico (Rabdovirus)
Receptor de Acetilcolina
Virus Visna (Retrovirus)
Complejo mayor de histocompatibilidad I
FUNCIÓN
Receptor de señal
Carbohidrato
Carbohidrato
Receptor de señal.
molécula tipo inmunoglobulina.
La moléculas receptoras sobre las superficies celulares pueden ser proteínas (generalmente
glucoproteínas), o residuos de carbohidratos presentes en glucoproteínas o glucolípidos.
Las proteínas generalmente presentan alta especificidad como receptores, mientras que los
carbohidratos son menos específicos.
Algunos virus complejos como los poxvirus y los herpesvirus utilizan más de un receptor, por
lo tanto poseen vías alternativas para ingresar a una célula.
Los virus de vegetales enfrentan un problema en especial para poder iniciar una infección; la
superficie externa de las plantas está compuesta por capas protectoras de pectinas y resinas,
además cada célula está rodeada por una gruesa pared de celulosa cubriendo la membrana
citoplasmática.
Hasta el momento no se conoce ningún virus de vegetales que utilice receptores específicos
como los de los virus de mamíferos y bacterias; mas bien dependen de la presencia de una lesión
en la pared celular para introducir directamente la partícula viral en la célula. Este hecho se logra
por la presencia de vectores asociados a la transmisión del virus -por ej. los artrópodos- o
simplemente por el daño mecánico en las células.
Esta falta de receptores constituye un problema especial para los virus de plantas, dado que
luego de la replicación inicial en una célula se les dificulta la diseminación de la nueva progenie
viral en el resto de los tejidos del vegetal.
Algunos de los ejemplos de interacción virus-receptor mejor conocidos son los de la familia
Picornaviridae: la molécula receptora de uno de los picornavirus de humanos -género rhinovirus-,
es la molécula de adhesión intercelular 1 -ICAM-1-, la función normal de esta molécula es unir
las células a sustratos adyacentes.
Estructuralmente la ICAM-1 es similar a una inmunoglobulina con dominios constantes y
variables homólogos a los de los anticuerpos, y es considerada miembro de la superfamilia de las
inmunoglobulinas.
Para el género poliovirus, el receptor es una proteína integral de membrana, la que también es
miembro de la familia de inmunoglobulinas, con un dominio variable y dos constantes. A
diferencia del ICAM-1, la función de esta proteína aún es desconocida.
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Dado que se ha podido conocer con alto grado de detalles la estructura de la cápside de un
importante número de picornavirus, ha sido posible en los últimos años determinar los
componentes virales responsables de la unión al receptor.
En la superficie de cada cara triangular de la cápside icosahédrica –capsómero- hay una
depresión -una especie de hoyo- denominada CAÑÓN, formada por los bordes de los
monómeros VP1, VP2 y VP3, -proteínas características de los picornavirus-.
Existen evidencias bioquímicas de drogas inhibidoras que tienen acción sobre esas depresiones
y pueden bloquear la unión de los rhinovirus a las células, dado que la interacción entre la
partícula viral y la molécula receptora ICAM-1 ocurre en estos CAÑONES.
A diferencia de otras áreas de la superficie del virus, los residuos de aminoácidos que
conforman la superficie interna del CAÑÓN, son relativamente invariables. Su función
antigénica está protegida dado que las moléculas de anticuerpos son demasiado grandes como
para poder ubicarse dentro del cañón. Este es un dato importante, ya que cualquier cambio
estructural en esta región, aunque permita que el virus pueda evadir una respuesta inmune,
produciría una alteración en el mecanismo de unión al receptor.
En los poliovirus, en vez de un cañón hay una especie de canal que rodea el vértice de cada
pentámero de la cápside. Las regiones -altamente variables- de la cápside, a las que se unen los
anticuerpos están localizadas en las prominencias de cada lado del canal, que es demasiado
estrecho como para permitir que los anticuerpos se unan a los residuos de aminoácidos
localizados en la base.. Estos residuos –invariables- son los que interactúan con el receptor
celular.
Aún entre la familia Picornaviridae hay variaciones; aunque hay 90 serotipos de rhinovirus que
utilizan el ICAM-1 como receptor, otros 10 serotipos utilizan proteínas relacionadas a receptores
de lipoproteínas de baja densidad. Otros utilizan factores de adhesión vascular, o como en el caso
del virus de la fiebre aftosa utilizan una molécula del tipo de las integrinas.
Otro ejemplo de interacción virus-receptor es el del virus de la influenza -virus de la gripe ,
familia Ortomixoviridae-. La hemaglutinina es una de las proteínas presentes en las espículas de
la superficie viral, -la otra proteína es la neuraminidasa-.
La hemaglutinina es la responsable de la unión del virus al receptor, ácido siálico, -ácido Nacetil neuramínico- que está presente en una gran cantidad de moléculas glucosiladas. Debido a
esto, hay poca especificidad de unión virus-célula, por lo tanto los virus de la influenza pueden
unirse a una amplia variedad de tipos celulares -por ejemplo causan aglutinación de glóbulos
rojos-, además de unirse a aquellas células en las que causan infección productiva.
La neuraminidasa de los ortomixovirus y de los paramixovirus presenta otra característica en
esta etapa del ciclo de replicación: en la mayoría de los casos la unión a los receptores celulares
es un proceso reversible; si no se produce la penetración del virus a la célula, el virus puede
desprenderse de la superficie celular.
Algunos virus tienen mecanismos de separación específicos, y la proteína neuraminidasa es uno
de estos. La neuraminidasa es una esterasa que cliva –corta- el ácido siálico en cadenas de
azúcares.
Esto es importante particularmente para el virus de la influenza. Dado que la molécula
receptora -ácido siálico- está ampliamente distribuida, el virus tiende a unirse inespecíficamente
a una gran variedad de células y a restos celulares. Sin embargo, el desprendimiento de la
superficie celular después de haberse unido al receptor, generalmente conduce a cambios en el
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virus -por ej. pérdida o alteraciones de las proteínas virales de unión-, lo que produce una
disminución o pérdida de las posibilidades de subsecuentes uniones a otras células.
Así, en el caso del virus de la influenza, el clivage del ácido siálico por la neuraminidasa deja
residuos unidos al sitio activo de la hemaglutinina, impidiendo que la molécula se una a otro
receptor.
En la mayoría de los casos, la presencia -o ausencia- de receptores en la superficie de la célula
determina el TROPISMO de un virus, vale decir en que tipo de célula hospedadora es capaz de
replicar.
Este paso inicial de la replicación -la interacción entre el virus y la célula hospedadora- tiene
una gran influencia en la patogénesis del virus y en determinar el curso de una infección viral.
En algunos casos se requiere la interacción con más de una proteína para que la partícula viral
pueda ingresar a la célula. Un ejemplo de esto es el proceso mediante el cual los adenovirus
ingresan a la célula. La acción inicial es la unión de la proteína presente en las fibras del virus a
una proteína -no identificada- en la superficie celular. Sin embargo esto no es suficiente, para la
entrada del virus se requiere un paso más que consiste en la unión de la proteína viral –pentona- a
una vitronectina; esta proteína no es un receptor para los adenovirus, sino que es un factor
complementario que se requiere para la penetración viral.
En algunos casos, la unión a receptores específicos puede ser reemplazada por interacciones no
específicas o inapropiadas entre la partícula viral y la célula.
Es posible que la partícula viral pueda ingresar “accidentalmente” a la célula mediante procesos
como la pinocitosis o fagocitosis . Sin embargo sin la presencia de alguna forma de interacción
física que mantenga al virus en estrecho contacto con la superficie celular, la frecuencia con la
que ocurre este hecho accidental es muy baja.
También puede ocurrir que algunas partículas virales, cubiertas con anticuerpos, se unan a
moléculas receptoras para el Fc dispuestas sobre la superficie de monocitos y otras células
sanguíneas, y de esta forma ingresan a la célula. Este fenómeno se ha observado en algunos casos
donde la presencia de anticuerpos anti-virales ha dado como resultado una potenciación en el
mecanismo del ingreso de las partículas virales a la célula y un incremento en la patogenicidad,
en vez de producir la neutralización viral como cabría esperar.
2-INGRESO A LA CÉLULA
La penetración a la célula blanco ocurre normalmente en un tiempo muy breve luego de la
unión del virus al receptor en la superficie celular.
A diferencia del proceso anterior, el ingreso a la célula es generalmente un proceso dependiente
de energía, esto significa que la célula debe estar metabolicamente activa .
En este paso hay tres mecanismos involucrados:
1) TRANSLOCACIÓN: La partícula viral atraviesa la membrana citoplasmática. Este
proceso es poco frecuente en los virus y no está completamente entendido. Puede estar
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mediado por proteínas de la cápside viral y receptores específicos de membrana.
2) ENDOCITOSIS: El virus ingresa en vacuolas intracelulares. Este es probablemente el
mecanismo de ingreso más común en los virus. No se necesita de la presencia de
proteínas virales específicas -excepto de aquellas involucradas en la unión al receptorpero si es necesaria la formación de vesículas endocíticas en la membrana celular y la
posterior internalización de estas. Este mecanismo involucra un cambio de pH en el
endosoma para liberar posteriormente el genoma del virus dentro del citoplasma.
3) FUSIÓN: Sólo ocurre con los virus envueltos. En este proceso ocurre una fusión de la
envoltura viral con la membrana celular, ya sea directamente en la superficie celular o en
una vesícula citoplasmática luego de la endocitosis. La fusión requiere de la presencia de
una proteína de fusión específica en la envoltura del virus -por ejemplo la hemaglutinina
en el virus de la influenza o las glucoproteínas de transmembrana en los retrovirus-. Estas
proteínas promueven la unión de las membranas del virus y de la célula, esto resulta en la
liberación de la nucleocápside directamente en el citoplasma.
Este proceso no es dependiente pH.
El proceso de endocitosis es casi universal en las células animales; se forman vesículas en la
membrana plasmática, las que posteriormente son englobadas e internalizadas al citoplasma. La
vida media de estas vesículas es muy breve, en pocos segundos la mayoría se fusionan con
endosomas liberando su contenido en esas vesículas más grandes. Hasta este momento cualquier
virus contenido en estas estructuras, aún está separado del citoplasma por una bicapa lipídica ,
por lo tanto no se puede decir estrictamente que ha ingresado en la célula.
Posteriormente, los endosomas se fusionan con los lisosomas, el ambiente interno se vuelve
progresivamente más hostil, se acidifica en la medida que el pH desciende y aumenta la
concentración de enzimas degradativas . Esto significa que el virus debe liberarse de la vesícula e
ingresar al citoplasma antes de ser degradado. Hay una serie de mecanismos por los cuales esto
ocurre, incluyendo la fusión de membranas.
La liberación de la partícula viral desde el endosoma y su pasaje al citoplasma están conectados
estrechamente -y a menudo imposible de separar- del proceso de liberación de las estructuras,
liberación del genoma -.
3-PÉRDIDA DE ENVOLTURAS (LIBERACIÓN DEL GENOMA)
En este paso la cápside es parcial o totalmente removida dejando expuesto el genoma viral,
generalmente en forma de complejo nucleoproteico.
Este paso es uno de los estadíos de la replicación viral que menos ha sido investigado hasta el
momento, por lo tanto la información disponible es relativamente escasa.
La remoción de la envoltura viral que ocurre durante la fusión de las membranas, forma parte
de este proceso de liberación del genoma. La fusión entre las envolturas virales y las membranas
endosómicas se produce por la acción de proteínas virales de fusión.
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Estas generalmente son activadas por la aparición de un dominio de fusión -oculto hasta ese
momento- como consecuencia de cambios conformacionales en la proteína, inducidos por el
descenso del pH en la vesícula.
El proceso inicial de pérdida de envolturas puede ocurrir dentro del endosoma -producido por
el cambio del pH- o directamente en el citoplasma.
Ciertos productos químicos, como monesina, nigericina o cationes como cloroquina y amonio
pueden utilizarse para bloquear la acidificación de las vesículas, por lo tanto interfieren en el paso
de liberación del genoma, cuando dicho proceso se produce dentro del endosoma.
La endocitosis puede resultar un proceso peligroso para los virus, pues si permanecen
demasiado tiempo dentro de la vesícula pueden ser dañados en forma irreversible por la
acidificación o por las enzimas lisosómicas.
Algunos virus pueden controlar este proceso, por ejemplo la proteína M2 del virus de la
influenza es un canal de membrana, que permite la entradas de iones hidrógeno en la
nucleocápside, facilitando la pérdida de las envolturas. Esta proteína M2 es multifuncional y
cumple también un rol en la maduración del virus.
El resultado de la pérdida de las envolturas depende de la estructura y la composición química
de la nucleocápside; estos dos factores determinan el siguiente paso del ciclo de replicación.
En las cápsides de herpesvirus y adenovirus se producen cambios estructurales luego de la
penetración a la célula, de todos modos permanecen intactas durante un largo período. Estas
cápsides contienen secuencias que inducen la unión al citoesqueleto, y ésta interacción permite el
transporte de la cápside completa hasta el núcleo de la célula. La pérdida de envolturas se
produce en los poros de la membrana nuclear, de esta manera la nucleocápside ingresa al núcleo.
En los reovirus y poxvirus no ocurre una pérdida de envolturas completa, y muchas de las
reacciones de replicación del genoma son catalizadas por enzimas codificadas por el virus, dentro
de partículas citoplasmáticas.
4-REPLICACIÓN DEL GENOMA Y EXPRESIÓN GENÉTICA
La estrategia de replicación de un virus depende de la naturaleza de su material genético. En
este aspecto los virus pueden ser divididos en siete grupos -clasificación de Baltimore –1971-.
El control de la expresión génica determina el desarrollo del curso de una infección viral (aguda,
crónica, persistente o latente).
VIRUS DE CLASE I
Virus de DNA de doble cadena. Esta clase puede subdividirse en dos grupos:
a) Replicación exclusivamente nuclear. La replicación de estos virus es dependiente en gran
medida de factores celulares. -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 RNA polimerasa
DNA dependiente asociada al virión, por lo tanto son bastante independientes de la
maquinaria celular. -Flias. Poxviridae y Asfarviridae-
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VIRUS DE CLASE II
Virus de DNA de cadena simple. La replicación ocurre en el núcleo, involucra la formación
de una doble cadena de DNA intermediaria, que sirve como templado (molde) para la síntesis del
nuevo DNA de cadena simple. -Flias. Parvoviridae y Circoviridae-
VIRUS DE CLASE III
Virus de RNA de cadena doble. Estos virus tienen genoma segmentado, cada segmento es
transcripto por separado para producir mRNAs monocistrónicos individuales. -Flias. Reoviridae
y Birnaviridae-
VIRUS DE CLASE IV
Virus de RNA simple de sentido positivo. Estos virus pueden dividirse en dos grupos:
a) Orden nidovirales: Producen mRNAs monocistrónicos subgenómicos, unidos en su extremo
3’ -Flias. Coronaviridae y Arteriviridaeb) Virus con mRNAs policistrónicos : El genoma (RNA +) forma el mRNA, 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. Algunas delas familias producen
mRNA subgenómicos. -Flias. Picornaviridae, Caliciviridae, Flaviviridae, Togaviridae y
Astroviridae-
VIRUS DE CLASE V
Virus de RNA 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
(RNA-) por acción de la RNA polimerasa RNA dependiente, asociada al virión; esta
enzima produce un mRNA monocistrónico, que sirve como molde para la replicación del
genoma. Algunos de estos virus poseen un RNA ambisentido. -Flias. Ortomixoviridae,
Bunyaviridae y Arenaviridaeb) Genoma no segmentado -Orden mononegavirales- . La transcripción se realiza como en el
caso anterior, la RNA polimerasa viral produce un mRNA monocistrónico de la misma
longitud del genoma viral. -Flias. Paramixoviridae, Rabdoviridae, Filoviridae y
Bornaviridae-
VIRUS DE CLASE VI
Virus de RNA simple positivo diploide con una forma DNA intermediaria. No puede
actuar directamente como mRNA, sino que sirve como molde para la síntesis de DNA por acción
de la enzima viral Transcriptasa reversa. -Flia. Retroviridae-
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VIRUS DE CLASE VII
Virus de DNA doble cadena, circular e incompleto con una forma RNA 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 DNA incompleta, luego se produce la transcripción.
-Flía. Hepadnaviridae-
5-ENSAMBLE
Este paso consta de la unión de todos los componentes necesarios para la formación de la
estructura básica de la partícula viral en un determinado sitio de la célula. El sitio del ensamble
depende del lugar de replicación del virus y del mecanismo por el cual el virus es liberado de la
célula, estos eventos varían para los diferentes virus. Por ejemplo, los picornavirus, poxvirus y
reovirus se ensamblan en el citoplasma, mientras que los adenovirus, herpesvirus y parvovirus lo
hacen en el núcleo.
Al igual que con los primeros estadíos de la replicación, no siempre es posible identificar el
ensamble, la maduración y liberación de los virus como fases distintas y absolutamente
delimitadas. El sitio del ensamble tiene una gran influencia sobre todos esos procesos.
En la mayoría de los casos, las membranas celulares son utilizadas como lugar de anclaje de las
proteínas virales, y esto es lo que inicia el proceso de ensamble. Aparentemente cuando los
niveles intracelulares de proteínas virales y moléculas de genomas llegan a un punto crítico de
concentración, se dispara -por un mecanismo no muy bien conocido- el proceso de ensamble.
Muchos virus producen altos niveles de concentración de componentes estructurales dentro de
compartimentos subcelulares, estos se conocen como CUERPOS DE INCLUSIÓN. Estos
cuerpos de inclusión son una característica común de los últimos estadíos de la infección celular.
El tamaño y ubicación de estas inclusiones en las células infectadas, -visibles con microscopio
óptico- son generalmente características de algunos virus en particular: por ejemplo la infección
con el virus de la rabia resulta en la formación de grandes inclusiones citoplasmáticas
-perinucleares-, denominadas Corpúsculos de Negri.
La concentración de componentes de la estructura viral en un sitio determinado puede ser
potenciada por la interacción de proteínas asociadas a membranas. Este mecanismo es
particularmente importante en el caso de los virus envueltos, que son liberados de la célula por
GEMACIÓN.
En algunos casos la formación de la partícula viral puede ser un proceso relativamente simple,
dirigido sólo por la interacción entre las subunidades estructurales de la cápside y controlado por
las reglas de la simetría. Otras veces, el ensamble resulta un proceso complejo, de varios pasos,
que involucra proteínas estructurales del virus y otras proteínas, celulares y codificadas por el
virus, que actúan como molde para guiar el ensamble del virión.
La encapsidación del genoma viral puede ocurrir en los primeros pasos del ensamble -por ej.
los virus con simetría helicoidal ensamblan su cápside alrededor del genoma-, o en los últimos
estadíos cuando el genoma es “empaquetado” dentro de una “caparazón” proteica casi completa.
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6- MADURACIÓN
Este es el estadío del ciclo replicativo en el cual el virus se hace infeccioso. La maduración
generalmente incluye cambios estructurales en la partícula viral, estos cambios pueden ser el
resultado de cortes específicos de proteínas de la cápside para formar productos maduros, o de
cambios conformacionales en las proteínas durante el ensamble. Estos eventos conducen
frecuentemente a cambios estructurales sustanciales en la cápside, por ej. las diferencias de
antigenicidad entre la partícula viral incompleta y la madura.
Las proteasas virales frecuentemente están involucradas en la maduración, aunque en algunos
casos pueden actuar enzimas celulares o una mezcla de enzimas celulares y virales. Ciertamente
hay un cierto riesgo en la participación de enzimas proteolíticas celulares en este proceso, dado
que la falta de especificidad sobre el sustrato podría ocasionar fácilmente la completa
degradación de las proteínas de la cápside.
Sin embargo las proteasas codificadas por el virus, en general son altamente específicas para
determinadas secuencias de aminoácidos y estructuras; frecuentemente sólo cortan una unión
peptídica en particular en una estructura proteica grande y compleja como la cápside. Además,
en cierta forma son controladas al ser empaquetadas dentro de la partícula viral durante el
ensamble y sólo se activan cuando toman contacto con las secuencias específicas para la
conformación de la cápside, por ejemplo al localizarse en un sitio hidrofóbico o por cambios de
pH o concentración de determinados iones dentro de la cápside.
Las proteasas de los retrovirus son un buen ejemplo de enzimas involucradas en la maduración,
que están bajo este tipo de control. El core de los retrovirus está compuesto por proteínas
codificadas por el gen gag y la proteasa es empaquetada en el core antes de la liberación de la
célula por gemación. En algún momento del proceso de gemación, la proteasa corta los
precursores de la proteína gag en productos maduros -proteínas de la càpside, nucleocàpside y
matriz de la partícula viral madura-.
Para algunos virus el ensamble y la maduración ocurren dentro de la célula y son procesos
inseparables, mientras que para otros la maduración puede ocurrir sólo después de la liberación
de la partícula viral. De todos modos, y en cualquiera de los casos, el proceso de maduración
prepara al virus para la infección de nuevas células.
7-LIBERACIÓN
Los virus en general pueden liberarse de la célula mediante dos tipos de mecanismos: lisis y
gemación.
Para los virus líticos -la mayoría de los virus desnudos-, la liberación es un proceso simple: la
célula infectada se rompe y libera las partículas virales.
En el caso de los virus que se liberan por gemación, estos adquieren su envoltura lipídica y las
proteínas asociadas en el momento en que pasan a través de la membrana plasmática o de
vesículas intracelulares.
La liberación de los virus por esta vía puede resultar altamente perjudicial para la célula -por
ej.en el caso de paramixovirus, rabdovirus, togavirus- o no -por ej. retrovirus-; de todos modos en
cualquiera de los casos el proceso es controlado por el virus: la interacción física de las proteínas
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de la cápside sobre la superficie interna de la membrana celular fuerza a la partícula viral a pasar
a través de dicha membrana.
El ensamble, la maduración y liberación son generalmente procesos simultáneos en los virus
que se liberan por gemación.
El tipo de membrana a través de la cual geman los virus depende del tipo de virus, por ej. puede
ser a través de la membrana celular como en el caso de los retrovirus y togavirus, a través de la
membrana citoplasmática -ortomixovirus, coronavirus, bunyavirus, rabdovirus, hepadnavirus- o a
través de la membrana nuclear como en los herpesvirus.
En resumen, la replicación de los virus implica tres procesos básicos:
a) El inicio de la infección.
b) La replicación y expresión del genoma.
c) La liberación del virión maduro desde la célula infectada.
El estudio en detalle de cada uno de estos procesos, muestra que existen muchas diferencias
entre los ciclos replicativos de los diferentes virus. Estas diferencias están determinadas por la
biología de la célula hospedadora y la naturaleza del genoma viral.
De todos modos, a los fines prácticos de estudiar el proceso de replicación viral, es posible
hacerlo desde una visión general tomando como esquema los tres procesos básicos mencionados,
que en una u otra forma son cumplidos por todos los tipos de virus.