Jawetz. Microbiología Médica. 28 Ed. Capítulo 29: Propiedades generales de los virus

Propiedades generales de los virus

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Resumen

Los virus son los organismos infecciosos más pequeños, con tamaños que varían desde aproximadamente 20 a 300 nm de diámetro. Contienen solo un tipo de ácido nucleico, ADN o ARN, que está encapsulado en una cubierta proteica llamada cápside. Algunos virus también pueden estar rodeados por una envoltura lipídica. Una partícula viral completa e infecciosa se denomina virión. Los virus son parásitos intracelulares obligados, lo que significa que solo se replican dentro de células vivas. Su multiplicación implica la síntesis de macromoléculas específicas de virus utilizando la maquinaria metabólica de la célula huésped, seguida del ensamblaje de los componentes del virión. La infección viral puede tener poco o ningún efecto en la célula huésped, o puede causar daño o muerte celular.

Terminología y Definiciones de Virología:

• Cápside: La capa proteica que encierra el ácido nucleico viral.
• Capsómeros: Unidades morfológicas visibles en la superficie de virus con simetría icosaédrica, compuestas por polipéptidos.
• Envoltura: Una membrana lipídica que rodea algunas partículas virales, adquirida durante la maduración por gemación a través de una membrana celular. Las glucoproteínas codificadas por virus en la superficie de la envoltura se llaman peplómeros.
• Virus Defectuoso: Una partícula viral que es funcionalmente deficiente en algún aspecto de la replicación.
• Nucleocápside: El complejo proteína-ácido nucleico que representa la forma empaquetada del genoma viral.
• Unidades Estructurales: Los bloques proteicos básicos de la cápside, que suelen ser un único polipéptido plegado o, a veces, múltiples polipéptidos. También se conocen como protómeros.
• Subunidad: Un polipéptido viral simple y plegado.
• Virión: La partícula viral completa.

Clasificación de los Virus: La clasificación se basa en varias propiedades:

1. Morfología del Virión: Incluye tamaño, forma, tipo de simetría, presencia o ausencia de peplómeros y envoltura.
2. Propiedades del Genoma Viral: Tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), tipo de cadena (simple o doble), lineal o circular, segmentado o no, masa molecular, número de genes, secuencia de nucleótidos, y presencia de características especiales (ej. repetitivo, terminal).
3. Organización del Genoma y Estrategia de Replicación: Número y posición de marcos de lectura abierta, estrategias de replicación, transcripción, traducción y liberación del virión.
4. Propiedades de las Proteínas Virales: Número, tamaño, actividad enzimática, modificaciones postraduccionales y propiedades funcionales.
5. Propiedades Fisicoquímicas del Virión: Incluye masa molecular, densidad de flotación, estabilidad térmica y de pH.
6. Propiedades Biológicas: Rango de huéspedes, patogenicidad, tropismo tisular y modo de transmisión.

Existe un sistema universal de taxonomía viral, que clasifica los virus en órdenes, familias, subfamilias, géneros y especies. Los nombres de las familias virales terminan en -viridae, y los géneros en -virus.

Origen Evolutivo de los Virus: El origen evolutivo de los virus es desconocido, pero se proponen dos teorías:

• Los virus pueden haberse derivado de ADN o ARN celular que adquirieron la capacidad de replicarse autónomamente y de formar proteínas de la cápside.
• Los virus pueden ser formas degeneradas de microorganismos intracelulares que han perdido algunas funciones celulares esenciales.

Composición Química de los Virus:

• Proteínas Virales: Constituyen la mayor parte de la masa del virión. Son esenciales para proteger el genoma, participar en el reconocimiento de la célula huésped, fusionarse con las membranas celulares y actuar como enzimas en la replicación viral. También son antígenos que inducen una respuesta inmune en el huésped.
• Ácido Nucleico Viral: El genoma puede ser ADN o ARN, monocatenario o bicatenario, circular o lineal, y segmentado o no segmentado. El tamaño varía significativamente entre familias.
• Lípidos Virales: Se encuentran en virus envueltos, derivando de las membranas celulares del huésped durante la gemación. Los virus con envoltura son sensibles a disolventes lipídicos como el éter, que destruyen la envoltura y la infectividad.
• Glucoproteínas Virales: Proyectan desde la envoltura, codificadas por el virus. Son cruciales para la unión del virus a las células huésped y son importantes antígenos para la respuesta inmune.

Simetría de las Partículas Virales:

• Simetría Icosaédrica: Muchos virus tienen una forma icosaédrica (poliedro de 20 caras triangulares y 12 vértices). Los capsómeros se organizan en patrones simétricos. Los virus con esta simetría pueden ser desnudos o envueltos.
• Simetría Helicoidal: Las subunidades proteicas se unen de forma periódica al ácido nucleico, formando una hélice. Los virus animales con simetría helicoidal siempre están envueltos.
• Estructuras Complejas: Algunos virus, como los poxvirus, tienen estructuras más complejas que no son puramente icosaédricas ni helicoidales.

Cultivo y Detección de Virus: Los virus se cultivan en cultivos celulares (células primarias, líneas celulares diploides, líneas celulares continuas), huevos embrionados o animales de laboratorio. La detección de virus se puede realizar mediante:

• Efecto Citopático (CPE): Cambios morfológicos visibles en las células infectadas, como lisis, vacuolización o formación de sincitios.
• Detección de antígenos virales: Mediante inmunofluorescencia.
• Detección de ácido nucleico viral: Mediante PCR (reacción en cadena de la polimerasa).
• Detección serológica: Midiendo anticuerpos o antígenos específicos de virus.
• Hemaglutinación: Algunos virus pueden aglutinar glóbulos rojos.
• Cuerpos de Inclusión: Acumulaciones de material viral o celular alterado dentro de la célula infectada.

Cuantificación de Virus:

• Ensayo de Placa: Mide las unidades formadoras de placa (PFU), que son viriones infecciosos.
• Microscopía Electrónica: Permite contar partículas virales.
• Hemaglutinación: Mide la concentración de virus que pueden aglutinar glóbulos rojos.

Identificación de un Virus: Un virus se considera identificado si:

• Se obtiene solo de células o tejidos infectados.
• Las partículas aisladas son infecciosas.
• Contiene un solo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN).
• La infectividad se asocia a la partícula viral.
• La multiplicación viral se asocia con un efecto citopático característico.

Reacción a Agentes Físicos y Químicos:

• Calor y Frío: Los virus son inactivados por el calor. La infectividad puede conservarse a -90°C o -70°C.
• Sales: Algunos virus se estabilizan con concentraciones de sales, resistiendo temperaturas elevadas.
• pH: Los virus son estables dentro de un rango de pH específico.
• Radiación: La radiación ultravioleta y de rayos X inactiva los virus.
• Disolventes de Lípidos: Los virus envueltos son sensibles a disolventes como el éter, cloroformo, sales biliares y detergentes, lo que los inactiva. Los virus sin envoltura son resistentes.
• Formaldehído: Inactiva los virus al reaccionar con el ácido nucleico y las proteínas.
• Antibióticos y Agentes Quimioterapéuticos: Los virus son resistentes a los antibióticos. Hay agentes quimioterapéuticos antivirales específicos.
• Desinfectantes: Muchos desinfectantes comunes son efectivos contra los virus.

Replicación de los Virus (Visión General): La replicación viral es un proceso complejo que depende de la maquinaria metabólica de la célula huésped. Las fases generales son:

1. Adsorción (Unión): El virus se une a receptores específicos en la superficie de la célula huésped.
2. Penetración: El virión entra en la célula huésped por endocitosis mediada por receptores o por fusión de la envoltura viral con la membrana celular.
3. Desenvolvimiento (Desnudamiento): La cápside se disgrega, liberando el ácido nucleico viral en el citoplasma.
4. Replicación del Genoma y Síntesis de Proteínas: El ácido nucleico viral se replica utilizando la maquinaria de la célula huésped. Se sintetizan las proteínas virales tempranas (enzimas) y tardías (estructurales).
   • Los virus ADN suelen replicarse en el núcleo y usar la polimerasa de ADN del huésped.
   • Los virus ARN se replican generalmente en el citoplasma. Los virus ARN de cadena positiva pueden actuar directamente como ARNm, mientras que los de cadena negativa requieren una ARN polimerasa dependiente de ARN para transcribir el ARNm. Los retrovirus (ARN) usan una enzima transcriptasa inversa para sintetizar ADN a partir de su ARN, que luego se integra en el genoma del huésped.
5. Ensamblaje: Las nuevas partículas virales se ensamblan a partir del ácido nucleico y las proteínas virales.
6. Liberación: Los viriones son liberados de la célula huésped, a menudo causando lisis celular o mediante gemación a través de la membrana celular (para virus envueltos).

Genética Viral:

• Mutantes Virales: Los virus pueden mutar espontáneamente, dando lugar a mutantes con diferentes propiedades (ej., mutantes condicionales letales, de tamaño de placa, de rango de huésped).
• Interacciones entre Virus:
  • Recombinación: Intercambio de secuencias de ácido nucleico entre diferentes virus o entre virus y el huésped.
  • Complementación: Un virus defectuoso se replica en presencia de otro virus que proporciona la función faltante.
  • Mezcla Fenotípica: La progenie de dos virus parentales puede tener proteínas de la cápside o envoltura de ambos virus, aunque su genoma sea solo de uno.
  • Interferencia: La infección por un virus puede interferir con la replicación de un segundo virus, ya sea bloqueando la unión, o mediante la producción de interferones o enzimas.

Historia Natural y Ecología de los Virus: La interacción entre los virus y los huéspedes depende de factores como la transmisión, el rango de huéspedes, las vías de infección y la presencia de vectores. Muchos virus son arbovirus (virus transmitidos por artrópodos). Los factores que contribuyen a la diseminación de enfermedades virales incluyen el aumento de la población humana, la deforestación, la globalización, las prácticas agrícolas, la inmunosupresión y el desarrollo de resistencia a los antivirales.

Agentes de Bioterrorismo: Algunos virus pueden ser utilizados como armas biológicas debido a su capacidad para causar enfermedades graves y su fácil diseminación, por ejemplo, el virus del Ébola o el de la viruela.