Replicación viral: características, ciclo de replicación viral, ejemplo (VIH)
La replicación viral es la forma en que los distintos tipos de virus se multiplican en el interior de las células que invaden. Estas entidades de ADN o ARN poseen muchas estrategias diferentes para reclutar las estructuras del interior celular y utilizarlas para producir copias de sí mismos.
La “función” biológica de cualquier tipo de replicación viral es generar nuevos genomas y proteínas virales en las cantidades suficientes para garantizar la propagación del genoma viral que invadió la célula.
Todos los virus conocidos hasta la fecha necesitan de las enzimas de las células para su multiplicación, ya que estos no poseen enzimas propias que les permitan replicarse y reproducirse por sí solos.
Las moléculas virales son capaces de invadir virtualmente a cualquier tipo de célula sobre la biosfera.
Debido a esto, la humanidad ha dirigido gran cantidad de recursos y esfuerzos para comprender no solo el funcionamiento de los virus, sino la replicación viral, puesto que dicho proceso es clave para el control adecuado de todas las enfermedades que son producto de una infección de origen viral.
Los virus necesitan llegar al interior de las células y, para ello, deben poner en marcha mecanismos especializados para “burlar” las defensas endógenas de sus hospedadores. Una vez dentro de los individuos que “colonizan”, estos deben ser capaces de ingresar a sus células y replicar su genoma y sus proteínas.
Índice del artículo
La replicación viral presenta importantes variaciones en cada especie de virus; además, una misma especie puede albergar serotipos distintos, “cuasiespecies” y virus con grandes modificaciones en su secuencia genómica.
El genoma de los virus puede estar compuesto por ácidos nucleicos como el ADN, el ARN o ambos, simple o doble banda. Dichas moléculas también pueden hallarse en forma circular, lineal, como “ganchos de cabello” (hairpin), entre otras.
Producto de la gran variación en la estructura de los virus existe una gran diversidad de estrategias y mecanismos para llevar a cabo la replicación. No obstante, algunos pasos más o menos generales son compartidos entre todas las especies.
Generalmente el ciclo de replicación viral general comprende 6 o 7 pasos, que son:
1- Adsorción o unión a la célula,
2- Penetración o ingreso a la célula
3- Liberación del genoma
4- Replicación del genoma
5- Ensamblaje
6- Madurado
7- Lisis o liberación por gemación
Los virus corrientemente poseen en su estructura una proteína o molécula conocida como antirreceptor, la cual se une a una o a varias macromoléculas en la membrana externa de la célula en la cual desean internarse. Estas moléculas, por lo general, son glucoproteínas o lípidos.
Las glicoproteínas o los lípidos de la membrana externa de la célula “blanco” son conocidas como receptores y los virus se adhieren o se fijan mediante interacciones covalentes a estos receptores utilizando su proteína o molécula antirreceptora.
Una vez que un virus se une a la membrana externa de la célula a través de la unión receptor-antirreceptor, este puede ingresar a la célula a través de tres mecanismos: endocitosis, fusión con la membrana celular o translocación.
Cuando la entrada ocurre por endocitosis, la célula crea una pequeña hendidura en una región específica de la membrana, justo donde se encuentra unido el virus. La célula forma, entonces, una suerte de vesícula alrededor de la partícula viral, la cual es internalizada y, una vez adentro, desintegrada, liberando el virus en el citosol.
La endocitosis es quizás el mecanismo más frecuente de entrada para los virus, ya que las células internalizan vesículas constantemente en respuesta a distintos estímulos internos y externos y con diferentes propósitos funcionales.
La fusión con la membrana celular es un mecanismo que solo pueden realizar los virus que están envueltos por una cubierta protectora llamada cápside. Durante este proceso, los componentes de la cápside se fusionan con la membrana celular y el interior de la cápside es liberado en el citosol.
La translocación en raras ocasiones ha sido documentada y no se entiende por completo. Sin embargo, se sabe que el virus se adhiere a una macromolécula receptora en la superficie de la membrana y se internaliza intercalándose entre los componentes de la membrana celular.
Este proceso es el que menos se entiende y quizás el menos estudiado en la replicación viral. Durante el mismo la cápside es removida, dejando expuesto el genoma del virus con sus nucleoproteínas asociadas.
Se ha hipotetizado que la envoltura del genoma del virus queda fusionada con la vesícula endocitada. Además, se piensa que este paso de la replicación es disparado por algún factor interno de la célula como el pH o el cambio en la concentración de electrolitos, etc.
Los procesos de replicación del genoma viral son muy variables entre cada especie de virus; de hecho, los virus se clasifican en 7 clases diferentes de acuerdo con el tipo de ácido nucleico que compone su genoma.
Como regla general, la mayoría de los virus de ADN realizan su replicación en el interior del núcleo de las células que invaden, mientras que la mayoría de los virus de ARN se replican en el citosol.
Algunos virus de ADN simple banda (de una sola hebra) se internan en el núcleo celular y sirven como hebras “molde” para la síntesis y multiplicación de más moléculas de ADN simple banda.
Otros virus de ARN doble banda sintetizan su genoma a través de segmentos y una vez se sintetizan todos los segmentos, estos se ensamblan en el citosol de la célula hospedadora. Algunos genomas contienen en su genoma la secuencia genética que tiene la información para codificar una ARN polimerasa.
Una vez que esa ARN polimerasa es traducida, se inicia la replicación de múltiples copias del genoma viral. Esta enzima puede generar ARNs mensajeros para producir las proteínas que darán origen a la cápside del virus y a otros de sus componentes.
Una vez que se han sintetizado múltiples copias del genoma del virus y todos los componentes de la cápside, todos estos se dirigen a un sitio específico de la célula como el núcleo o el citoplasma, en donde son ensamblados como virus ya maduros.
Muchos autores no reconocen el ensamblaje, el madurado y la lisis como procesos separados en el ciclo de vida de los virus, ya que muchas veces estos procesos van ocurriendo de forma consecutiva cuando la concentración de las partes y del genoma del virus en el interior celular es muy elevada.
Durante esta fase el virus se convierte en “infeccioso”; es decir, maduran las proteínas de la cápside u ocurren los cambios conformacionales que transforman la estructura inicial en partículas capaces de infectar a otras células.
Algunos virus maduran sus estructuras en el interior de las células que infectan, otros solo lo hacen después de que provocan la lisis celular.
En la mayoría de los virus, la liberación ocurre por lisis o por gemación. En la lisis, la célula se rompe y libera todo su contenido al entorno extracelular, con lo que los virus ensamblados y maduros pueden viajar libremente hasta encontrar otra célula a la cual infectar.
La liberación por gemación es específica de virus que poseen un una envoltura lipídica y proteica. Estos pasan a través de la membrana plasmática formando una especie de vesículas intracelulares.
El Virus de la Inmunodeficiencia Humana, mejor conocido como VIH, es uno de los virus que ha causado mayor cantidad de muertes humanas en el mundo. Se trata de un virus de ARN que afecta de manera directa a un tipo de glóbulos blancos llamados linfocitos CD4.
La fijación del virus se realiza a través del reconocimiento y la unión de las proteínas de la cápside del virus con las proteínas de la membrana celular de los linfocitos CD4. Posteriormente se fusionan la cápside con la membrana celular y se vacía el contenido del virus en su interior.
En el citoplasma, el ARN es inversamente transcrito y forma dos bandas de ADN que son complementarias. La molécula de ADN doble banda se integra en el genoma de la célula hospedadora, en este caso el linfocito CD4.
Al formar parte de la información genética de la célula, el ADN de origen viral se transcribe y se traduce como lo haría cualquier hebra de ADN genómica del linfocito.
Una vez se han producido todos los componentes del virus en el citosol, las partículas virales son ensambladas y expulsadas hacia el medio extracelular a través de gemación. Se forman varios cientos de miles de protuberancias que, al ser liberadas, dan origen partículas de VIH maduras.
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