9.2A: Morfología Viral

Los virus de todas las formas y tamaños consisten en un núcleo de ácido nucleico, un recubrimiento proteico externo o cápside, y a veces una envoltura externa.

Objetivos de aprendizaje

• Describir la relación entre el genoma viral, la cápside y la envoltura

Puntos Clave

• Los virus se clasifican en cuatro grupos según la forma: filamentosos, isométricos (o icosaédricos), envueltos y cabeza y cola.
• Muchos virus se adhieren a sus células hospedantes para facilitar la penetración de la membrana celular, permitiendo su replicación dentro de la célula.
• Los virus sin envoltura pueden ser más resistentes a los cambios de temperatura, pH y algunos desinfectantes que los virus envueltos.
• El núcleo del virus contiene el pequeño genoma monocatenario o bicatenario que codifica las proteínas que el virus no puede obtener de la célula hospedadora.

Términos Clave

• cápside: la cubierta proteica externa de un virus
• envolvente: una estructura o cubierta envolvente, tal como una membrana
• filamentoso: Tener la forma de hilos o filamentos
• isométrico: de, o siendo un sistema geométrico de tres ejes iguales que se encuentran en ángulo recto entre sí (especialmente en cristalografía)

Morfología Viral

Los virus son acelulares, es decir, son entidades biológicas que no tienen una estructura celular. Por lo tanto, carecen de la mayoría de los componentes de las células, como organelos, ribosomas y la membrana plasmática. Un virión consiste en un núcleo de ácido nucleico, un recubrimiento proteico externo o cápside, y a veces una envoltura externa hecha de membranas proteicas y fosfolípidos derivadas de la célula hospedadora. La cápside está compuesta por subunidades proteicas llamadas capsómeros. Los virus también pueden contener proteínas adicionales, como enzimas. La diferencia más obvia entre los miembros de familias virales es su morfología, la cual es bastante diversa. Una característica interesante de la complejidad viral es que la complejidad del hospedador y del virión no están correlacionadas. Algunas de las estructuras viriónicas más intrincadas se observan en bacteriófagos, virus que infectan a los organismos vivos más simples: las bacterias.

Morfología

Figura: Ejemplo de un virus que se une a su célula hospedadora: El virus KSHV se une al receptor xCT en la superficie de células humanas. Esta unión permite la posterior penetración de la membrana celular y la replicación dentro de la célula.

Los virus vienen en muchas formas y tamaños, pero estos son consistentes y distintos para cada familia viral. En general, las formas de los virus se clasifican en cuatro grupos: filamentosos, isométricos (o icosaédricos), envueltos y cabeza y cola. Los virus filamentosos son largos y cilíndricos. Muchos virus de plantas son filamentosos, incluido el TMV (virus del mosaico del tabaco). Los virus isométricos tienen formas que son aproximadamente esféricas, como los poliovirus o los herpesvirus. Los virus envueltos tienen membranas que rodean las cápsidas. Los virus animales, como el VIH, suelen estar envueltos. Los virus de cabeza y cola infectan bacterias. Tienen una cabeza que es similar a los virus icosaédricos y una forma de cola como los virus filamentosos.

Muchos virus utilizan algún tipo de glicoproteína para unirse a sus células hospedantes a través de moléculas en la célula llamadas receptores virales. Para estos virus, la unión es un requisito para la posterior penetración de la membrana celular, lo que les permite completar su replicación dentro de la célula. Los receptores que utilizan los virus son moléculas que normalmente se encuentran en las superficies celulares y tienen sus propias funciones fisiológicas. Los virus simplemente han evolucionado para hacer uso de estas moléculas para su propia replicación.

En general, la forma del virión y la presencia o ausencia de una envoltura nos dicen poco sobre qué enfermedad puede causar el virus o qué especies podría infectar, pero siguen siendo medios útiles para comenzar la clasificación viral. Entre los viriones más complejos conocidos, el bacteriófago T4, que infecta a la bacteria Escherichia coli, tiene una estructura de cola que el virus utiliza para unirse a las células hospedadoras y una estructura de cabeza que alberga su ADN. El adenovirus, un virus animal sin envoltura que causa enfermedades respiratorias en humanos, utiliza picos de glicoproteínas que sobresalen de sus capsómeros para unirse a las células hospedantes. Los virus sin envoltura también incluyen aquellos que causan polio (poliovirus), verrugas plantares (virus del papiloma) y hepatitis A (virus de la hepatitis A).

Figura: Ejemplos de formas de virus: Los virus pueden ser complejos en forma o relativamente simples. Esta figura muestra tres viriones relativamente complejos: el bacteriófago T4, con su grupo de cabeza que contiene ADN y fibras de cola que se unen a las células hospedadoras; el adenovirus, que utiliza espigas de su cápside para unirse a las células hospedadoras; y el VIH, que utiliza glicoproteínas incrustadas en su envoltura para unirse a las células hospedadoras.

Los viriones envueltos como el VIH consisten en ácidos nucleicos y proteínas de la cápside rodeadas por una envoltura bicapa de fosfolípidos y sus proteínas asociadas. Las glicoproteínas incrustadas en la envoltura viral se utilizan para unirse a las células huésped. Otras proteínas de la envoltura incluyen las proteínas de la matriz que estabilizan la envoltura y a menudo juegan un papel en el ensamblaje de los viriones de la progenie. La varicela, la influenza y las paperas son ejemplos de enfermedades causadas por virus con sobres. Debido a la fragilidad de la envoltura, los virus sin envoltura son más resistentes a los cambios de temperatura, pH y algunos desinfectantes que los virus envueltos.

Tipos de ácido nucleico

A diferencia de casi todos los organismos vivos que utilizan el ADN como material genético, los virus pueden usar ADN o ARN. El núcleo del virus contiene el genoma o el contenido genético total del virus. Los genomas virales tienden a ser pequeños, conteniendo solo aquellos genes que codifican proteínas que el virus no puede obtener de la célula hospedadora. Este material genético puede ser monocatenario o bicatenario. También puede ser lineal o circular. Si bien la mayoría de los virus contienen un solo ácido nucleico, otros tienen genomas que tienen varios, llamados segmentos.

En los virus de ADN, el ADN viral dirige las proteínas de replicación de la célula huésped para sintetizar nuevas copias del genoma viral y transcribir y traducir ese genoma en proteínas virales. Los virus del ADN causan enfermedades humanas, como la varicela, la hepatitis B y algunas enfermedades venéreas, como el herpes y las verrugas genitales.

Los virus de ARN contienen solo ARN como material genético. Para replicar sus genomas en la célula hospedadora, los virus ARN codifican enzimas que pueden replicar ARN en ADN, lo que no puede ser realizado por la célula hospedadora. Estas enzimas ARN polimerasa tienen más probabilidades de cometer errores de copia que las ADN polimerasas y, por lo tanto, a menudo cometen errores durante la transcripción. Por esta razón, las mutaciones en los virus ARN ocurren con mayor frecuencia que en los virus de ADN. Esto hace que cambien y se adapten más rápidamente a su anfitrión. Las enfermedades humanas causadas por virus de ARN incluyen hepatitis C, sarampión y rabia.