9.5A: Características generales de la replicación de virus

Los virólogos describen la formación de virus durante el proceso de infección en células hospedadoras diana como replicación viral.

Objetivos de aprendizaje

• Describir las características de la replicación viral

Puntos Clave

• Las poblaciones virales no crecen a través de la división celular, porque son acelulares. En cambio, utilizan la maquinaria y el metabolismo de una célula huésped para producir múltiples copias de sí mismas, y se ensamblan en la célula.
• El ciclo de vida de los virus difiere mucho entre especies, pero hay seis etapas básicas en el ciclo de vida de los virus: unión, penetración (entrada viral), desrecubrimiento, replicación y lisis.
• Algunos virus experimentan un ciclo lisogénico donde el genoma viral se incorpora por recombinación genética en un lugar específico en el cromosoma del huésped.

Términos Clave

• lisis: La desintegración o destrucción de células
• Leucocito: Un glóbulo blanco.
• uncoating: Proceso en el que se elimina la cápside viral de un virus, lo que lleva a la liberación del ácido nucleico genómico viral.
• unión: unión específica entre proteínas de la cápside viral y receptores específicos en la superficie celular del huésped

Multiplicación dentro de la célula hospedadora

La replicación viral es el término usado para indicar la formación de virus biológicos durante el proceso de infección en las células hospedadoras diana. Los virus primero deben penetrar y entrar en la célula antes de que pueda ocurrir la replicación viral. Desde la perspectiva del virus, el propósito de la replicación viral es permitir la reproducción y supervivencia de su tipo. Al generar abundantes copias de su genoma y empaquetarlas en virus, el virus es capaz de seguir infectando nuevos huéspedes.

La replicación entre virus es variada y depende del tipo de genes involucrados. La mayoría de los virus ADN se ensamblan en el núcleo; la mayoría de los virus ARN se desarrollan únicamente en el citoplasma Las poblaciones virales no crecen a través de la división celular, porque son acelulares. En cambio, secuestran la maquinaria y el metabolismo de una célula huésped para producir múltiples copias de sí mismas, y se ensamblan dentro de la célula.

El ciclo de vida de los virus difiere mucho entre especies pero hay seis etapas básicas comunes:

La unión es una unión específica entre las proteínas de la cápside viral y los receptores específicos en la superficie celular del huésped. Esta especificidad determina el rango de hospedadores de un virus. Por ejemplo, el VIH puede infectar solo una gama limitada de leucocitos humanos. Su proteína de superficie, gp120, interactúa específicamente solo con la molécula CD4 —un receptor de quimiocinas— que se encuentra más comúnmente en la superficie de las células T CD4+. Este mecanismo ha evolucionado para favorecer a aquellos virus que infectan únicamente células dentro de las cuales son capaces de replicarse. La unión al receptor puede hacer que la proteína de la envoltura viral sufra ya sea cambios que resulten en la fusión de membranas virales y celulares, o cambios de proteínas de la superficie del virus sin envoltura que permitan la entrada del virus.

La penetración sigue al apego. Los viriones ingresan a la célula hospedadora a través de endocitosis mediada por receptores o fusión de membrana. Esto a menudo se llama entrada viral. La infección de las células vegetales y fúngicas es diferente a la de las células animales. Las plantas tienen una pared celular rígida hecha de celulosa, y los hongos uno de quitina, por lo que la mayoría de los virus pueden entrar en estas células solo después de un traumatismo en la pared celular. Sin embargo, casi todos los virus vegetales (como el virus del mosaico del tabaco) también pueden moverse directamente de una célula a otra, en forma de complejos de nucleoproteínas monocatenarias, a través de poros llamados plasmodesmas. Las bacterias, al igual que las plantas, tienen paredes celulares fuertes que un virus debe romper para infectar a la célula. Sin embargo, dado que las paredes celulares bacterianas son mucho menos gruesas que las paredes celulares vegetales debido a su tamaño mucho menor, algunos virus han desarrollado mecanismos que inyectan su genoma en la célula bacteriana a través de la pared celular, mientras que la cápside viral permanece afuera.

Uncoating es un proceso en el que se elimina la cápside viral: Esto puede ser por degradación por enzimas virales o hospedadoras o por simple disociación. En cualquier caso, el resultado final es la liberación del ácido nucleico genómico viral.

La replicación de virus depende de la multiplicación del genoma. Esto se logra a través de la síntesis de ARN mensajero viral (ARNm) a partir de genes “tempranos” (con excepciones para virus de ARN sentido positivo), síntesis de proteínas virales, posible ensamblaje de proteínas virales, luego replicación del genoma viral mediada por expresión temprana o reguladora de proteínas. Esto puede ir seguido, para virus complejos con genomas más grandes, por una o más rondas adicionales de síntesis de ARNm: la expresión génica “tardía” es, en general, de proteínas estructurales o viriónicas.

Figura: Virus de la hepatitis C: diagrama simplificado del ciclo de replicación del virus de la hepatitis C.

Después del autoensamblaje mediado por la estructura de las partículas del virus, a menudo ocurre alguna modificación de las proteínas. En virus como el VIH, esta modificación (a veces llamada maduración) ocurre después de que el virus ha sido liberado de la célula huésped.

Los virus pueden liberarse de la célula hospedadora por lisis, un proceso que mata a la célula al estallar su membrana y pared celular si está presente. Esta es una característica de muchos virus bacterianos y algunos animales. Algunos virus experimentan un ciclo lisogénico donde el genoma viral se incorpora por recombinación genética en un lugar específico en el cromosoma del huésped. El genoma viral se conoce entonces como provirus o, en el caso de los bacteriófagos, un profago. Siempre que el hospedador se divide, el genoma viral también se replica. El genoma viral es mayormente silencioso dentro del huésped; sin embargo, en algún momento el provirus o profago puede dar lugar a virus activos, que pueden lisar las células hospedadoras. Los virus envueltos (por ejemplo, VIH) normalmente se liberan de la célula huésped por gemación. Durante este proceso el virus adquiere su envoltura, que es una pieza modificada del plasma del huésped u otra membrana interna. El material genético dentro de las partículas de virus, y el método por el cual se replica el material, varía considerablemente entre los diferentes tipos de virus.