9.8C: Replicación Viral y Expresión Génica

Los virus de ARN se clasifican en distintos grupos dependiendo de su genoma y modo de replicación.

Objetivos de aprendizaje

• Examinar la expresión génica viral durante la replicación del virus

Puntos Clave

• Los virus de sentido positivo, de sentido negativo, de doble cadena y retrovirus son virus de ARN con diferentes modos de replicación.
• Los virus ARNmc de sentido positivo (Grupo IV) tienen su genoma directamente utilizado como si fuera ARNm.
• La replicación de virus implica principalmente la multiplicación del genoma.
• La polaridad de los virus ARN monocatenarios determina en gran medida el mecanismo replicativo.

Términos Clave

• genoma: La información genética completa (ya sea ADN o, en algunos virus, ARN) de un organismo, típicamente expresada en el número de parejas de bases.
• virus: Un organismo infeccioso submicroscópico, ahora entendido como una estructura no celular que consiste en un núcleo de ADN o ARN rodeado por una cubierta proteica. Requiere de una célula viva para replicarse, y a menudo causa enfermedades en el organismo huésped.
• replicación: Proceso mediante el cual un objeto, persona, lugar o idea puede ser copiado imitado o reproducido.

La replicación de virus implica principalmente la multiplicación del genoma viral. La replicación también implica 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, necesaria para proteínas estructurales o viriónicas. La replicación viral suele tener lugar en el citoplasma.

Figura: ADN a ARN a proteína: Esquema que muestra cómo las cadenas de ADN antisentido pueden interferir con la traducción de proteínas.

Los virus que se replican a través de intermedios de ARN necesitan una ARN polimerasa dependiente de ARN para replicar su ARN, pero las células animales no parecen poseer una enzima adecuada. Por lo tanto, este tipo de virus ARN animal necesita codificar una ARN polimerasa dependiente de ARN. No se pueden elaborar proteínas virales hasta que esté disponible el ARN mensajero viral; así, la naturaleza del ARN en el virión afecta la estrategia del virus: En los virus de ARN de cadena positiva, el ARN del virión (genómico) tiene el mismo sentido que el ARNm y así funciona como ARNm. Este ARNm puede traducirse inmediatamente después de la infección de la célula hospedadora. Ejemplos: poliovirus (picornavirus), togavirus y flavivirus.

Figura: El ciclo de replicación del poliovirus: El ciclo de vida celular del poliovirus. Se inicia mediante la unión de un poliovirion a la macromolécula de superficie celular CD155, que funciona como el receptor (1). El desrecubrimiento del ARN viral está mediado por la desestabilización dependiente del receptor de la cápside del virus (2). La escisión de la proteína viral VPg se realiza mediante una fosfodiesterasa celular, y la traducción del ARN viral se produce mediante un mecanismo independiente de la capota (mediado por IRES) (3). El procesamiento proteolítico de la poliproteína viral produce proteínas estructurales y no estructurales maduras (4). El ARN de sentido positivo sirve como molde para la síntesis complementaria de cadena negativa, produciendo así un ARN bicatenario (forma replicativa, RF) (5). El inicio de muchas cadenas positivas a partir de una sola cadena negativa produce el intermedio replicativo parcialmente monocatenario (RI) (6). Las moléculas de ARN de sentido positivo recién sintetizadas pueden servir como moldes para la traducción (7) o asociarse con precursores de cápsida para someterse a encapsidación e inducir la escisión de maduración de VP0 (8), que finalmente genera viriones de progenie. La lisis de la célula infectada da como resultado la liberación de viriones de progenie infecciosa (9).

Los virus de ARN se clasifican en distintos grupos dependiendo de su genoma y modo de replicación (y los grupos numéricos basados en la clasificación más antigua de Baltimore).

Los virus ARNmc de sentido positivo (Grupo IV) tienen su genoma directamente utilizado como si fuera ARNm, y los ribosomas hospedadores lo traducen en una única proteína que es modificada por las proteínas hospedadoras y virales para formar las diversas proteínas necesarias para la replicación. Uno de ellos incluye la ARN polimerasa dependiente de ARN (ARN replicasa), que copia el ARN viral para formar una forma replicativa bicatenaria, a su vez esto dirige la formación de nuevos viriones.