9.11B: Replicación de virus de ADN bicatenario de animales

La mayoría de los virus de ADN bicatenario se replican dentro del núcleo de la célula

Objetivos de aprendizaje

• Diferenciar las formas en que se replican las diferentes clases de virus dsDNA

Puntos Clave

• Desde la perspectiva del virus, el propósito de la replicación viral es permitir la producción y supervivencia de su tipo.
• La mayoría de los virus de ADN bicatenario se replican dentro del núcleo de la célula hospedadora, incluyendo poliomavirus, adenovirus y herpesvirus; sin embargo, los poxvirus se replican en el citoplasma.
• Los adenovirus y los virus del herpes codifican sus propios factores de replicación.

Términos Clave

• Fragmentos de Okazaki: Los fragmentos de Okazaki son fragmentos cortos de ADN recién sintetizados que se forman en la hebra molde rezagada durante la replicación del ADN.
• polimerasa: Cualquiera de las diversas enzimas que catalizan la formación de polímeros de ADN o ARN utilizando una cadena existente de ADN o ARN como molde.

La replicación viral es la formación de virus biológicos durante el proceso de infección en las células hospedadoras diana. Los virus primero deben 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 producción y supervivencia de su tipo. Al generar abundantes copias de su genoma y empaquetar estas copias en virus, el virus es capaz de seguir infectando nuevos huéspedes. La replicación entre virus es muy variada y depende del tipo de genes involucrados en ellos. La mayoría de los virus de ADN se ensamblan en el núcleo, mientras que la mayoría de los virus de ARN se desarrollan únicamente

Los virus de ADN bicatenario generalmente deben ingresar al núcleo del huésped antes de que puedan replicarse. Algunos de estos virus requieren polimerasas de células hospedadoras para replicar su genoma, mientras que otros, como los adenovirus o los virus del herpes, codifican sus propios factores de replicación. Sin embargo, en cualquiera de los casos, la replicación del genoma viral depende en gran medida de un estado celular permisivo para la replicación del ADN y, por lo tanto, del ciclo celular. El virus puede inducir a la célula a sufrir forzosamente la división celular, lo que puede conducir a la transformación de la célula y, en última instancia, al cáncer. Un ejemplo de una familia dentro de esta clasificación son los Adenoviridae.

Los poliomavirus, adenovirus y herpesvirus son virus de ADN de replicación nuclear, cada uno con sus propios enfoques específicos de replicación. Solo hay un ejemplo bien estudiado en el que un virus de ADN bicatenario no se replica dentro del núcleo. Se trata de la familia de los Poxvirus, que comprende virus altamente patógenos que infectan a los vertebrados.

Poliomavirus

Polyomaviridae es una familia de virus cuyos huéspedes naturales son principalmente mamíferos y aves. La mayoría de estos virus, como el virus BK y el virus JC, son muy comunes y suelen ser asintomáticos en la mayoría de las poblaciones humanas estudiadas. Sin embargo, algunos poliomavirus están asociados con enfermedades humanas, particularmente en individuos inmunodeprimidos. Algunos miembros de la familia son oncovirus, lo que significa que pueden causar tumores; a menudo persisten como infecciones latentes en un huésped sin causar enfermedad, pero pueden producir tumores en un huésped de una especie diferente, o en individuos con sistemas inmunes ineficaces. El nombre polioma se refiere a la capacidad de los virus para producir múltiples (poli) tumores (-oma).

Replicación

Previo a la replicación del genoma, se producen los procesos de unión viral, entrada y desrecubrimiento. Posteriormente, los viriones de poliomavirus son endocitados y transportados primero al retículo endoplásmico donde se produce un cambio conformacional; luego por un mecanismo desconocido el virus se exporta al núcleo. Los poliomavirus se replican en el núcleo del huésped.

Adenovirus

Los adenovirus (miembros de la familia Adenoviridae) son virus de tamaño mediano (90—100 nm), sin envoltura (sin una bicapa lipídica externa) con una nucleocápsida icosaédrica que contiene un genoma de ADN bicatenario.

Los adenovirus representan los virus más grandes sin envoltura. Son capaces de ser transportados a través del endosoma (es decir, no es necesaria la fusión de envolventes). El virión también tiene una “espiga” o fibra única asociada con cada base pentónica de la cápside que ayuda a unirse a la célula hospedadora a través del receptor en la superficie de la célula hospedadora.

Figura: Estructura de adenovirus: Los adenovirus no están envueltos (es decir, no tienen bicapa lipídica externa) y son icosaédricos (es decir, con forma de poliedro con 20 caras). Tienen fibras en sus vértices que les ayudan a unirse a las células hospedadoras.

Replicación

Los adenovirus poseen un genoma de ADNbc lineal y son capaces de replicarse en el núcleo de células de vertebrados utilizando la maquinaria de replicación del huésped.

Una vez que el virus ha logrado ingresar exitosamente a la célula huésped, el endosoma se acidifica, lo que altera la topología del virus al hacer que los componentes de la cápside se desbanden, lo que a su vez destruye el endosoma y permite la entrada del virión al citoplasma. Se transporta al poro nuclear, se desmonta y se libera en el núcleo. En este punto puede ocurrir la expresión génica viral y se pueden generar nuevas partículas de virus.

Herpesvirus

Herpesviridae es una gran familia de virus de ADN que causan enfermedades en animales, incluidos los humanos. A los miembros de esta familia también se les conoce como herpesvirus. El apellido se deriva del vocablo griego herpein (“arrastrarse”), refiriéndose a las infecciones latentes y recurrentes típicas de este grupo de virus. Los herpesviridae pueden causar infecciones latentes o líticas.

Al menos cinco especies de Herpesviridae —HSV-1 y HSV-2 (ambos pueden causar herpes orolabial y herpes genital), virus de la varicela zóster (que causa varicela y culebrilla), virus de Epstein-Barr (que causa mononucleosis) y citomegalovirus— están extremadamente extendidas entre los humanos. Más del 90% de los adultos han sido infectados con al menos uno de estos, y una forma latente del virus permanece en la mayoría de las personas. En total, hay 8 tipos de herpesvirus que infectan a los humanos: virus herpes simple 1 y 2, virus varicela-zóster, VEB (virus de Epstein-Barr), citomegalovirus humano, herpesvirus humano 6, herpesvirus humano 7 y herpesvirus asociado al sarcoma de Kaposi. Hay más de 130 herpesvirus, y algunos son de mamíferos, aves, peces, reptiles, anfibios y moluscos.

Replicación

Todos los herpesvirus son de replicación nuclear: el ADN viral se transcribe a ARNm dentro del núcleo de la célula infectada. La infección se inicia cuando una partícula viral entra en contacto con una célula con tipos específicos de moléculas receptoras en la superficie celular. Después de la unión de las glicoproteínas de la envoltura viral a los receptores de la membrana celular, el virión es internalizado y desmantelado, permitiendo que el ADN viral migre al núcleo celular. Dentro del núcleo se produce la replicación del ADN viral y la transcripción de genes virales.

Poxvirus

Poxviridae es una familia de virus. Los humanos, los vertebrados y los artrópodos sirven como hospedadores naturales. Actualmente hay 69 especies en esta familia, divididas entre 28 géneros, las cuales se dividen en dos subfamilias. Las enfermedades asociadas a esta familia incluyen la viruela.

Las partículas virales de Poxviridae (viriones) generalmente están envueltas (virión con envoltura externa- EEV), aunque la forma de virión maduro intracelular (IMV) del virus, que contiene diferente envoltura, también es infecciosa. El virión es excepcionalmente grande, alrededor de 200 nm de diámetro y 300 nm de longitud.

Replicación

La replicación del poxvirus es inusual para un virus con genoma de ADN bicatenario (dsDNA) porque ocurre en el citoplasma, aunque esto es típico de otros virus de ADN grandes. El poxvirus codifica su propia maquinaria para la transcripción del genoma, una ARN polimerasa dependiente de ADN, que hace posible la replicación en el citoplasma. La mayoría de los virus de ADNbc requieren la ARN polimerasa dependiente de ADN de la célula huésped para realizar la transcripción. Estos ADN hospedadores se encuentran en el núcleo y, por lo tanto, la mayoría de los virus dsDNA llevan a cabo una parte de su ciclo de infección dentro del núcleo de la célula hospedadora.