Replicación viral

Es el primer paso de la replicación viral. Algunos virus se adhieren a la membrana celular de la célula huésped e inyectan su ADN o ARN en ella para iniciar la infección. La adhesión a la célula huésped se logra a menudo mediante una proteína de adhesión viral que se extiende desde la envoltura proteica ( cápside ) del virus. Esta proteína es responsable de unirse a un receptor de superficie en la membrana plasmática (o carbohidratos de membrana) de la célula huésped. Los virus pueden aprovechar las funciones normales de los receptores celulares para permitir la adhesión imitando moléculas que se unen a los receptores de la célula huésped. Por ejemplo, el rinovirus utiliza su proteína de adhesión viral para unirse al receptor ICAM-1.en las células huésped que normalmente se utiliza para facilitar la adhesión entre otras células huésped. ^{[ 3 ]}

La entrada, o penetración, es el segundo paso en la replicación viral. Este paso se caracteriza por el paso del virus a través de la membrana plasmática de la célula huésped. La forma más común en que un virus ingresa a la célula huésped es mediante endocitosis mediada por receptores , la cual no implica ningún costo energético para el virus, solo para la célula huésped. La endocitosis mediada por receptores ocurre cuando una molécula (en este caso, un virus) se une a un receptor en la membrana celular. Una serie de señales químicas derivadas de esta unión hacen que la célula envuelva el virus adherido en la membrana plasmática, formando una vesícula que contiene el virus dentro de la célula. ^{[ 3 ]}

Los virus ingresan a las células huésped utilizando una variedad de mecanismos, incluyendo las rutas endocítica y no endocítica. ^{[ 4 ]} También pueden fusionarse en la membrana plasmática y pueden propagarse dentro del huésped a través de fusión o fusión célula-célula. ^{[ 5 ]} Los virus se adhieren a proteínas en la superficie de la célula huésped conocidas como receptores celulares o factores de adhesión para facilitar la entrada. ^{[ 6 ]} La evidencia muestra que los virus utilizan canales iónicos en las células huésped durante la entrada viral. Fusión: Las proteínas virales externas promueven la fusión del virión con la membrana plasmática. ^{[ 7 ]} Esto forma un poro en la membrana del huésped y, después de la entrada, el virión se descapsula y su material genómico se transfiere al citoplasma. ^{[ 8 ]} Fusión célula-célula: Algunos virus inducen la expresión de proteínas específicas en las superficies de las células infectadas para atraer células no infectadas. ^{[ 9 ]} Esta interacción hace que la célula no infectada se fusione con la célula infectada a niveles de pH más bajos para formar una célula multinucleada conocida como sincitio. ^{[ 10 ]} Rutas endocíticas: proceso por el cual se forma una vesícula intracelular por invaginación de la membrana, lo que resulta en la fagocitosis de componentes extracelulares y unidos a la membrana, en este contexto, un virus. ^{[ 11 ]} Rutas no endocíticas: proceso por el cual las partículas virales se liberan en la célula por fusión de la envoltura viral extracelular y la membrana de la célula huésped. ^{[ 4 ]}

El desensamblaje es el tercer paso en la replicación viral. Se define como la eliminación de la "cubierta" proteica del virión y la liberación de su material genético. Este paso ocurre en la misma área donde tiene lugar la transcripción viral. Los diferentes virus poseen diversos mecanismos de desensamblaje. Algunos virus de ARN, como los rinovirus, utilizan el pH bajo de los endosomas de la célula huésped para activar su mecanismo de desensamblaje. Esto implica que el rinovirus libera una proteína que crea poros en el endosoma, permitiendo que el virus libere su genoma a través de ellos. Muchos virus de ADN viajan al núcleo de la célula huésped y liberan su material genético a través de los poros nucleares. ^{[ 3 ]}

La cuarta etapa del ciclo viral es la replicación, que se define por la rápida producción del genoma viral. La forma en que un virus se replica depende del tipo de material genético que posee. Según su material genético, los virus secuestran la maquinaria celular correspondiente. Los virus que contienen ADN de doble cadena (dsDNA) comparten el mismo tipo de material genético que todos los organismos y, por lo tanto, pueden usar las enzimas de replicación en el núcleo de la célula huésped para replicar el genoma viral. Muchos virus de ARN generalmente se replican en el citosol y pueden acceder directamente a los ribosomas de la célula huésped para fabricar proteínas virales una vez que el ARN se encuentra en forma replicativa.

Los virus pueden experimentar dos tipos de ciclos de vida: el ciclo lítico y el ciclo lisogénico. En el ciclo lítico, el virus introduce su genoma en una célula huésped e inicia la replicación secuestrando la maquinaria celular del huésped para producir nuevas copias del virus. ^{[ 12 ]} En el ciclo de vida lisogénico, el genoma viral se incorpora al genoma del huésped. El genoma del huésped seguirá su ciclo de vida normal, replicándose y dividiéndose, replicando el genoma viral junto con el suyo propio. ^{[ 13 ]} El genoma viral puede activarse para comenzar la producción viral mediante estímulos químicos y ambientales. ^{[ 14 ]} Una vez que un virus lisogénico entra en el ciclo de vida lítico, continuará en las vías de producción viral y procederá con la transcripción/producción de ARNm. (Ej.: Herpes labial, virus del herpes simple (HSV)-1, bacteriófagos lisogénicos, etc.)

El ensamblaje es el proceso mediante el cual las proteínas virales y los genomas recién sintetizados se reúnen y se unen para formar virus inmaduros. Al igual que en los demás pasos, la forma en que se ensambla un virus en particular depende del tipo de virus que sea. El ensamblaje puede ocurrir en la membrana plasmática, el citosol, el núcleo, el aparato de Golgi y otras ubicaciones dentro de la célula huésped. Algunos virus solo insertan su genoma en una cápside una vez que esta se ha completado, mientras que en otros virus la cápside envuelve el genoma a medida que se va copiando. ^{[ 2 ]}

Este es el paso final antes de que se forme un virus competente. Normalmente implica modificaciones de la cápside proporcionadas por enzimas (codificadas por el huésped o por el virus). ^{[ 3 ]}

El paso final en la replicación viral es la liberación, que es cuando los virus recién ensamblados y maduros abandonan la célula huésped. La forma en que un virus se libera de la célula huésped depende del tipo de virus que sea. Un tipo común de liberación es la gemación. Esto ocurre cuando los virus que forman su envoltura a partir de la membrana plasmática del huésped doblan la membrana alrededor de la cápside. A medida que el virus dobla la membrana plasmática, comienza a envolver toda la cápside hasta que el virus ya no está unido a la célula huésped. Otra forma común en que los virus abandonan la célula huésped es a través de la lisis celular , donde los virus lisan la célula, provocando su ruptura y la liberación de los virus maduros que se encontraban en ella. ^{[ 3 ]}

Este tipo de virus generalmente debe ingresar al núcleo del huésped antes de poder replicarse. Algunos de estos virus requieren polimerasas de la célula huésped para replicar su genoma , mientras que otros, como los adenovirus o los virus del herpes, codifican sus propios factores de replicación. Sin embargo, en ambos casos, la replicación del genoma viral depende en gran medida de un estado celular que permita la replicación del ADN y, por lo tanto, del ciclo celular . El virus puede inducir a la célula a dividirse forzosamente , lo que puede conducir a la transformación celular y, en última instancia, al cáncer . Un ejemplo de una familia dentro de esta clasificación es la familia Adenoviridae .

Solo existe un ejemplo bien estudiado en el que una familia de virus de clase 1 no se replica dentro del núcleo. Se trata de la familia Poxvirus , que comprende virus altamente patógenos que infectan a los vertebrados .

Los virus que entran en esta categoría incluyen algunos que no han sido tan estudiados, pero que aún son muy relevantes para los vertebrados. Dos ejemplos son los Circoviridae y los Parvoviridae . Se replican dentro del núcleo y forman un intermediario de ADN de doble cadena durante la replicación. Un anelovirus humano llamado TTV se incluye en esta clasificación y se encuentra en casi todos los seres humanos, infectándolos asintomáticamente en casi todos los órganos principales .

Virus de ARN: La polimerasa de los virus de ARN carece de las funciones de corrección de errores presentes en la polimerasa de los virus de ADN. Esto contribuye a que los virus de ARN tengan una menor fidelidad replicativa en comparación con los virus de ADN, lo que los hace altamente mutagénicos y puede aumentar su tasa de supervivencia general. ^{[ 17 ]} Los virus de ARN carecen de la capacidad de identificar y reparar nucleótidos mal emparejados o dañados, por lo que sus genomas son propensos a mutaciones introducidas por mecanismos intrínsecos y extrínsecos a la replicación viral. ^{[ 18 ]} Los virus de ARN representan un arma de doble filo para la terapia: pueden resistir el desafío de los fármacos antivirales, causar epidemias e infectar a múltiples especies hospedadoras debido a su naturaleza mutagénica, lo que dificulta su tratamiento. Sin embargo, la proteína transcriptasa inversa, que a menudo acompaña al virus de ARN, puede utilizarse como un objetivo indirecto, impidiendo la transcripción y síntesis de partículas virales. ^{[ 19 ]} (Esta es la base de los fármacos contra el SIDA y el VIH ^{[ 20 ]} )

Al igual que la mayoría de los virus con genomas de ARN , los virus de ARN de doble cadena no dependen de las polimerasas del huésped para su replicación en la misma medida que los virus con genomas de ADN . Los virus de ARN de doble cadena no han sido tan estudiados como otras clases. Esta clase incluye dos familias principales: Reoviridae y Birnaviridae . La replicación es monocistrónica e incluye genomas individuales y segmentados, lo que significa que cada gen codifica una sola proteína, a diferencia de otros virus, que presentan una traducción más compleja.

Estos virus se dividen en dos tipos; sin embargo, ambos comparten la característica de que la replicación se produce principalmente en el citoplasma y que no depende tanto del ciclo celular como la de los virus de ADN. Esta clase de virus es también una de las más estudiadas, junto con los virus de ADN de doble cadena.

Un grupo bien estudiado de virus de esta clase son los retrovirus . Una característica distintiva es el uso de la transcriptasa inversa para convertir el ARN de sentido positivo en ADN. En lugar de usar el ARN como plantilla para las proteínas, utilizan ADN para crear dichas plantillas, que se insertan en el genoma del huésped mediante la integrasa . Posteriormente, la replicación puede comenzar con la ayuda de las polimerasas de la célula huésped.

Este pequeño grupo de virus, como el virus de la hepatitis B , posee un genoma bicatenario con huecos que posteriormente se rellena para formar un círculo covalentemente cerrado ( cccDNA ) que sirve de plantilla para la producción de ARNm virales y un ARN subgenómico . El ARN pregenómico sirve de plantilla para la transcriptasa inversa viral y para la producción del genoma de ADN.