Reproducción de virus en sistemas celulares. Etapas de reproducción

La relación entre el virus y la célula huésped puede desarrollarse de diferentes formas. Convencionalmente, estas relaciones se pueden reducir a tres tipos.

Infección productiva: El ciclo de reproducción del virus en la célula huésped finaliza con la formación de una nueva y numerosa generación de virus, generalmente acompañada de la muerte de la célula huésped.

Infección por aborto Ocurre cuando el ciclo de reproducción del virus en la célula huésped se interrumpe repentinamente. La célula huésped conserva su actividad vital.

virogenia caracterizado por la integración (incorporación) del ácido nucleico viral en el genoma de la célula huésped, lo que posteriormente conduce a la replicación sincrónica del ADN de la célula y el ácido nucleico viral. La célula huésped sigue viviendo.

Los virus se reproducen reproduciéndolos en la célula huésped. El ciclo de reproducción es un proceso de subordinación de los mecanismos celulares a información viral extraña.

Funcionalmente, las enzimas virales se pueden dividir en 2 grupos: enzimas que facilitan la penetración del ácido nucleico viral en la célula y la liberación de los viriones resultantes al medio ambiente, y enzimas involucradas en los procesos de transcripción y replicación del ácido nucleico viral.

Ciclo de reproducción se puede dividir en etapas separadas.

Etapa 1: quimisorción de virus en la superficie de la célula huésped.

La quimisorción sólo es posible si la célula lleva en su superficie receptores sensibles que sean complementarios a los receptores de un virus determinado. En las células animales y humanas, la función de los receptores de picorno y arbovirus la realizan las lipoproteínas, y de los mixo, paramixovirus y adenovirus, las mucoproteínas.

En los virus simples, los receptores son combinaciones únicas de subunidades proteicas ubicadas en la superficie de la cápside. En virus más complejos, la función de los receptores la realizan excrecencias de supercápside en forma de espigas o vellosidades.

Etapa 2: penetración del virus en la célula huésped.

Las formas en que los virus ingresan a una célula pueden ser diferentes. Se supone que muchos virus ingresan a las células por pinocitosis, o viropexis. Durante la pinocitosis, en la zona de quimisorción del virus, la membrana celular forma una invaginación y traga el virus. Como parte de la vacuola pinocítica, el virus ingresa al citoplasma.

Algunos virus ingresan a las células mediante la fusión de membranas celulares y virales.

La penetración del ADN del fago en una célula bacteriana se produce debido a la destrucción parcial de la membrana celular por la lisozima del fago y la reacción contráctil del residuo del fago.

Etapa 3: desproteinización del virus.

El proceso de desproteinización del virus implica la liberación de su ácido nucleico a partir de las proteínas de la cápside. Tan pronto como el ácido nucleico viral se libera de las proteínas de la cápside, comienza el llamado período latente: el período eclipse. Se supone que durante el período de eclipse, el ácido nucleico viral pasa a través del citoplasma de la célula hasta la región del núcleo.

Etapa 4: síntesis de los componentes del virus.

El conjunto de procesos en esta etapa se puede dividir en tres etapas:

La primera etapa es preparatoria. Tiene dos objetivos: suprimir el funcionamiento del aparato genético de la célula, detener la síntesis de proteínas celulares y ácidos nucleicos, transferir el aparato de síntesis de proteínas de la célula bajo el control del genoma del virus; preparar las condiciones para la replicación del ácido nucleico y la síntesis de proteínas de la cápside viral.

La segunda etapa es la replicación del ácido nucleico del virus. Los virus genómicos de ADN de doble cadena se caracterizan por la misma forma de realizar la información genética que otros organismos vivos. El proceso de replicación del ADN está precedido por la transcripción del ARNm. El ARN mensajero del virus es traducido por los ribosomas de la célula y las primeras proteínas específicas del virus se sintetizan en el polisoma del virus utilizando la matriz de ARNm.

Una vez que se han sintetizado las primeras proteínas específicas del virus, comienza el proceso de replicación del ADN viral. La replicación del ADN bicatenario del virus sigue el principio de replicación del ADN de los organismos celulares de forma semiconservadora.

El proceso de replicación del ADN monocatenario comienza con la síntesis de su par complementario. Como resultado, se forma un ADN original circular de doble hebra.

El estudio del mecanismo de replicación de los virus genómicos de ARN comenzó en 1961, cuando se descubrieron los fagos genómicos de ARN.

En los virus genómicos de ARN, la molécula de ARN es a la vez el material genético y realiza las funciones de ARNm y ADN.

En 1970, se descubrió la enzima ADN polimerasa dependiente de ARN en virus de ARN unicelulares, lo que indica la presencia de un proceso de transcripción inversa. Posteriormente se demostró que los virus de ARN oncogénicos tienen una matriz de su ARN con la participación de ARN dependientes.
La copia de ADN se transcribe mediante la ADN polimerasa contenida en el virión. La copia del ADN cambia de una forma monocatenaria a una forma replicativa de doble cadena, lo que garantiza la replicación del ARN del virus y la síntesis de las enzimas necesarias.

La tercera etapa es la síntesis de proteínas de la cápside.

Este proceso se retrasa en el tiempo con respecto al proceso de replicación del ácido nucleico viral y comienza cuando la replicación está en pleno apogeo. La síntesis de proteínas de la cápside se produce tanto en el núcleo como en el citoplasma de la célula. El ARNm específico del virus es traducido por los ribosomas celulares y la síntesis de proteínas precursoras se produce en el polisoma del virus. A partir de este “fondo” de proteínas precursoras se forman las proteínas de la cápside viral.

Etapa 5: ensamblaje de viriones o morfogénesis del virus.

En los virus organizados de forma sencilla, las subunidades proteicas de la cápside se encuentran en una conexión estrictamente ordenada alrededor del ácido nucleico. En los virus complejos, las estructuras celulares (membranas nucleares y citoplasmáticas) también participan en el proceso de ensamblaje del virión.

Etapa 6: salida del virus de la célula.

Este proceso se lleva a cabo de manera diferente para diferentes virus. La liberación de fagos genómicos de ADN ocurre cuando la célula es completamente lisada por la lisozima del fago. Los virus humanos y animales de organización compleja abandonan la célula con una porción del citoplasma brotando a través de la membrana y la envoltura citoplasmáticas, adquiriendo simultáneamente una supercápside. A menudo, la liberación de virus de la célula se ve facilitada por su digestión por los fagocitos sanguíneos. Los virus vegetales pueden pasar de una célula a otra a través de uniones intercelulares: los plasmodesmos.

Muy a menudo, el ciclo de reproducción del virus termina con una infección productiva: la formación de una gran población (100 a 200) de viriones completos, que suele ir acompañada de la muerte del huésped.

Taxonomía, clasificación

PARAMYXOVIRUS

Paramixovirus (familia Paramyxoviridae del lat. para - acerca de, myxa - moco) - una familia de virus de ARN. La familia contiene virus respiratorio sincitial, sarampión, paperas y parainfluenza, transmitidos por el mecanismo respiratorio. Hasta hace poco, la familia Paramyxoviridae, de acuerdo con la clasificación de virus generalmente aceptada, incluía tres géneros: Paramyxovirus, Morbillivirus, Pneumovirus. Pero recientemente se han realizado cambios en la clasificación.

Familia Paramixoviridae dividido en dos subfamilias, el número de géneros aumentó:

1. Subfamilia Paramixovirinae incluye parto Respirovirus(nombre anterior - Paramixovirus), Morbillivirus Y rubulavirus(nuevo género);

2. Subfamilia neumovirinae contiene géneros neumovirus Y Metapneumovirus.

2. Morfología, tamaño, características del genoma.

Estructura del virión. Todos los miembros de la familia Paramyxoviridae tienen una estructura similar. Se trata de un virus con genoma de ARN complejo y de gran tamaño. El representante típico es el virus Sendai (es patógeno para ratones), y en este ejemplo se analiza la ultraestructura de los paramixovirus (Fig. 5). El virión tiene forma redonda, su diámetro es de 150-300 nm. En el exterior hay una supercápside de lipoproteínas con muchas espinas de dos tipos en la superficie (Fig. 4). Desde el interior, una capa de proteína M de matriz se encuentra adyacente a la supercápside. En la parte central del virión hay una hebra de nucleocápside (RNP) con un tipo de simetría helicoidal, enrollada en una bola suelta.

Arroz. 4 Esquema de paramixovirus Fig. 5 Electronograma del virus Sendai

genoma está representado por una gran molécula lineal de ARN monocatenario que codifica 7 proteínas. Entre ellos se encuentran la principal proteína de la cápside NP, las proteínas del complejo polimerasa L y P, la proteína C no estructural (todas las cuales forman parte de la nucleocápside), así como la proteína M y las glicoproteínas de superficie. Estas son proteínas de unión y proteínas de fusión (proteína F). Las proteínas de unión forman un tipo de columna y la proteína F forma otro tipo de columna. En diferentes paramixovirus, las proteínas de unión están representadas por: HN (hemaglutinina-neuraminidasa), H (hemaglutinina) o proteína G.

Parainfluenza. Según los antígenos de las proteínas virales HN, NP, F, se distinguen 4 serotipos principales de virus parainfluenza. Los tipos 1, 2, 3 reaccionan de forma cruzada con anticuerpos contra el virus de las paperas. El virus tipo 4 es diferente y tiene 2 subtipos (así, existen 5 tipos de virus parainfluenza). Todos los virus de parainfluenza tienen una proteína HN y, por lo tanto, exhiben actividad de hemaglutinación y neuraminidasa. Los virus parainfluenza tipos 1 y 2 aglutinan eritrocitos de pollo, el virus parainfluenza 3 aglutina sólo eritrocitos de cobaya.

El paramixovirus (Fig. 5) une las glicoproteínas de la envoltura (HN, H o G) a la superficie celular (1). La proteína F asegura la fusión de la envoltura viral con la membrana plasmática de la célula, sin formación de endosomas. La replicación del genoma es similar a la replicación de virus genómicos de ARN negativo: la ARN polimerasa se introduce en la célula con la nucleocápside del virus. El genoma se transcribe en ARNm individuales (2) para cada proteína y una plantilla plus completa (3) para el ARN genómico. Los nuevos genomas interactúan con las proteínas L, P y NP, formando nucleocápsides. La proteína de la matriz sintetizada se mueve hacia la capa interna de la membrana celular. Los precursores de las glicoproteínas de la columna vertebral se sintetizan en ribosomas asociados con las membranas del retículo endoplásmico (ER). Están glicosilados, desplazándose a través del RE y el aparato de Golgi (AG), integrándose en la membrana celular. La nucleocápside se une a la proteína de la matriz y a la membrana modificada por glicoproteínas (supercápside). Los viriones abandonan la célula mediante (4) gemación.

Arroz. 5 Reproducción de paramixovirus.

Los paramixovirus tienen la capacidad, utilizando la proteína F, de moverse hacia las células vecinas, provocando su fusión. En este caso, se forman células gigantes multinucleadas: sincitios (symplasts). Este mecanismo permite que los virus se propaguen directamente de una célula a otra, evitando la acción de los anticuerpos neutralizantes del virus. La capacidad de formar simplastos es un rasgo característico de los paramixovirus.

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CONTENIDO

Preguntas de control:

1. Reproducción de virus genómicos de ADN: principales etapas, características de la reproducción……………………………………………………..…….....……... 3

2. Signos de reproducción de virus en sistemas vivos: animales de laboratorio, embriones de pollo, cultivos celulares………………………………………………..… ……16

3. Tarea................................................. .... ................................................. .......... ...20

Referencias………………………………...…………………….....25

1. Reproducción de virus genómicos de ADN: etapas principales, características de la reproducción.

Reproducción de virus

El proceso de reproducción viral se puede dividir en dos fases. La primera fase abarca los eventos que conducen a la adsorción y entrada del virus a la célula, la liberación de su componente interno y su modificación de tal manera que sea capaz de provocar una infección. En consecuencia, la primera fase incluye tres etapas: 1) adsorción del virus en las células; 2) penetración del virus en las células; 3) eliminar el virus de la célula. Estas etapas tienen como objetivo garantizar que el virus llegue a las estructuras celulares adecuadas y que su componente interno se libere de sus membranas protectoras. Una vez conseguido este objetivo, comienza la segunda fase de reproducción, durante la cual se expresa el genoma viral. Esta fase incluye las etapas: 1) transcripción, 2) traducción del ARN mensajero, 3) replicación del genoma, 4) ensamblaje de componentes virales. La etapa final de la reproducción es la liberación del virus de la célula.

La primera fase de la reproducción.

I. Adsorción de viriones en la superficie celular.

La interacción de un virus con una célula comienza con el proceso de adsorción, es decir, la unión de partículas virales a la superficie celular. El proceso de adsorción es posible en presencia de receptores apropiados en la superficie celular y sustancias "reconocibles" en la superficie del virus. Los procesos de adsorción iniciales son de naturaleza inespecífica y pueden basarse en la interacción electrostática de grupos cargados positiva y negativamente en la superficie del virus y la célula. Sin embargo, el reconocimiento de los receptores celulares por las proteínas virales, que conduce a la unión de la partícula viral a la célula, es un proceso muy específico. Las proteínas de la superficie del virus que reconocen grupos específicos en la membrana plasmática de la célula y hacen que la partícula viral se adhiera a ellos se denominan proteínas de unión.

Los virus utilizan receptores diseñados para pasar a la célula sustancias necesarias para su vida: nutrientes, hormonas, factores de crecimiento, etc. Los receptores pueden tener una naturaleza química diferente y ser proteínas, el componente carbohidrato de las proteínas y lípidos, lípidos. Los receptores para los virus de la influenza y los paramixovirus son el ácido siálico en la composición de glicoproteínas y glicolípidos (gangliósidos), para los rabdovirus y reovirus, también un componente de carbohidratos en la composición de proteínas y lípidos, para los picornavirus y adenovirus, las proteínas, para algunos virus, los lípidos. . Los receptores específicos desempeñan un papel no sólo en la fijación de la partícula viral a la superficie celular. Determinan el destino posterior de la partícula viral, su transporte intracelular y su entrega a determinadas zonas del citoplasma y el núcleo, donde el virus puede iniciar el proceso infeccioso. El virus también puede unirse a receptores inespecíficos e incluso penetrar en la célula, pero sólo la unión a un receptor específico provocará una infección.

La unión de la partícula viral a la superficie celular se produce inicialmente mediante la formación de un enlace simple entre la partícula viral y el receptor. Sin embargo, dicha unión es frágil y la partícula viral puede desprenderse fácilmente de la superficie celular: adsorción reversible. Para que se produzca una adsorción irreversible, deben aparecer enlaces múltiples entre la partícula viral y muchas moléculas receptoras, es decir, debe ocurrir una unión multivalente estable. El número de moléculas receptoras celulares en los sitios de adsorción puede alcanzar hasta 3000. La unión estable de la partícula viral a la superficie celular como resultado de la unión multivalente se produce debido a la posibilidad de movimiento libre de las moléculas receptoras en la bicapa lipídica de la membrana plasmática. , que está determinada por la movilidad, "fluidez" de la capa proteína-lípido. Un aumento en la fluidez de los lípidos es uno de los primeros eventos en la interacción de un virus con una célula, lo que resulta en la formación de campos receptores en el sitio de contacto del virus con la superficie celular y la unión estable de la partícula viral a la grupos resultantes.

El número de receptores específicos en la superficie celular varía entre 104 y 105 por célula. Los receptores de algunos virus pueden estar presentes sólo en un conjunto limitado de células huésped, y esto puede determinar la sensibilidad del cuerpo a un virus determinado. Por ejemplo, los picornavirus se adsorben únicamente en células de primates. Por el contrario, los receptores de otros virus están ampliamente representados en la superficie de células de diversas especies, como por ejemplo los receptores de ortomixovirus y paramixovirus, que son compuestos que contienen sialilo. Por lo tanto, estos virus tienen una gama relativamente amplia de células en las que puede ocurrir la adsorción de partículas virales. Las células de una variedad muy amplia de huéspedes poseen receptores para varios togavirus: estos virus pueden adsorber e infectar células tanto de vertebrados como de invertebrados.

II. Penetración del virus en la célula.

Históricamente, existía la idea de dos mecanismos alternativos para la penetración de virus animales en las células: mediante viropexis (endocitosis) y mediante la fusión de membranas virales y celulares. Sin embargo, ambos mecanismos no se excluyen, sino que se complementan.

El término “viropexis” significa que la partícula viral ingresa al citoplasma como resultado de la invaginación de una sección de la membrana plasmática y la formación de una vacuola que contiene la partícula viral.

Endocitosis del receptor. La viropexis es un caso especial de endocitosis de receptores o de adsorción. Este proceso es un mecanismo común a través del cual las proteínas nutricionales y reguladoras, hormonas, lipoproteínas y otras sustancias del líquido extracelular ingresan a la célula. La endocitosis del receptor ocurre en áreas especializadas de la membrana plasmática, donde hay fosas especiales cubiertas en el lado citoplasmático con una proteína especial con un gran peso molecular: la clatrina. En el fondo del pozo hay receptores específicos. Las fosas permiten una rápida invaginación y la formación de vacuolas intracelulares recubiertas de clatrina. La vida media de penetración de una sustancia en la célula mediante este mecanismo no supera los 10 minutos desde el momento de la adsorción. El número de vacuolas formadas en un minuto llega a más de 2000. Por tanto, la endocitosis del receptor es un mecanismo bien coordinado que asegura la rápida penetración de sustancias extrañas en la célula.

Las vacuolas recubiertas se fusionan con otras vacuolas citoplasmáticas más grandes, formando receptores que contienen receptores pero no clatrina, que a su vez se fusionan con lisosomas. De esta forma, las proteínas que ingresan a la célula suelen ser transportadas a los lisosomas, donde se descomponen en aminoácidos; pueden pasar por alto los lisosomas y acumularse en otras partes de la célula sin degradarse. Una alternativa a la endocitosis del receptor es la endocitosis líquida, cuando no se produce invaginación en áreas especializadas de la membrana. La mayoría de los virus animales con y sin envoltura ingresan a la célula mediante el mecanismo de endocitosis del receptor. La endocitosis asegura el transporte intracelular de la partícula viral dentro de la vacuola endocítica, ya que la vacuola puede moverse en cualquier dirección y fusionarse con las membranas celulares (incluida la membrana nuclear), liberando la partícula viral en los sitios intracelulares correspondientes. De esta forma, por ejemplo, los virus nucleares entran en el núcleo y los reovirus en los lisosomas. Sin embargo, las partículas virales que han entrado en la célula se encuentran dentro de la vacuola y están separadas del citoplasma por sus paredes. Tienen que pasar por una serie de etapas antes de que puedan provocar un proceso infeccioso.

Fusión de membranas virales y celulares. Para que el componente interno del virus atraviese la membrana celular, el virus utiliza un mecanismo de fusión de membranas. En los virus envueltos, la fusión es causada por una interacción puntual de la proteína de fusión viral con los lípidos de la membrana celular, como resultado de lo cual la envoltura de lipoproteínas virales se integra con la membrana celular y el componente interno del virus aparece en el otro. lado. En los virus sin envoltura, una de las proteínas de la superficie también interactúa con los lípidos de las membranas celulares, lo que hace que el componente interno atraviese la membrana. La mayoría de los virus animales ingresan al citosol desde el receptosoma.

Si durante la endocitosis la partícula viral es un pasajero pasivo, durante la fusión se convierte en un participante activo en el proceso. La proteína de fusión es una de sus proteínas de superficie. Hasta la fecha, esta proteína se ha identificado sólo en paramixovirus y ortomixovirus. En los paramixovirus, esta proteína (proteína P) es una de las dos glicoproteínas ubicadas en la superficie de la partícula viral. La función de la proteína de fusión en el virus de la influenza la realiza la pequeña subunidad hemaglutinante.

Los paramixovirus inducen la fusión de membranas a pH neutro y el componente interno de estos virus puede ingresar a la célula directamente a través de la membrana plasmática. Sin embargo, la mayoría de los virus con y sin envoltura inducen la fusión de membranas sólo a valores de pH bajos, entre 5,0 y 5,75. Si se añaden a las células bases débiles (cloruro de amonio, cloroquina, etc.), que aumentan el pH en las vacuolas endocíticas a 6,0, no se produce la fusión de las membranas, las partículas virales permanecen en las vacuolas y no se produce el proceso infeccioso. La estricta dependencia de la fusión de membranas de los valores de pH se debe a cambios conformacionales en las proteínas de fusión virales.

El lisosoma siempre tiene un valor de pH bajo (4,9). En la vacuola endocítica (receptosoma), la acidificación se crea mediante una "bomba de protones" dependiente de ATP en la superficie celular durante la formación de una vacuola recubierta. La acidificación de la vacuola endocítica es de gran importancia para los ligandos fisiológicos que ingresan a la célula, ya que un pH bajo promueve la disociación del ligando del receptor y el reciclaje de los receptores.

El mismo mecanismo que subyace a la fusión de las membranas virales y celulares determina la hemólisis inducida por virus y la fusión de las membranas plasmáticas de las células adyacentes con la formación de células multinucleadas, simplastos y sincitios. Los virus provocan dos tipos de fusión celular: 1) “fusión desde el exterior” y 2) “fusión desde el interior”. La “fusión desde el exterior” se produce con una alta multiplicidad de infección y se detecta dentro de las primeras horas después de la infección. Este tipo de fusión, descrita para los paramixovirus, es causada por proteínas del virus infectante y no requiere síntesis intracelular de componentes virales. Por el contrario, la “fusión desde dentro” se produce con una multiplicidad baja de infección, se detecta en etapas relativamente tardías del proceso infeccioso y es causada por proteínas virales recién sintetizadas. La “fusión desde dentro” se describe para muchos virus: virus del herpes, oncovirus, patógenos de infecciones lentas, etc. Este tipo de fusión es causada por las mismas glicoproteínas virales que aseguran la penetración del virus en la célula.

III. Desnudarse - desproteinización del virus

Las partículas virales que han entrado en la célula deben desvestirse para provocar un proceso infeccioso. El objetivo de desnudarse es retirar las membranas protectoras virales que impiden la expresión del genoma viral. Como resultado de desvestirse, se libera el componente interno del virus, que puede provocar un proceso infeccioso. Desvestirse se acompaña de una serie de rasgos característicos: como resultado de la desintegración de la partícula viral, la actividad infecciosa desaparece, en algunos casos aparece sensibilidad a las nucleasas, se produce resistencia al efecto neutralizante de los anticuerpos y se pierde la fotosensibilidad cuando se usan varios. de drogas.

Los productos finales del desvestimiento son núcleos, nucleocápsides o ácidos nucleicos. Para varios virus, se ha demostrado que el producto de desvestimiento no son ácidos nucleicos desnudos, sino ácidos nucleicos asociados con la proteína viral interna. Por ejemplo, el producto final de los picornavirus es el ARN, unido covalentemente a la proteína VPg; el producto final de los adenovirus es el ADN, unido covalentemente a una de las proteínas virales internas.

En algunos casos, la capacidad de los virus para provocar un proceso infeccioso está determinada por la posibilidad de que se desnuden en la célula de un sistema determinado. Por tanto, esta etapa es una de las que limitan la infección.

La desnudez de varios virus se produce en áreas especializadas dentro de la célula (lisosomas, estructuras del aparato de Golgi, espacio perinuclear, poros nucleares de la membrana nuclear). Cuando las membranas viral y celular se fusionan, la penetración en la célula se combina con desvestirse.

El desvestimiento y el transporte intracelular son procesos interrelacionados: si se altera el transporte intracelular adecuado a los lugares de desvestimiento, la partícula viral ingresa al lisosoma y es destruida por las enzimas lisosomales.

Segunda fase de reproducción. .

I. Transcripción.

La transcripción se lleva a cabo utilizando una enzima especial, la ARN polimerasa, que une los nucleótidos formando puentes fosfodiéster 3-5. Esta unión se produce sólo en presencia de una plantilla de ADN.

Los productos de la transcripción en la célula son ARNm. El propio ADN celular, que es portador de información genética, no puede programar directamente la síntesis de proteínas. La transferencia de información genética del ADN a los ribosomas se realiza mediante un ARN mensajero. Ésta es la base del dogma central de la biología molecular, que se expresa mediante la siguiente fórmula:

ADN - transcripción - ARN - traducción - proteína,

donde las flechas muestran la dirección de transferencia de información genética.

Implementación de información genética en virus. La estrategia del genoma viral en relación con la síntesis de ARNm es diferente para diferentes virus. En los virus de ADN, el ARNm se sintetiza en la plantilla de una de las cadenas de ADN. La fórmula para transferir información genética es la misma que en una célula:

ADN - transcripción - ARN - traducción - proteína.

Los virus de ADN que se reproducen en el núcleo utilizan la polimerasa celular para la transcripción. Estos virus incluyen papovavirus, adenovirus y virus del herpes. Los virus de ADN que se reproducen en el citoplasma no pueden utilizar la enzima celular ubicada en el núcleo. La transcripción de su genoma se lleva a cabo mediante una enzima específica del virus, la ADN polimerasa, que penetra en la célula como parte del virus. Estos virus incluyen los virus de la viruela y los iridovirus.

Enzimas que transcriben el genoma viral. Transcripción de varios virus que contienen ADN: papovavirus, adenovirus, herpesvirus, parvovirus, hepadnavirus. Se lleva a cabo en el núcleo celular y en este proceso se utilizan ampliamente los mecanismos de transcripción celular: enzimas de transcripción y modificaciones adicionales de las transcripciones. La transcripción de estos virus se lleva a cabo mediante la ARN polimerasa II celular, una enzima que transcribe el genoma celular. Sin embargo, un grupo especial de transcripciones de adenovirus se sintetiza utilizando otra enzima celular: la ARN polimerasa III. En otras dos familias de virus animales que contienen ADN, los virus de la viruela y los iridovirus, la transcripción se produce en el citoplasma. Dado que no hay polimerasas celulares en el citoplasma, la transcripción de estos virus requiere una enzima viral especial: la ARN polimerasa viral. Esta enzima es una proteína viral estructural.

Regulación de la transcripción. La transcripción del genoma viral está estrechamente regulada durante todo el ciclo infeccioso. La regulación se lleva a cabo mediante mecanismos tanto celulares como específicos de virus. En algunos virus, principalmente los que contienen ADN, hay tres períodos de transcripción: muy temprano, temprano y tardío. Estos virus incluyen los virus de la viruela, los virus del herpes, los papovavirus y los adenovirus. Como resultado de la transcripción ultratemprana y temprana, los genes ultratempranos y tempranos se leen selectivamente para formar ARNm ultratempranos o tempranos. Durante la transcripción tardía, se lee otra parte del genoma viral, los genes tardíos, y se producen ARNm tardíos. El número de genes tardíos suele exceder el número de genes tempranos. Muchos genes muy tempranos son genes de proteínas no estructurales: enzimas y reguladores de la transcripción y replicación del genoma viral. Por el contrario, los genes tardíos suelen ser genes de proteínas estructurales. Normalmente, la transcripción tardía lee el genoma completo, pero con predominio de la transcripción genética tardía.

Un factor que regula la transcripción en los virus nucleares es el transporte de transcripciones desde el núcleo al citoplasma, al sitio de funcionamiento del ARNm: los polisomas.

El producto de la transcripción ultra temprana de los virus del herpes son las proteínas A. La función de uno o más de ellos es necesaria para la transcripción del siguiente grupo de genes que codifican las proteínas P. A su vez, las proteínas P activan la transcripción del último grupo de genes tardíos que codifican las proteínas U. Este tipo de regulación se denomina “cascada”.

II. Transmisión.

Este es el proceso de traducir la información genética contenida en el ARNm en una secuencia específica de aminoácidos en las proteínas sintetizadas específicas del virus. La síntesis de proteínas en la célula se produce como resultado de la traducción del ARNm en los ribosomas. En los ribosomas, el flujo de información (en el ARNm) se fusiona con el flujo de aminoácidos, que traen el ARN de transferencia (ARNt). Hay una gran cantidad de ARNt diferentes en la célula. Cada aminoácido debe tener su propio ARNt.

La molécula de ARNt es un ARN monocatenario con una estructura compleja en forma de hoja de arce.

La unión de un ARNt específico y un aminoácido se lleva a cabo mediante la enzima aminoacil sintetasa. Un extremo del ARNt se une al aminoácido y el otro a los nucleótidos del ARNm al que son complementarios. Los tres nucleótidos de un ARNm codifican un aminoácido y se denominan "triplete" o "codón", y los tres nucleótidos complementarios de un ARNt se denominan "anticodón".

El proceso de transcripción consta de tres fases: inicio de elongación, terminación.

El inicio de la traducción es la etapa más crítica del proceso de traducción, basada en el reconocimiento del ARNm por el ribosoma y la unión a sus regiones especiales. El ribosoma reconoce el ARNm a través de una tapa en el extremo 5' y se desliza hacia el extremo 3' hasta llegar al codón de iniciación, que inicia la traducción. En una célula eucariota, los codones de iniciación son codones AUG (adenina, uracilo, guanina) que codifican metionina. La síntesis de todas las cadenas polipeptídicas comienza con la metionina. El reconocimiento específico de virus y ARN por parte del ribosoma se lleva a cabo debido a factores iniciadores específicos del virus.

Primero, la subunidad ribosómica pequeña se une al ARNm. Al complejo de ARNm con la subunidad ribosomal pequeña se le unen otros componentes necesarios para el inicio de la traducción. Se trata de varias moléculas de proteínas llamadas "factores iniciadores". Hay al menos tres de ellos en una célula procariota y más de nueve en una célula eucariota. Los factores iniciadores determinan el reconocimiento de ARNm específicos por parte del ribosoma. Como resultado, se forma un complejo necesario para el inicio de la traducción, que se denomina "complejo de iniciación". El complejo de iniciación incluye: ARNm; pequeña subunidad ribosómica; aminoacil-ARNt que porta un aminoácido iniciador; factores iniciadores; varias moléculas de GTP (trifosfato de guanosina).

En el ribosoma, el flujo de información se fusiona con el flujo de aminoácidos. La entrada del aminoacil-ARNt en el centro A de la subunidad ribosomal grande es una consecuencia del reconocimiento, y su anticodón interactúa con el codón del ARNm ubicado en la subunidad ribosómica pequeña. Cuando el ARNm mueve un codón, el ARNt se transfiere al centro peptidilo (centro P) y su aminoácido se une al aminoácido iniciador para formar el primer enlace peptídico. El ARNt libre de aminoácidos abandona el ribosoma y puede volver a funcionar en el transporte de aminoácidos específicos. En su lugar, se transfiere un nuevo ARNt del centro A al centro P y se forma un nuevo enlace peptídico. Aparece un codón de ARNm vacante en el centro A, al que se une inmediatamente el ARNt correspondiente, y se agregan nuevos aminoácidos a la cadena polipeptídica en crecimiento.

El alargamiento por traslación es el proceso de alargamiento, aumento de la cadena polipeptídica, basado en la adición de nuevos aminoácidos mediante un enlace peptídico. La cadena de ARNm pasa constantemente a través del ribosoma y la información genética que contiene se "decodifica". A menudo, el ARNm funciona simultáneamente en varios ribosomas, cada uno de los cuales sintetiza la misma cadena polipeptídica codificada por este ARNm.

La terminación de la traducción ocurre en el momento en que el ribosoma alcanza el codón de terminación en el ARNm (UAA, UGA, UAG). La traducción se detiene y la cadena polipeptídica se libera del polirribosoma. Una vez finalizada la traducción, los polirribosomas se descomponen en subunidades, que pueden pasar a formar parte de nuevos polirribosomas.

Cada ARN funciona en varios ribosomas. Un grupo de ribosomas que operan sobre una sola molécula de ARNm se llama polirribosoma o polisoma. Los polisomas pueden constar de 4-6 a 20 o más ribosomas.

Los polisomas específicos de virus pueden estar libres o unidos a una membrana. Las proteínas internas suelen sintetizarse en polisomas libres; las glicoproteínas siempre se sintetizan en polisomas unidos a membranas.

Dado que el genoma de un virus animal está representado por una molécula que codifica más de una proteína, los virus se enfrentan a la necesidad de sintetizar un ARNm largo que codifica un polipéptido precursor gigante, que luego debe cortarse en puntos específicos en proteínas funcionalmente activas, o ARNm monocistrónicos cortos, cada uno de los cuales codifica una proteína. Por tanto, existen dos formas de formar proteínas virales:

el primero: el ARNm se traduce en un polipéptido precursor gigante que, después de la síntesis, se corta secuencialmente en proteínas maduras funcionalmente activas;

en segundo lugar, el ARNm se traduce para formar proteínas maduras o proteínas que sólo se modifican ligeramente después de la síntesis.

El primer método de traducción es característico de los virus de cadena positiva que contienen ARN: los picornavirus y los togavirus. Su ARNm se traduce en una cadena polipeptídica gigante, la llamada poliproteína, que se desliza en forma de cinta continua desde el "transportador" ribosómico y se corta en proteínas individuales del tamaño requerido. El corte de proteínas virales es un proceso de varios pasos llevado a cabo por proteasas celulares y específicas del virus.

El segundo método de formación de proteínas es característico de los virus que contienen ADN y de la mayoría de los virus que contienen ARN. Con este método, se sintetizan ARNm monocistrónicos cortos como resultado de la transcripción selectiva de una región del genoma (gen). Sin embargo, estos virus hacen un uso extensivo del mecanismo de corte de proteínas postraduccional.

En una célula eucariota, muchas proteínas, incluidas las virales, sufren modificaciones postraduccionales; las proteínas maduras y funcionalmente activas a menudo no son idénticas a sus precursores recién sintetizados. Las modificaciones covalentes postraduccionales generalizadas incluyen glicosilación, acilación, metilación, sulfonación (formación de enlaces disulfuro), corte proteolítico y, finalmente, fosforilación. Como resultado, en lugar de 20 aminoácidos codificados genéticamente, se aislaron alrededor de 140 derivados de aminoácidos de varias células de diferentes órganos de eucariotas.

Glicosilación. Los virus complejos que contienen ARN y ADN contienen proteínas que contienen cadenas laterales de carbohidratos unidas covalentemente: glicoproteínas. Las glicoproteínas se encuentran dentro de las envolturas virales y se encuentran en la superficie de las partículas virales.

La glicosilación de polipéptidos es un proceso complejo de múltiples etapas, cuyas primeras etapas comienzan ya en el proceso de síntesis de polipéptidos, y el primer residuo de carbohidrato se agrega a la cadena polipeptídica que aún no ha abandonado el ribosoma. Las etapas posteriores de la glicosilación se producen mediante la adición secuencial de residuos de carbohidratos a la cadena de carbohidratos durante el transporte del polipéptido a la membrana plasmática. Los residuos de carbohidratos se añaden uno a la vez, y sólo cuando se inicia la síntesis de la cadena de oligosacáridos se transfiere el "bloque". La formación final de la cadena de carbohidratos puede completarse en la membrana plasmática antes del ensamblaje de la partícula viral.

La glicosilación afecta el transporte; además, el transporte está indisolublemente ligado a las glicoproteínas con la glicosilación por etapas. Una prueba convincente de esto es el efecto de los inhibidores de la glicosilación sobre la reproducción viral; suprimen completamente el transporte de polipéptidos sin alterar ni inhibir su síntesis.

Cuando la glicosilación se suprime mediante inhibidores apropiados (análogos de azúcar como la 2-desoxiglucosa, el antibiótico tunicamicina), se bloquea el ensamblaje de viriones de los virus mixo, rabdo y α o se forman viriones no infecciosos de virus del herpes y oncovirus. .

Sulfonación. Algunas proteínas de virus complejos de ARN y ADN se sulfonan después de la traducción. Muy a menudo, las glicoproteínas se sulfonan y el grupo sulfato se une a los residuos de carbohidratos de la glicoproteína.

Acilación. Varias glicoproteínas de virus complejos que contienen ARN (HA2 del virus de la influenza, proteína G del virus de la estomatitis vesicular, proteína HN del virus de la enfermedad de Newcastle, etc.) contienen 1-2 moléculas de ácidos grasos unidas covalentemente.

Corte. Muchas proteínas virales, y principalmente las glicoproteínas, adquieren actividad funcional sólo después de ser cortadas en puntos específicos por enzimas proteolíticas. El corte se produce con la formación de dos subunidades proteicas funcionales (por ejemplo, las subunidades grande y pequeña de la hemaglutinina del virus de la influenza, dos glicoproteínas (E2 y E3) del virus del bosque de Semliki), o con la formación de una proteína funcionalmente activa y una enzima inactiva, por ejemplo, las proteínas F y HN de los paramixovirus. El corte suele realizarse mediante enzimas celulares. En muchos virus animales complejos que tienen glicoproteínas, el corte es necesario para la formación de proteínas de unión activas y proteínas de fusión y, por tanto, para que los virus adquieran la capacidad de infectar una célula. Sólo después de cortar estas proteínas la partícula viral se vuelve infecciosa. Por tanto, podemos hablar de la activación proteolítica de varios virus, realizada mediante enzimas celulares.

Fosforilación. Las fosfoproteínas están contenidas en casi todos los virus animales (ARN) y los que contienen ADN, de estructura simple y compleja. Las proteínas quinasas se encuentran en la mayoría de los virus, pero la fosforilación puede ser llevada a cabo por enzimas tanto virales como celulares. Normalmente, las proteínas asociadas con el genoma viral y que desempeñan un papel regulador en su expresión están fosforiladas. El mecanismo de acción activa del interferón está asociado con el proceso de fosforilación.

III. Replicación.

La replicación es la síntesis de moléculas de ácido nucleico homólogas al genoma. La replicación del ADN ocurre en la célula, lo que resulta en la formación de ADN bicatenario hijo. La replicación ocurre en secciones de ADN no retorcidas y ocurre simultáneamente en ambas hebras desde el extremo 5 'hasta el extremo 3'.

Debido a que las dos hebras de ADN tienen polaridades opuestas y el sitio de replicación (la bifurcación) se mueve en la misma dirección, una hebra se construye en la dirección opuesta en fragmentos separados llamados fragmentos de Okazaki (llamados así por el científico que propuso por primera vez este modelo). Después de la síntesis, los fragmentos de Okazaki se "entrecruzan" mediante la ligasa en una sola cadena.

La replicación del ADN se lleva a cabo mediante ADN polimerasas. Para comenzar la replicación, es necesaria la síntesis preliminar de una sección corta de ARN en una plantilla de ADN, llamada cebador. La síntesis de la cadena de ADN comienza con el cebador, después de lo cual el ARN se elimina rápidamente del sitio de crecimiento.

Replicación del ADN viral. La replicación del genoma de los virus de ADN está catalizada principalmente por fragmentos celulares y su mecanismo es similar al mecanismo de replicación del ADN celular.

Cada molécula de ADN recién sintetizada consta de un padre y una hebra recién sintetizada. Este mecanismo de replicación se llama semiconservador.

En los virus que contienen ADN circular de doble hebra (papovavirus), una de las hebras de ADN se corta, lo que provoca el desenrollamiento y la eliminación de los superenrollamientos en una determinada sección de la molécula.

Se ven la parte inferior superenrollada de la molécula, la parte no retorcida en un área grande y los bucles de replicación recién formados.

Durante la replicación del ADN monocatenario (familia de los parvovirus), se forman formas bicatenarias, que son formas replicativas intermedias.

Complejos replicativos. Dado que las cadenas de ADN y ARN resultantes permanecen unidas a la matriz durante algún tiempo, en la célula infectada se forman complejos replicativos en los que se lleva a cabo todo el proceso de replicación (y en algunos casos también la transcripción) del genoma. El complejo replicativo contiene el genoma, la replicasa y las cadenas de ácido nucleico recién sintetizadas asociadas con la plantilla. Las moléculas genómicas recién sintetizadas se asocian inmediatamente con proteínas virales, por lo que los antígenos se encuentran en complejos de replicación. Durante el proceso de replicación aparece una estructura parcialmente bicatenaria con “colas” monocatenarias, el llamado precursor replicativo.

Los complejos de replicación están asociados con estructuras celulares, ya sean preexistentes o inducidas por virus. Por ejemplo, los complejos replicativos de los picornavirus están asociados con las membranas del retículo endoplásmico, de los virus de la viruela; con la matriz citoplasmática, los complejos replicativos de los adenovirus y los virus del herpes en los núcleos están asociados con estructuras fibrosas recién formadas y están asociados con membranas nucleares. En las células infectadas, puede haber una mayor proliferación de estructuras celulares con las que están asociados complejos de replicación, o su formación a partir de material preexistente. Por ejemplo, en las células infectadas con picornavirus, se produce la proliferación de membranas lisas. En las células infectadas con reovirus se observa una acumulación de microtúbulos; En las células infectadas con virus de la viruela, se forma una matriz citoplasmática.

En los complejos de replicación, simultáneamente con la síntesis de moléculas genómicas, se produce la transcripción y el ensamblaje de nucleocápsides y núcleos, y en algunas infecciones, partículas virales.

Regulación de la replicación. La molécula de ARN genómico recién formada se puede utilizar de varias maneras. Puede asociarse con proteínas de la cápside y formar parte del virión, servir como plantilla para la síntesis de nuevas moléculas genómicas o para la formación de ARNm; finalmente, en los virus de cadena "plus" puede realizar las funciones de ARNm y unirse; a los ribosomas. Existen mecanismos en la célula que regulan el uso de moléculas genómicas. La regulación sigue el principio de autorregulación y se realiza mediante la interacción del ARN viral y las proteínas debido a la posibilidad de reconocimiento proteína-ácido nucleico y proteína-proteína. Por ejemplo, la función de la proteína terminal de los picornavirus es inhibir la traducción del ARNm y seleccionar moléculas para la formación de viriones. La proteína que se une al extremo 5′ del ARN genómico es, a su vez, reconocida por las proteínas de la cápside y sirve como señal para el ensamblaje de la partícula viral con la participación de esta molécula de ARN. Utilizando el mismo principio, las moléculas de ARN genómico se seleccionan a partir de virus de cadena negativa. La molécula de ARN es parte del virión o sirve como plantilla para la replicación. Para pasar a la transcripción, debe producirse una prohibición de la interacción proteína-ácido nucleico. La replicación del ADN del adenovirus implica una molécula de proteína que se une al final del ADN viral y es necesaria para el inicio de la replicación. Así, para que comience la replicación, es necesaria la síntesis de proteínas virales: en presencia de inhibidores de la síntesis de proteínas, no hay cambio de la transcripción a la replicación.

IV. Ensamblaje de partículas virales.

La síntesis de los componentes de las partículas virales en la célula es separada y puede ocurrir en diferentes estructuras del núcleo y el citoplasma. Los virus que se replican en el núcleo se denominan convencionalmente virus nucleares. Se trata principalmente de virus que contienen ADN: adenovirus, papovavirus, parvovirus, virus del herpes.

Los virus que se replican en el citoplasma se llaman citoplasmáticos. Estos incluyen el virus de la viruela que contiene ADN y la mayoría de los virus que contienen ARN, con excepción de los ortomixovirus y los retrovirus. Sin embargo, esta división es muy relativa, pues en la reproducción de ambos virus hay etapas que ocurren en el citoplasma y el núcleo, respectivamente.

Dentro del núcleo y el citoplasma también se puede separar la síntesis de moléculas específicas de virus. Por ejemplo, la síntesis de algunas proteínas se lleva a cabo en polisomas libres, mientras que otras se sintetizan en polisomas unidos a membranas. Los ácidos nucleicos virales se sintetizan en asociación con estructuras celulares alejadas de los polisomas que sintetizan proteínas virales. Con este método disyuntivo de reproducción, la formación de una partícula viral sólo es posible si los ácidos nucleicos y las proteínas virales tienen la capacidad, en concentración suficiente, de reconocerse entre sí en la diversidad de proteínas y ácidos nucleicos celulares y conectarse espontáneamente entre sí. es decir, son capaces de autoensamblarse.

El autoensamblaje se basa en el reconocimiento específico de proteína-ácido nucleico y proteína-proteína, que puede ocurrir como resultado de enlaces hidrofóbicos, de sal e hidrógeno, así como de coincidencias estéricas. El reconocimiento de proteínas y ácidos nucleicos se limita a una pequeña región de la molécula de ácido nucleico y está determinado por secuencias de nucleótidos únicas en la parte no codificante del genoma viral. Con este reconocimiento de una región del genoma por las proteínas de la cápside viral, comienza el proceso de ensamblaje de la partícula viral. La unión de otras moléculas de proteínas se lleva a cabo debido a interacciones proteína-proteína específicas o interacciones proteína-ácido nucleico no específicas.

Debido a la diversidad de estructuras de los virus animales, los métodos de formación de viriones también son variados, pero se pueden formular los siguientes principios generales de ensamblaje:

En los virus simples se forman proviriones, que luego se transforman en viriones como resultado de modificaciones de proteínas. Para virus complejos, el ensamblaje se lleva a cabo en múltiples etapas. Primero, se forman nucleocápsides o núcleos, con los que interactúan las proteínas de la capa exterior.

El ensamblaje de virus complejos (a excepción del ensamblaje de virus de la viruela y reovirus) se lleva a cabo en las membranas celulares. El ensamblaje de virus nucleares ocurre con la participación de membranas nucleares, el ensamblaje de virus citoplasmáticos, con la participación de las membranas del retículo endoplásmico o la membrana plasmática, donde todos los componentes de la partícula viral llegan independientemente uno del otro.

Varios virus complejos tienen proteínas hidrófobas especiales que actúan como intermediarios entre las nucleocápsides formadas y las envolturas virales. Estas proteínas son proteínas de matriz en varios virus de cadena negativa (ortomixovirus, paramixovirus, rabdovirus).

El ensamblaje de nucleocápsides, núcleos, proviriones y viriones no se produce en el líquido intracelular, sino en formas preexistentes en la célula o inducidas por el virus (“fábricas”).

Los virus complejos utilizan varios elementos de la célula huésped para construir sus partículas, por ejemplo, lípidos, algunas enzimas, histonas en el ADN genómico 5V40, actina en los virus genómicos de ARN envuelto e incluso ribosomas en los arenovirus. Las moléculas celulares tienen ciertas funciones en la partícula viral, pero su inclusión en el virión también puede ser consecuencia de una contaminación accidental, como la inclusión de varias enzimas de la membrana celular o ácidos nucleicos celulares.

Ensamblaje de virus de ADN. Existen algunas diferencias en el ensamblaje de virus de ADN respecto al ensamblaje de virus de ARN. Al igual que los virus que contienen ARN, el ensamblaje de virus que contienen ADN es un proceso de varios pasos con la formación de formas intermedias que se diferencian de los viriones maduros en la composición de polipéptidos. La primera etapa del ensamblaje implica la asociación del ADN con proteínas internas y la formación de núcleos o nucleocápsides. En este caso, el ADN se combina con cápsidas "vacías" preformadas.

Como resultado de la unión del ADN a las cápsides, aparece una nueva clase de formas intermedias, denominadas formas incompletas. Además de las formas incompletas con diferentes contenidos de ADN, existe otra forma intermedia en la morfogénesis: los viriones inmaduros, que se diferencian de los maduros en que contienen precursores polipeptídicos no cortados. Por tanto, la morfogénesis de los virus está estrechamente relacionada con la modificación (procesamiento) de las proteínas.

El ensamblaje de los virus nucleares comienza en el núcleo, generalmente en asociación con la membrana nuclear. Las formas intermedias del virus del herpes que se forman en el núcleo brotan en el espacio perinuclear a través de la membrana nuclear interna, y así el virus adquiere una envoltura, que es un derivado de la membrana nuclear. Una mayor finalización y maduración de los viriones se produce en las membranas del retículo endoplásmico y en el aparato de Golgi, desde donde el virus se transporta como parte de las vesículas citoplasmáticas a la superficie celular.

En los virus que contienen lípidos que no brotan, los virus de la viruela, el ensamblaje de viriones se produce en las "fábricas" virales citoplásmicas ya descritas. La envoltura lipídica de los virus en las "fábricas" se forma a partir de lípidos celulares mediante autoensamblaje autónomo, por lo que la composición lipídica de las envolturas difiere significativamente de la composición de los lípidos en las membranas celulares.

V. Salida de partículas virales de la célula.

Hay dos formas para que la progenie viral salga de la célula:

1) por “explosión”;

2) por gemación.

La salida de la célula por explosión está asociada con la destrucción de la célula, una violación de su integridad, como resultado de lo cual las partículas virales maduras ubicadas dentro de la célula terminan en el medio ambiente. Este método de salida de la célula es característico de los virus que no contienen una capa de lipoproteínas (picorna, reo, parvo, papova, adenovirus). Sin embargo, algunos de estos virus pueden transportarse a la superficie celular antes de la muerte celular. La salida de las células por gemación es característica de los virus que contienen una membrana lipoproteica, que es un derivado de las membranas celulares. Con este método, la célula puede permanecer viable durante mucho tiempo y producir descendencia viral hasta que sus recursos se agoten por completo.

El proceso de reproducción viral se puede dividir en 2 fases. . La primera fase incluye 3 etapas.: 1) adsorción del virus en células sensibles; 2) penetración del virus en la célula; 3) desproteinización del virus . La segunda fase incluye las etapas de implementación del genoma viral.: 1) transcripción, 2) traducción, 3) replicación, 4) ensamblaje, maduración de partículas virales y 5) salida del virus de la célula.

La interacción de un virus con una célula comienza con el proceso de adsorción, es decir, con la unión del virus a la superficie celular.

Adsorción Es una unión específica de la proteína del virión (antirreceptor) a la estructura complementaria de la superficie celular: el receptor celular. Según su naturaleza química, los receptores sobre los que se fijan los virus pertenecen a dos grupos: mucoproteínas y lipoproteínas. Los virus de la influenza, parainfluenza y adenovirus se fijan en receptores de mucoproteínas. Los enterovirus, los virus del herpes y los arbovirus se adsorben en los receptores de lipoproteínas de la célula. La adsorción ocurre sólo en presencia de ciertos electrolitos, en particular iones Ca2+, que neutralizan el exceso de cargas aniónicas del virus y la superficie celular y reducen la repulsión electrostática de los virus. Los procesos iniciales de adsorción son de naturaleza inespecífica y son poco específicos. el resultado de la interacción electrostática de estructuras cargadas positiva y negativamente en la superficie del virus y la célula, y luego se produce una interacción específica entre la proteína de unión del virión y grupos específicos en la membrana plasmática de la célula. Los virus humanos y animales simples contienen proteínas de unión como parte de la cápside. En los virus complejos, las proteínas de unión forman parte de la supercápside. Pueden tomar la forma de filamentos (fibras en los adenovirus) o de espigas, estructuras parecidas a hongos en los virus mixo, retro, rabdo y otros. Inicialmente, se produce una conexión única del virión con el receptor; dicha unión es frágil y la adsorción es reversible. Para que se produzca una adsorción irreversible, deben aparecer múltiples conexiones entre el receptor viral y el receptor celular, es decir, una unión multivalente estable. El número de receptores específicos en la superficie de una célula es 10 4 -10 5. Receptores de algunos virus, por ejemplo, arbovirus. están contenidos en las células de vertebrados e invertebrados; en el caso de otros virus, sólo en las células de una o más especies.

La penetración de virus humanos y animales en las células se produce de dos formas: 1) viropexis (pinocitosis); 2) fusión de la capa de la supercápside viral con la membrana celular. Los bacteriófagos tienen su propio mecanismo de penetración, la llamada jeringa, cuando, como resultado de la contracción del apéndice proteico del fago, se inyecta el ácido nucleico en la célula.

La desproteinización del virus, la liberación del hemoma viral de las capas protectoras virales, se produce con la ayuda de enzimas virales o con la ayuda de enzimas celulares. Los productos finales de la desproteinización son ácidos nucleicos o ácidos nucleicos asociados con la proteína viral interna. Luego tiene lugar la segunda fase de reproducción viral, que conduce a la síntesis de componentes virales.

La transcripción es la reescritura de información del ADN o ARN de un virus en ARNm de acuerdo con las leyes del código genético.

La traducción es el proceso de traducir la información genética contenida en el ARNm en una secuencia específica de aminoácidos.

La replicación es el proceso de síntesis de moléculas de ácido nucleico homólogas al genoma viral.

La implementación de la información genética en los virus que contienen ADN es la misma que en las células:

Transcripción de ADN Proteína de traducción de i-ARN

Transcripción de ARN Proteína de traducción de i-ARN

Los virus con un genoma de ARN positivo (togavirus, picornavirus) carecen de transcripción:

Proteína de traducción de ARN

Los retrovirus tienen una forma única de transmitir información genética:

Transcripción inversa de ARN Transcripción de ADN Proteína de traducción de ARNm

El ADN se integra con el genoma de la célula huésped (provirus).

Una vez que la célula ha acumulado componentes virales, comienza la última etapa de la reproducción viral: el ensamblaje de partículas virales y la liberación de viriones de la célula. Los viriones salen de la célula de dos maneras: 1) "explotando" la célula, como resultado de lo cual la célula se destruye. Este camino es inherente a los virus simples (picorna-, reo-, papova- y adenovirus), 2) salen de las células por gemación. Inherente a los virus que contienen una supercápside. Con este método, la célula no muere inmediatamente y puede producir múltiples descendientes virales hasta que se agoten sus recursos.

Métodos de cultivo de virus.

Para cultivar virus en condiciones de laboratorio se utilizan los siguientes objetos vivos: 1) cultivos celulares (tejidos, órganos); 2) embriones de pollo; 3) animales de laboratorio.

Cultivo de células

Los más comunes son los cultivos celulares de una sola capa, que se pueden dividir en 1) primarios (principalmente tripsinizados), 2) semicontinuos (diploides) y 3) continuos.

Por origen se clasifican en organismos embrionarios, tumorales y de adultos; por morfogénesis- fibroblásticos, epiteliales, etc.

Primario Los cultivos celulares son células de cualquier tejido humano o animal que tienen la capacidad de crecer en forma de monocapa sobre una superficie de plástico o vidrio recubierta con un medio nutritivo especial. La vida útil de estos cultivos es limitada. En cada caso concreto, se obtienen a partir del tejido tras trituración mecánica, tratamiento con enzimas proteolíticas y estandarización del número de células. Los cultivos primarios obtenidos de riñones de mono, riñones de embriones humanos, amnios humano y embriones de pollo se utilizan ampliamente para el aislamiento y acumulación de virus, así como para la producción de vacunas virales.

semipiel (o diploide ) cultivos celulares: células del mismo tipo, capaces de soportar hasta 50-100 pases in vitro, manteniendo su conjunto diploide de cromosomas original. Las cepas diploides de fibroblastos embrionarios humanos se utilizan tanto para el diagnóstico de infecciones virales como para la producción de vacunas virales.

Continuo Las líneas celulares se caracterizan por una inmortalidad potencial y un cariotipo heteroploide.

La fuente de líneas trasplantables pueden ser cultivos de células primarias (por ejemplo, SOC, PES, BHK-21, de los riñones de hámsteres sirios de un día de edad; PMS, del riñón de un conejillo de indias, etc.), células individuales de que muestran una tendencia a la reproducción infinita in vitro. El conjunto de cambios que conducen a la aparición de tales características en las células se denomina transformación, y las células de cultivos de tejidos continuos se denominan transformadas.

Otra fuente de líneas celulares trasplantables son las neoplasias malignas. En este caso, la transformación celular se produce in vivo. Las siguientes líneas de células trasplantadas se utilizan con mayor frecuencia en la práctica virológica: HeLa, obtenida del carcinoma de cuello uterino; Ner-2 - de carcinoma de laringe; Detroit-6: de la metástasis del cáncer de pulmón a la médula ósea; RH - de riñón humano.

Para el cultivo celular se necesitan medios nutritivos que, según su finalidad, se dividen en medios de crecimiento y de soporte. Los medios de crecimiento deben contener más nutrientes para asegurar la proliferación celular activa para formar una monocapa. Los medios de soporte sólo deben garantizar que las células sobrevivan en una monocapa ya formada durante la multiplicación de los virus en la célula.

Los medios sintéticos estándar, como los medios sintéticos 199 y los medios de Eagle, se utilizan ampliamente. Independientemente del propósito, todos los medios de cultivo celular se formulan utilizando una solución salina equilibrada. La mayoría de las veces es la solución de Hanks. Un componente integral de la mayoría de los medios de crecimiento es el suero sanguíneo animal (ternera, bovino, caballo), sin el cual entre el 5 y el 10% no se produce la reproducción celular ni la formación de monocapas. El suero no está incluido en los medios de mantenimiento.

Aislamiento de virus en cultivos celulares y métodos para su indicación.

Al aislar virus de diversos materiales infecciosos de un paciente (sangre, orina, heces, secreción mucosa, lavados de órganos), se utilizan cultivos celulares que son más sensibles al virus sospechoso. Para la infección, se utilizan cultivos en tubos de ensayo con una monocapa de células bien desarrollada. Antes de infectar las células, se retira el medio nutritivo y se añaden a cada tubo de ensayo 0,1-0,2 ml de una suspensión del material de ensayo, pretratado con antibióticos para destruir bacterias y hongos. Después de 30-60 min. Después del contacto del virus con las células, se elimina el exceso de material, se añade un medio de soporte al tubo de ensayo y se deja en un termostato hasta que se detectan signos de replicación del virus.

Un indicador de la presencia de un virus en cultivos de células infectadas puede ser:

1) el desarrollo de una degeneración celular específica: el efecto citopático del virus (CPE), que tiene tres tipos principales: degeneración de células redondas o pequeñas; formación de células gigantes multinucleadas: simplastos; desarrollo de focos de proliferación celular, que constan de varias capas de células;

2) detección de inclusiones intracelulares ubicadas en el citoplasma y núcleos de las células afectadas;

3) reacción de hamaglutinación positiva (RHA);

4) reacción de hemadsorción positiva (RHAds);

5) fenómeno de formación de placa: una monocapa de células infectadas por virus se cubre con una fina capa de agar con la adición de un indicador rojo neutro (fondo - rosa). En presencia de un virus, se forman zonas incoloras (“placas”) sobre el fondo de agar rosa de las células.

6) en ausencia de CPD o GA, se puede realizar una reacción de interferencia: el cultivo en estudio se reinfecta con el virus que causa la CPD. En un caso positivo, no habrá CPP (la reacción de interferencia es positiva). Si no había virus en el material de prueba, se observa CPE.

Aislamiento de virus en embriones de pollo.

Para estudios virológicos se utilizan embriones de pollo de 7 a 12 días.

Antes de la infección, se determina la viabilidad del embrión. Durante la ovoscopia, los embriones vivos son móviles y el patrón vascular es claramente visible. Los límites del saco aéreo se marcan con un simple lápiz. Los embriones de pollo se infectan en condiciones asépticas, utilizando instrumentos esterilizados, después de tratar previamente la cáscara sobre el espacio aéreo con yodo y alcohol.

Los métodos para infectar embriones de pollo pueden ser diferentes: aplicar el virus en la membrana corionalantoidea, en las cavidades amniótica y alantoidea, en el saco vitelino. La elección del método de infección depende de las propiedades biológicas del virus en estudio.

La indicación del virus en un embrión de pollo se hace por la muerte del embrión, una reacción de hemaglutinación positiva en vidrio con líquido alantoideo o amniótico y por lesiones focales (“placas”) en la membrana corionalantoidea.

III. Aislamiento de virus en animales de laboratorio.

Se pueden utilizar animales de laboratorio para aislar virus del material infeccioso cuando no se pueden utilizar sistemas más convenientes (cultivos celulares o embriones de pollo). Se alimentan principalmente de ratones blancos recién nacidos, hámsteres, cobayas y crías de rata. Los animales se infectan según el principio del citotropismo viral: los virus neumotrópicos se inyectan por vía intranasal, los virus neurotrópicos (por vía intracerebral, los virus dermatotrópicos) en la piel.

La indicación del virus se basa en la aparición de signos de enfermedad en los animales, su muerte, cambios patomorfológicos e histológicos en tejidos y órganos, así como una reacción positiva de hemaglotinación con extractos de órganos.

No se lleva a cabo por fisión binaria. Allá por los años 50 del siglo pasado, se estableció que la reproducción se realiza mediante el método de reproducción (traducido del inglés reproducir - hacer una copia, reproducir), es decir, mediante la reproducción de ácidos nucleicos, así como la síntesis de proteínas con la posterior colección de viriones. Estos procesos ocurren en varias partes de la llamada célula huésped (por ejemplo, en el núcleo o el citoplasma). Este método desconectado de reproducción de virus se llama disyuntivo. Esto es exactamente en lo que nos centraremos con más detalle en nuestro artículo.

Proceso de reproducción

Este proceso tiene sus propias características de reproducción viral y se caracteriza por un cambio secuencial de determinadas etapas. Veámoslos por separado.

Etapas

La reproducción viral en una célula ocurre en varias fases, que se describen a continuación:

1. La primera fase es la adsorción del virus, comentada anteriormente, en la superficie de una célula que es sensible a este virus.
2. El segundo es la penetración del virus en las células huésped mediante el método viropexia.
3. El tercero es una especie de "desnudo" de los viriones, la liberación de ácido nucleico de la cápside y la supercápside. En varios virus, el ácido nucleico ingresa a las células mediante la fusión de la envoltura del virión y la célula huésped. En este caso, la tercera y segunda fase se combinan en una sola.

Adsorción

Esta etapa de reproducción viral se refiere a la penetración de la partícula viral en las células. La adsorción comienza en la superficie celular mediante la interacción de receptores celulares y virales. Traducido del latín, la palabra "receptores" significa "receptor". Son formaciones sensibles especiales que perciben irritaciones. Los receptores son moléculas o complejos moleculares ubicados en la superficie de las células y también son capaces de reconocer grupos químicos específicos, moléculas u otras células y unirse a ellos. En los viriones más complejos, dichos receptores se encuentran en la capa exterior en forma de una excrecencia o vellosidad en forma de púas; en los viriones simples, generalmente se encuentran en la superficie de la cápside;

El mecanismo de adsorción en la superficie de una célula susceptible se basa en la interacción de los receptores con los llamados receptores complementarios de la célula "huésped". Los receptores de viriones y células son unas estructuras específicas que se encuentran en la superficie.

Los adenovirus y mixovirus se adsorben directamente en los receptores de mucoproteínas, y los arbovirus y picornavirus se adsorben en los receptores de lipoproteínas.

En el virión mixovirus, la neuraminidasa destruye el receptor de mucogfoteína y escinde los ácidos N-acetilneuramínicos del oligosacárido, que contiene galactosa y galactosamina. Sus interacciones en esta etapa son reversibles porque están influenciadas significativamente por la temperatura, la reacción del medio ambiente y los componentes de la sal. La heparina y los polisacáridos sulfatados, que tienen una carga negativa, previenen la adsorción del virión, pero su efecto inhibidor se elimina mediante algunos policariones (ecmolina, DEAE-dextrano, sulfato de protamina), que neutralizan la carga negativa de los polisacáridos sulfatados.

Entrada del virión a la célula huésped.

El camino de introducción de un virus en una célula sensible a él no siempre será el mismo. Muchos viriones son capaces de penetrar en las células mediante pinocitosis, que en griego significa “beber” o “beber”. Con este método, la vacuola pinocitosa parece atraer el virión directamente al interior de la célula. Otros viriones pueden ingresar a la célula directamente a través de su membrana.

El contacto de la enzima neuraminidasa con las mucoproteínas celulares promueve la entrada de viriones en la célula entre los mixovirus. Los resultados de estudios recientes demuestran que el ADN y el ARN de los viriones no están separados de la capa exterior, es decir, los viriones penetran completamente en las células sensibles mediante pinocitosis o viropexis. Hasta la fecha, esto se ha confirmado en el caso del virus de la viruela, el virus vaccinia y otros virus que eligen a los animales como hábitat. Si hablamos de fagos, infectan las células con ácido nucleico. El mecanismo de infección se basa en el hecho de que los viriones contenidos en las vacuolas celulares son hidrolizados por enzimas (lipasas, proteasas), durante las cuales el ADN se libera de la cubierta del fago y ingresa a la célula.

Para realizar el experimento, se infectó una célula con un ácido nucleico aislado de algunos virus y se provocó un ciclo completo de reproducción del virión. Sin embargo, en condiciones naturales, la infección no ocurre con la ayuda de dicho ácido.

Desintegración

La siguiente etapa de la reproducción viral es la desintegración, que es la liberación de NK de la cápside y la capa exterior. Después de que el virión ingresa a las células, la cápside sufre algunos cambios, adquiriendo sensibilidad a la proteasa celular, luego se destruye y libera simultáneamente NK. En algunos bacteriófagos, la NK libre ingresa a las células. El virus fitopatógeno penetra a través de daños en la pared celular y luego es adsorbido en el receptor celular interno con la liberación simultánea de NK.

Replicación de ARN y síntesis de proteínas virales.

La siguiente etapa de la reproducción viral es la síntesis de una proteína específica del virus, que ocurre con la participación de los llamados ARN mensajeros (en algunos virus forman parte de los viriones y en otros se sintetizan solo en células infectadas directamente en la matriz de ADN o ARN del virión). Se produce la replicación de NK viral.

El proceso de reproducción de los virus de ARN comienza después de que las nucleoproteínas ingresan a la célula, donde se forman polisomas virales al complejar el ARN con los ribosomas. Después de esto, se sintetizan las primeras proteínas, que incluyen represores del metabolismo celular, así como ARN polimerasas, que se traducen con la molécula de ARN original. En el citoplasma de los virus más pequeños, o en el núcleo, el ARN viral de doble cadena se forma combinando la cadena positiva parental ("+" - cadena de ARN) con la cadena negativa recién sintetizada, así como la cadena negativa complementaria a ella (" -” - cadena de ARN) . La conexión de estas hebras de ácido nucleico provoca la formación de una estructura de ARN monocatenaria, que se denomina forma replicativa. La síntesis de ARN viral se lleva a cabo mediante complejos de replicación, en los que participan la forma replicativa de ARN, la enzima ARN polimerasa y los polisomas.

Hay 2 tipos de ARN polimerasas. Estos incluyen: la ARN polimerasa I, que cataliza la formación de la forma replicativa directamente en la plantilla de cadena positiva, así como la ARN polimerasa II, que participa en la síntesis de ARN viral monocatenario en la plantilla de tipo replicativo. La síntesis de ácidos nucleicos en virus pequeños se produce en el citoplasma. En cuanto al virus de la influenza, las proteínas internas y el ARN se sintetizan en el núcleo. Luego, el ARN se libera del núcleo y penetra en el citoplasma, donde, junto con los ribosomas, comienza a sintetizar la proteína viral.

Una vez que los viriones ingresan a las células, se suprime la síntesis de ácido nucleico, así como de proteínas celulares. Durante la reproducción en una matriz, el i-RNA también se sintetiza en el núcleo, que transporta información para la síntesis de proteínas. El mecanismo de síntesis de proteínas virales se lleva a cabo a nivel del ribosoma celular y la fuente de construcción será el conjunto de aminoácidos. La activación de los aminoácidos se lleva a cabo mediante enzimas; con la ayuda del ARNm se transfieren directamente a los ribosomas (polisomas), en los que ya se encuentran en la molécula de proteína sintetizada.

Así, en las células infectadas, la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas del virión se lleva a cabo como parte de un complejo replicativo-transcriptivo, que está regulado por un determinado sistema de mecanismos.

Morfogénesis del virión

La formación de viriones puede ocurrir sólo en el caso de una conexión estrictamente ordenada de polipéptidos virales estructurales, así como sus NK. Y esto lo garantiza el llamado autoensamblaje de moléculas de proteínas cerca del NC.

Formación de viriones

La formación de un virión se produce con la participación de algunos componentes estructurales que forman la célula. Los virus del herpes, la polio y la vaccinia se forman en el citoplasma y los adenovirus se forman en el núcleo. La síntesis de ARN viral, así como la formación de la nucleocápside, se produce directamente en el núcleo y la hemaglutinina se forma en el citoplasma. Después de esto, la nucleocápside pasa del núcleo al citoplasma, en el que se forma la envoltura del virión. La nucleocápside está cubierta por fuera con proteínas virales y el virión incluye hemaglutininas y neuraminidasas. Así se forma una descendencia, por ejemplo el virus de la gripe.

Liberación del virión de la célula huésped.

Las partículas de virus se liberan de la célula "huésped" simultáneamente (durante la destrucción celular) o gradualmente (sin destrucción celular).

Es de esta forma que se reproducen los virus. Los viriones se liberan de las células generalmente de dos maneras.

Primer método

El primer método implica lo siguiente: después de la maduración absoluta de los viriones directamente dentro de la célula, se redondean, se forman vacuolas allí y luego se destruye la membrana celular. Una vez finalizados estos procesos, los viriones salen todos al mismo tiempo y por completo de las células (picornavirus). Este método suele denominarse lítico.

Segundo método

El segundo método implica el proceso de liberación de viriones a medida que maduran durante 2 a 6 horas en la membrana citoplasmática (mixovirus y arbovirus). La liberación de mixovirus de la célula se ve facilitada por las neuraminidasas, que destruyen la membrana celular. Durante este método, entre el 75 y el 90 % de los viriones se liberan espontáneamente en el medio de cultivo y las células mueren gradualmente.