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1.2.1.2. Ciclos de vida de los virus: lítico y lisogénico.

 

En el estado extracelular los virus son inertes, no presentan metabolismo y no requieren materia ni energía, sólo " esperan" encontrar a la célula hospedadora sobre la que se puedan fijar e introducir su genoma para llevar a cabo la reproducción viral.

En el estado intracelular el genoma vírico es capaz de inhibir la expresión génica de la célula hospedadora y dirigir la maquinaria metabólica de dicha célula hacia la producción de copias del ácido nucleico viral (replicación) y de las proteínas de su cápsida o enzimáticas (transcripción y traducción), con el fin de producir nuevas partículas vírales, que tras salir de esa célula puedan infectar a otras células.

Dentro de los ciclos de reproducción víricos podemos distinguir cinco fases, a) fijación; b) penetración; c) eclipse; d) ensamblaje y e) liberación, pudiendo retrasarse las tres últimas fases en los ciclos lisogénicos que explicaremos posteriormente.

a) Fase de fijación o adsorción. Las células hospedadoras tienen en sus membranas receptores específicos para los virus que las infectan, uniéndose componentes de la cápsula o membranas externas del virus con glucoproteínas o lipoproteínas concretas de la membrana de la célula infectada. La unión puede ser mecánica, como la realizada por las espinas basales de los bacteriófagos, o con más frecuencia por enlaces químicos. Estos receptores realizan funciones normales en las células y no se encuentran en todas las células de un organismo. A lo largo de la evolución cada tipo de virus ha adquirido la capacidad de fijarse a receptores específicos en la membrana de un determinado tipo celular. Por ejemplo algunos bacteriófagos se fijan a los pelos bacterianos, el virus de la gripe se une a glucoproteínas de las membranas de las células de las mucosas, y el receptor de la polio es una lipoproteína de las membranas del tejido nervioso. Si estos receptores faltan o se modifican, por mutación o por fármacos, el hospedador puede hacerse resistente a la infección al no fijarse el virus, pero también pueden aparecer mutantes del virus capaces de adherirse a hospedadores resistentes.

En muchos virus vegetales no se han localizado estos receptores.

b) Fase de penetración. En función de las estructuras superficiales de la célula hospedadora los virus utilizan distintos mecanismos de penetración.

- Los bacteriófagos, como el T4 de E.coli, originan un pequeño orificio en la pared bacteriana con la lisozima de su placa basal, por el que se inyecta el ADN, al contraerse la cola del virus. Este ADN debe estar muy empaquetado pues tiene una longitud 500 veces superior al de la cabeza que lo contiene. La cápsida queda en el exterior de la bacteria.

 

Inyección del ADN vírico del bacteriófago T4 de E.coli

 

- Los virus desnudos introducen toda la nucleocápsida en la célula, ya sea por penetración directa al perforar la membrana con enzimas hidrolíticos, o por endocitosis, al ser englobados por la célula hospedadora en una vacuola, que romperán dentro de la célula.

 

Mecanismos de penetración de virus desnudos

 

- Los virus envueltos funden su cubierta con la membrana de la célula hospedadora, proceso comprensible pues son de la misma naturaleza, como veremos en la fase de liberación. Puede ser una fusión directa o aplazarse, entrando el virus por endocitosis dentro de una vacuola, de la que es liberado el virus al producirse la fusión con un lisosoma celular. En ambos casos burlan la protección que supone para la célula hospedadora su membrana celular.

En estas dos últimas modalidades en las que penetra la nucleocápsida, ésta sufre una separación de sus capsómeros o desensamblaje (descapsización), con la liberación del ácido nucleico y de las escasas enzimas que pudiera haber en la cápsida.

En todos los casos se necesitan muchas partículas víricas para que una consiga penetrar en la célula hospedadora.

 

Penetración por fusión directa  o con lisosomas

 

c) Fase de eclipse. En ella no se detectan virus en el interior de la célula. El genoma vírico dirige el metabolismo de la célula hospedadora hacia la síntesis de los componentes víricos, utilizando todos los recursos de la célula hospedadora (materias primas, nucleótidos y aminoácidos, energía o ATP, ARN transportadores, ribosomas y enzimas).

Como este genoma vírico es extraño a la célula puede ser atacado por los enzimas de restricción y modificación de la célula hospedadora, que reconocen al ADN extraño, siendo éste otro medio de defensa contra la infección vírica. Penetración no siempre implica infección.

Si el genoma vírico no es destruido, en función de la duración de la fase de eclipse, se pueden distinguir dos ciclos víricos: Ciclo lítico y ciclo lisogénico.

Ciclo lítico. El virus se apropia de la célula para multiplicarse masivamente. Para construir los nuevos virus, es necesario que se transcriba el mensaje de su genoma en ARN mensajeros, y la traducción de éstos en proteínas; algunas enzimáticas, que controlaran la replicación de su material genético (proteínas o enzimas tempranas), otras que formarán la cápsida (proteínas tardías) y las últimas son las enzimas líticas, que abren la célula hospedadora y liberan a los nuevos virus.

La formación de copias de su genoma, replicación, se realiza mediante la formación de cadenas complementarias. En los casos de ARN o ADN  bicatenarios, cada cadena actúa como molde de la complementaria. Los virus ADN monocatenarios sintetizan inicialmente otra cadena complementaria, replicándose a partir de este momento como los bicatenarios.

La transcripción y traducción en proteínas se realiza tras la replicación utilizando todos los componentes de la célula hospedadora necesarios para esta función.

 

Sucesión de ciclos líticos o lisogénicos

 

Ciclo lisogénico. Tras la penetración del cromosoma viral no siempre es inmediata la multiplicación del virus. Muchos virus entran en un estado de latencia, posponen su reproducción. El cromosoma viral puede integrarse en algún cromosoma de la célula hospedadora, caso más frecuente, o quedar en el citoplasma, a modo de plásmido. A este estado del virus se les conoce como virus atenuados o provirus, ya la célula que los aloja como célula lisogénica. La célula lisogénica, que transporta el provirus, puede multiplicarse indefinidamente durante muchas generaciones, hasta que por agresiones ambientales que causan el debilitamiento de la célula, se induce al provirus a dejar el cromosoma hospedador y comenzar un ciclo normal o lítico de reproducción. De esta manera el provirus no perece con la célula, sino que forma nuevos virus que infectaran a otras células. Este proceso significa un enriquecimiento y alteración genética de la célula hospedadora, con graves consecuencias como infecciones latentes, mutaciones, transformaciones cancerosas. Pero también por recombinación génica puede estar ligado a procesos de evolución de las especies. Ejemplos de virus lisogénicos son muchos bacteriófagos, los retrovirus, el virus de las verrugas y el del herpes.

d) Fase de ensamblaje. Se ensamblan los capsómeros formando la cápsida, a la vez que el ácido nucleico se pliega en su interior, junto a las enzimas que pueda llevar el virus. Este ensamblaje suele ser automático, basado en la estructura de los propios capsómeros, pero también pueden intervenir enzimas de origen viral.

e) Fase de liberación. Los virus salen de la célula básicamente por dos mecanismos:

-Por gemación, induciendo en la membrana celular la formación de pequeñas vesículas en las que se introducen, y que acaban separándose de la célula. Este procedimiento lo utilizan los virus envueltos, en los que la envoltura membranosa es parte de la membrana de la célula en la que se reprodujeron.

-Aprovechando los mecanismos de exocitosis de la célula, o provocando pequeños agujeros en su membrana por medio de sus enzimas líticos. Los virus desnudos usan estos mecanismos.

 

 

Esta liberación de los virus puede causar la muerte de la célula hospedadora, ya sea por haber agotado sus nutrientes, roto su membrana si la liberación ha sido masiva, o destruido su genoma. Este es el ciclo lítico propiamente dicho. En otros casos, la liberación puede ser lenta, sin lisar a la célula, la cual puede seguir viva y producir virus durante un tiempo variable. Este caso se conoce como infección persistente. Cuando los virus son lisogénicos, como la reproducción está retardada, se conoce como infección latente.

 

Distintos tipos de infecciones víricas

 

Un grupo muy especial de virus animales son los RETROVIRUS. Retro significa hacia atrás, recibiendo este nombre porque, siendo virus ARN, se replican por medio de un intermediario de ADN, en sentido contrario al ADN. Son virus envueltos, con simetría incierta y varios tipos de proteínas en su cubierta. Su genoma consta de dos moléculas iguales de ARN monocatenario, y al menos tienen 3 tipos de enzimas: transcriptasa inversa, ADN endonucleasa o integrasa, y una proteasa que favorece la salida del virus.

 

Replicación de un retrovirus