VIROLOGÍA: ESTRUCTURA, REPLICACIÓN Y CLASIFICACIÓN VÍRICA

La virología es la disciplina que se encarga del estudio de los virus y otros agentes genómicos de menor complejidad como los viroides, satélites y virusoides también llamados agentes subvirales. También se incluye el estudio de los priones los cuales son agentes proteicos que surgen de la mal plegación de proteínas celulares. Esta disciplina de la biología se centra en los siguientes aspectos: estructura, clasificación y evolución, mecanismos de infección y explotación de la célula hospedera con fines reproductivos, interacción con la fisiología del organismo infectado e inmunidad, enfermedades causadas, técnicas de aislamiento y cultivo, terapia génica, y utilización en investigación y desarrollo. La virología es considerada un sub-campo de la microbiología y la medicina.

ESTRUCTURA VÍRICA

La parte central del virus es el genoma o nucleoide, que se encuentra rodeado por una cubierta proteica denominada cápside. En algunos virus se agrega otra estructura más externa, la envoltura y los virus que la poseen se clasifican como virus envueltos. Cuando no existe una envoltura, se dice que se trata de un virus desnudo.

El genoma viral contiene el ácido nucleico, sea este DNA o RNA. Tanto el DNA como el RNA pueden ser de una sola cadena o de dos, es decir monocatenarios o bicatenarios. En términos generales, la mayoría de los genomas con DNA son bicatenarios y con RNA son monocatenarios, salvo algunas excepciones.

Esta única cadena de RNA puede tener polaridad positiva (+) o negativa (–). En la replicación viral el genoma viral RNA (+) actúa como el RNA mensajero. En los de polaridad negativa (–) es cuando la secuencia es inversa o de antimensajero. También existen virus con genoma RNA con polaridad mixta o ambisentido.

En el genoma viral se encuentra toda la información genética y es responsable de la capacidad infecciosa del virus. Algunos genomas contienen 4 a 8 genes y los más grandes pueden llegar a contener centenares de genes. Los ácidos nucleicos pueden estar dispuestos en forma lineal, circular o segmentado en fragmentos (cada uno de los cuales codifica un gen específico).

La cápside (del griego capsa, caja) es el resultado de la aglomeración de subunidades más pequeñas designadas capsómeros o unidades morfológicas. Los capsómeros pueden ser esféricos o prismáticos; a su vez, están constituidos por los protámeros, que son subunidades proteicas. Las funciones de la cápside son proteger al genoma, otorgar la simetría viral de acuerdo con la disposición espacial de los capsómeros. Además facilita la adsorción de los virus desnudos a los receptores de las células que infecta y tiene capacidad antigénica, ya que las proteínas son potentes inmunógenos.

El conjunto formado por el nucleoide y la cápside recibe el nombre de nucleocápside. La envoltura es una bicapa lipoproteica que deriva de la membrana nuclear o de la membrana citoplasmática de la célula infectada por el virus (célula hospedadora). En muchos virus con envoltura, esta presenta espículas, proyecciones o peplómeros de naturaleza glucoproteica, que sirven de fijación dado que son las estructuras que se unen a los receptores de las células que van a ser infectadas. También se pueden unir a glóbulos rojos y provocar la aglutinación in vitro (hemaglutinación). La envoltura hace que los virus que la poseen sean sensibles a los solventes lipídicos, los detergentes, la desecación o la acidez. Cuando un virus envuelto pierde la envoltura deja de ser infectivo. Las funciones de la envoltura son la protección de la nucleocápside, la adherencia a los receptores celulares y la antigenicidad.

REPLICACIÓN VÍRICA

La replicación de los virus es un proceso muy particular por el cual un virus penetra en una célula que, a partir de ese momento, pone todos sus mecanismos a disposición de ese virus, del cual se producen muchas copias en su interior. En este aspecto los virus se diferencian notoriamente de las bacterias dado que una bacteria solo origina dos y de un solo virus puede haber hasta 100 000 copias, pero solo un 1 al 10% de ellas llegará a ser infecciosa.

En realidad el mecanismo íntimo de este proceso está determinado por el tipo de ácido nucleico que tiene el virus. En general, los virus con genoma DNA replican en el núcleo de la célula y los que tienen genoma RNA lo hacen en el citoplasma de la célula. En ambos casos hay excepciones, como, por ejemplo, los poxvirus (DNA) multiplican en el citoplasma y los orthomyxovirus (RNA) como el virus de la gripe, en el núcleo.

• Absorción o fijación: El virus se une específicamente a través de las proteínas de fijación a un receptor situado en la superficie de la célula que va a ser infectada o célula hospedadora. En esta etapa, se pone en evidencia el tropismo que es la capacidad de un virus de infectar ciertas células de un tejido u órgano en particular.
• Penetración o entrada: Es el pasaje de la partícula viral hacia el interior de la célula, y se puede realizar en forma directa (solo pasa el genoma), por endocitosis o por fusión.
• Descapsidación o desnudamiento: En el interior de la célula, la cápside debe eliminarse por medio de enzimas proteicas celulares que la degradan. En la mayoría de los virus DNA el genoma ingresa en el núcleo celular y en los virus RNA el ácido nucleico viral permanece en el citoplasma.
• Etapa de síntesis de proteínas y replicación del genoma: Es el paso más importante de la multiplicación viral. Hay distintos mecanismos ya que depende del tipo de ácido nucleico viral. Las principales diferencias de estos virus radican en la forma de producción del mRNA que originará las proteínas.
• Maduración o ensamblaje: Es el proceso por el cual los distintos componentes ácidos nucleicos y proteínas virales se unen para formar las nucleocápsides. Se pueden ensamblar en forma de estructuras vacías (procápsides) que posteriormente se rellenan con el genoma o bien pueden disponer sus capsómeros alrededor del genoma.
• Liberación o egreso: Los virus desnudos se liberan por ruptura de la membrana plasmática de la célula infectada y, por lo general, se produce por la lisis celular. Los virus envueltos salen por un proceso de brotación, en algún punto de la membrana citoplasmática de la cual adquieren su estructura y a la que previamente han modificado. La membrana celular en algunos casos se regenera después de la liberación de los nuevos viriones y la célula sobrevive.

CLASIFICACIÓN VÍRICA

Los virus se clasifican en base a su morfología, composición química y modo de replicación. Los virus que infectan a humanos frecuentemente se agrupan en 21 familias, reflejando sólo una pequeña parte del espectro de la multitud de diferentes virus cuyo rango de huéspedes van desde los vertebrados a los protozoos y desde las plantas y hongos a las bacterias.

El nombre de los virus obedece a distintas consideraciones. Algunas veces se debe a la enfermedad que ellos producen, por ejemplo el virus polio se llama así porque produce la poliomielitis. También puede deberse al nombre de los descubridores como el virus del Epstein-Barr, o a características estructurales de los mismos como los coronavirus. Algunos poseen un nombre derivado del lugar donde se los halló por primera vez, tal es el caso del virus Coxsackie o Norwalk. El ICTV (International Committee on taxonomy of viruses) ha propuesto un sistema universal de clasificación viral. El sistema utiliza una serie de taxones como se indica a continuación: Orden (-virales), Familia (-viridae), Subfamilia (-virinae), Género (-virus) y Especie.

Para una mejor comprensión del tema, puede revisar el siguiente video y presentación de Slideshare:

REFERENCIAS:

1. Murray, P. Microbiología Médica. 8° edición. Editorial Elsevier.2016.
2. Geo F. Brooks, Janet S. Butel, Stephen A. Morse y Timothy Mieztner. Microbiología Médica.
3. https://www.fmed.uba.ar/sites/default/files/2019-04/1_revision_virologia_0.pdf
4. http://www.higiene.edu.uy/cefa/bacto/introvir2011.pdf
5. https://www.berri.es/pdf/MICROBIOLOGIA%20ESTOMATOLOGICA%E2%80%9A%20Fundamentos%20y%20gu%C3%ADa%20pr%C3%A1ctica/9789500695572
6. http://www.biologia.edu.ar/viruslocal/estructurayclasificacion.htm
7. https://www.microbiologybook.org/Spanish-Virology/spanish-chapter1.htm
8. http://uvsfajardo.sld.cu/tema-4-virologia