Virus: Propiedades y Tipos, desde los Adenovirus a los Retrovirus - Prof. 28, Apuntes de Microbiología

¡Descarga Virus: Propiedades y Tipos, desde los Adenovirus a los Retrovirus - Prof. 28 y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity! TEMA 26. Aspectos relevantes de la Virología en la actualidad. (I) Vías de transmisión de las infecciones virales. Virus de especial relevancia en salud. El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH). (II) Virus de plantas. Agentes subvirales. (III) Virus emergentes. (IV) Aplicaciones de los virus en biomedicina y biotecnología. Virus DNA sin envuelta lipídica: Parvoviridae: • Son virus muy sencillos y entre 18-26 nm de diámetro. • Simetría icosaédrica. • Genoma lineal. Preferentemente encapsidan ssDNA (-). • Poseen dos grupos mayoritarios de genes: NS (los genes para proteínas no estructurales: regulación y replicación) y los S (estructurales: cápsida). • El genoma tiene secuencias palindrómicas (abb'cc'a'd) imprescindibles para la replicación. • La entrada se realiza a través de receptores específicos (el del B19 está muy caracterizado). La replicación se realiza en el núcleo y requiere fase S del ciclo celular. • El hecho de replicar en células en división, PERO NO INDUCIR DIVISIÓN CELULAR, es crucial para posibles tratamientos contra el cáncer. • Infectan un amplio rango de aves y mamíferos. El 70-90% de la población humana es seropositiva. • Suelen producir en humanos infecciones asintomáticas y sólo B19 produce la infección de los eritrocitos del cordón umbilical produciendo cierto tipo de anemia fetal y abortos. • En 2005 se ha propuesto la caracterización de un nuevo parvovirus humano: BOCAVIRUS (HBoV). Papillomaviridae: • Viriones de 55 nm de diámetro. Icosaédricos. • El virus tiene una molécula dsDNA circular. • Tras unirse a un receptor específico, el virus se descapsida y el DNA se transporta hasta el núcleo. • Existe una fase de transcripción temprana y tardía. • Los viriones se liberan por lisis de la célula infectada. • En pocos casos, el DNA puede integrarse en el genoma celular. La infección parece que se produce por microlesiones en las células de la capa basal de la piel. Para el contagio hace falta contacto estrecho… Son altamente específicos de huésped y tejido. • No replica eficientemente en cultivos celulares. • El nombre deriva del latín: papilla (pústula) y sufijo griego "oma" (tumor). • Esta implicado en la producción de las típicas verrugas virales (tumores benignos). • Algunos tipos de HPV (16 y 18) implicados en la producción de tumores: Carcinoma de cuello de útero (línea celular HeLa deriva de uno de ellos…). • Parte de su poder de malignificación se debe a la unión de las proteínas virales E6 y E7 a las proteínas celulares antioncogénicas p53 y Rb, respectivamente. Polyomaviridae: ■ Pequeño, icosaédrico, con dsDNA. ■ Son parecidos a los papilomavirus (antes familia Papovaviridae). ■ La transcripción incluye un evento temprano y otro tardío, como en otros casos… ■ Dos proteínas tempranas reguladoras NO ESTRUCTURALES se denominan Antígeno “T” y Antígeno “t” (la inicial viene de su implicación en la producción de tumores). 16 - Tienen un rango variable de posibles huéspedes y alta capacidad para establecer latencia principalmente en ganglios sensoriales. • Betaherpesvirinae (CMV ó HHV-5, HHV-6, HHV-7): - Tienen un rango de huésped muy estrecho. El ciclo reproductivo es lento y el virus puede permanecer en latencia en glándulas secretoras, células linfoides, riñón y otros tejidos. • Gammaherpesvirinae (EBV ó HHV-4, HHV-8): - Existen virus específicos de linfocitos T y B. Están implicados en dos tipos de tumores: Linfoma de Burkitt y carcinoma nasofaríngeo. HSV-1: El genoma organizado en dos componentes: L (long) y S (short). Cada uno de ellos consta de secuencias únicas (UL y US), no repetidas, flanqueadas por repeticiones invertidas. • Dentro de la célula infectada, la RNA polimerasa celular transcribe en 3 bloques: Inmediatamente tempranos (IE: regulación, replicación, transcripción), tempranos (E: transcripción de los genes tardíos) y tardíos (L: estructurales). • El DNA viral circulariza y la replicación se lleva a cabo mediante el proceso del círculo rodante. • El ensamblaje se produce en el núcleo. La cápsida con el DNA se une a la membrana interna nuclear y pierde y adquiere varias veces lípidos celulares.. • La infección primaria ocurre a través de alguna pequeña herida en el epitelio nasal o bucal, a través de los ojos o de los genitales. • De la infección primaria, el virus puede acabar penetrando en las terminales nerviosas sensoriales periféricas para establecer una infección latente donde la expresión proteica viral desaparece. • El estrés, UV, hormonas, traumatismos físicos o emocionales pueden provocar esta reactivación vírica. • En neurona puede permanecer, en latencia, durante mucho tiempo, produciendo, de vez en cuando, episodios de recurrencia (las heridas en el labio o nariz…). Otros Herpesvirus importantes: Varicella: más del 90% de los niños menores de 5 años. Se adquiere por via respiratoria o conjuntiva. Zoster: se debe a la reactivación del virus anterior y produce daños dermatológicos considerables, con complicaciones cuando están afectados los nervios craneales, llegando a producir ceguera. Citomegalovirus (CMV): Contiene el genoma mayor de la familia. Solo en inmunosuprimidos o mujeres embarazadas pueden producirse síntomas importantes. Epstein-Barr (EBV): Implicado en mononucleosis y los tumores vistos anteriormente. HHV-8: Implicado en el Sarcoma de Kaposi, que aparece principalmente en pacientes con SIDA. Poxviridae: • Los de mayor tamaño de los virus animales. • Su morfología es compleja (no simetría icosaédrica). • Tiene, al microscopio electrónico, uno o dos cuerpos laterales de función desconocida. • Tienen desde 220-450 nm por 140-260 nm de tamaño, con envuelta externa. • El virus de la viruela fue el más peligroso hasta su erradicación en octubre de 1977. Se conocen sus efectos desde hace 2000 años. • La vía principal de transmisión de la mayoría de estos virus es la inhalación del virus liberado en aerosoles. • Los virus de esta familia pueden infectar tanto vertebrados como invertebrados. Existen patógenos humanos dentro de la mayoría de los géneros. • El virus más conocido de esta familia es el de la viruela humana, la cual fue erradicada a través de la OMS. • El genoma consiste en una molécula de dsDNA covalentemente “cerrada” (NO CIRCULAR). Existen repeticiones terminales. • La densidad de genes es muy alta. No se han visto intrones y ambas cadenas son transcribibles. 16 • El virus codifica para muchas proteínas involucradas en transcripción, modificación de proteínas o ácidos nucleicos. • El proceso de replicación se produce por la introducción de "nicks" en el genoma. • Tanto la replicación como el ensamblaje se llevan a cabo en el citoplasma. • El ensamblaje final es complicado. La membrana lipídica se suele coger del aparato de Golgi. • El virión puede liberarse paulatinamente (virus con envuelta) o puede destruir la célula (virus sin envuelta). • Vaccinia, herramienta importante en biología molecular como vector recombinante. • Hacia el siglo XI ya se realizaron las primeras "vacunaciones caseras", mediante las costras de los enfermos más leves... • En 1796, Edward Jenner trabajó con "Cowpox" para producir la primera vacuna eficaz contra la viruela. La probó en el niño James Phipps... Asfarviridae: ■ El virus tipo de esta familia es el Virus de la Peste Porcina Africana (VPPA = African swine fever virus: ASFV). ■ Están formados por un “core” rodeado de una membrana lipídica y por fuera una cápsida icosaédrica. Toda la estructura está rodeada de una envuelta externa dando un total de 175-215 nm al virión. ■ El genoma consiste en una molécula lineal, covalentemente cerrada (como los poxvirus). ■ La replicación y transcripción (temprana, intermedia y tardía) es parecida a los poxvirus. El DNA se lee en ambas direcciones. ■ El virus replica principalmente en macrófagos porcinos. ■ La infección del cerdo doméstico por este virus supuso un problema enorme para la ganadería española (fue endémico en la península ibérica desde 1960-1995). ■ Actualmente está controlado. Hay varias vías de transmisión que van desde las picaduras de garrapatas (que actúan de reservorio), hasta la ingestión de material contaminado. ■ En el extremo 5' existe una estructura muy característica importante para replicación y PARA RECONOCIMIENTO POR PARTE DEL RIBOSOMA (IRES = Internal Ribosome Entry Site). ■ Todo el proceso viral ocurre en el citoplasma, como casi todos los virus RNA. ■ La replicación del RNA viral empieza poco después de la infección, formando cadenas RNA (-) que, a su vez, servirá para sintetizar nuevas cadenas (+). (replicasa viral). ■ Casi todo los picornavirus son específicos de especie. ■ Las vías de transmisión de estos virus son varias: fecal-oral, aérea, etc. ■ La infección primaria del virus de la polio se desarrolla desa o a en el tracto gastrointestinal (género Enterovirus) y, la infección suele ser asintomática, pero de aquí puede pasar al SNC ocasionando infecciones severas que pueden conducir a la parálisis y muerte. ■ Normalmente, la infección es LITICA, aunque procesos de inducción de APOPTOSIS han sido estudiados. • Fiebre Aftosa infecta animales con pezuñas, principalmente. Se han descrito hasta 70 especies animales susceptibles. Produce unas vesículas denominadas "Aftas" en patas y boca. • El virus de la hepatitis A infecta células epiteliales, intestino delgado y hepatocitos. Es un virus que se transmite via fecal-oral (contaminaciones de aguas) y produce una hepatitis aguda. No es responsable de los daños crónicos vistos con el virus de la hepatitis B ó C. • Polémica sobre el origen del SIDA y la vacuna de la polio… • Hillari Koprowski y Stanley Plotkin, competidores de Sabin por la vacuna contra la polio hicieron un ensayo en la década de los 50 en la actual República Democrática del Congo… • Coincidió casi en fecha y lugar con la aparición de los primeros casos de SIDA… ¿Casualidad? • El periodista Edward Hooper, en su libro The River, sostuvo que no, que no era casualidad… • Un comité científico descartó la posible conexión… • Sin embargo, hoy se ha descubierto que si bien el VIH no parece que se contagiara de las vacunas contra la polio, sí el virus SV-40, implicado en la aparición de algunos linfomas… 16 Virus dsRNA sin envuelta lipídica: Reoviridae: • Aunque tienen simetría icosaédrica, pueden aparecer con forma casi esférica. Con un diámetro entre 60-80 nm, está compuesto por UNAS CAPSIDAS formada por proteínas dispuestas en varias capas CONCÉNTRICAS. • Algunos reovirus pueden causar problemas respiratorios y, otros, fuertes diarreas, sobre todo entre los 6 y 24 meses de edad, como es el caso de los ROTAVIRUS. • Las vías de transmisión van desde las orofecales hasta mediante artrópodos como vectores. • El virión contiene 10-12 segmentos de dsRNA lineal. • La transcripción, obviamente, se produce a través de la cadena RNA (-). • Se encapsida la cadena RNA (+) y de ésta se sintetiza la (-) antes de completar la cápsida. La Enfermedad de la Lengua Azul (Reovirus) • La lengua azul es una enfermedad infecciosa no contagiosa, de etiología viral que afecta a los ovinos, caprinos, bovinos y a algunos rumiantes silvestres. • Es transmitida principalmente por picaduras de insectos y no afecta a humanos. • La lengua azul no es una zoonosis, por lo que no se transmite a humanos, siendo entonces un problema de sanidad animal. • La mortalidad media se sitúa en torno al 10%. • El nombre de “lengua azul” viene de uno de los síntomas: en la mucosa bucal se observan úlceras y erosiones. En la superficie de la lengua las úlceras se cubren de tejido necrótico color grisáceo. En esta fase la lengua se vuelve de color azul. • Desde 2004, esta enfermedad repercute en las corridas de toros… Virus RNA con envuelta lipídica: Virus ssRNA (+) Togaviridae: • Uno de los virus más conocidos de este grupo es el de la RUBÉOLA. Peligroso en mujeres embarazadas… • Contra este virus nos vacunan de pequeños: La famosa vacuna triple vírica: Rubeóla, Paperas y Sarampión (de los que ya hablaremos). • Viriones de 70 nm de diámetro, de cápsida icosaédrica y una envuelta lipídica con espículas formadas por glicoproteínas virales. • Genoma lineal, ssRNA (+) con estructura cap en el extremo 5‘ que sirve como mRNA inmediatamente tras la infección proteínas. • Se sintetiza una poliproteína que sufrirá diferentes cortes. • La envuelta lipídica se origina del Golgi. • Estos virus pueden transmitirse entre vertebrados a través de mosquitos y otros artrópodos hematófagos. Flaviviridae: ■ En esta familia se encuentran virus como Hepatitis C (género Hepacivirus) o El virus de la fiebre amarilla o Dengue (género Flavivirus). ■ Parecido a los togavirus (antes estaban unidos ambos taxones), cápsida icosaédrica. ■ RNA (+) con un único ORF que formará una poliproteína que tendrá que ser, posteriormente, procesada. ■ En el caso de los Flavivirus, el rango de huésped es muy amplio y la transmisión suele ser debida a artrópodos, principalmente mosquitos y garrapatas (zonas tropicales y subtropicales). 16 Viriones de unos 150 nm de diámetro, más o menos esféricos, aunque puede variar mucho la forma. • Entre los virus de esta familia más conocidos se encuentran: Sarampión, Paperas, Sendai, virus de la enfermedad de Newcastle o el virus respiratorio sincitial. • Casi todos los miembros de esta familia infectan mamíferos y aves. • Normalmente la infección es lítica. Tampoco se conocen vectores. • La infección suele empezar en el tracto respiratorio y se pueden extender hasta el sistema linfoide y endotelial. Rhabdoviridae: • Caben destacar dos especies: El virus de la rabia y El virus de la estomatitis vesicular. • Los viriones tienen forma de U con unos 100-430 nm de longitud por 45-100 de diámetro. • Como en otros virus, en la replicación, se forman IR (intermedios replicativos) de varias cadenas (+) formándose al mismo tiempo del molde (-), y de estas (+) se vuelve a sintetizar varias (-). • Tienen un rango de infección muy amplio: vertebrados, invertebrados, plantas… • La transmisión se puede producir por fluidos corporales en aerosoles, por contacto, mordedura o como infección venerea. Orthomyxoviridae (NO pertenece al orden Mononegavirales): ■ El virus de la Gripe es el más conocido. ■ Son virus esféricos (con excepciones que son filamentosos), 80-120 nm. ■ Con envuelta lipídica (de la membrana celular) con glicoproteínas y proteínas no glicosiladas virales produciendo proyecciones desde la superficie. ■ En esta membrana lipídica, el virus insertará sus dos glicoproteínas más populares, la Hemaglutinina (HA) y la Neuraminidasa (NA), implicadas en el acceso y unión del virus a la celular. ■ Rodeando la nucleocápsida se encuentra la proteína de la Matriz (M). ■ La nucleocápsida, con el genoma ssRNA(-), está segmentada y tiene simetría helicoidal. ■ Según el género (A, B o C) existe diferente número de segmentos. ■ Cada segmento puede codificar proteínas diferentes. ■ Esta característica, junto con la alta tasa de mutación durante la replicación del virus, determinan la variabilidad víral. ■ La transcripción se realiza EN EL NUCLEO CELULAR. Existen genes solapantes y procesamientos con splicing. ■ Si durante la infección de un mismo organismo coinciden dos viriones distintos, pero del mismo género, éstos podrían intercambiarse segmentos de RNA, originando partículas víricas distintas a las que infectaron inicialmente la célula. ■ Además, las proteínas HA y NA son antigénicamente muy variables, conociéndose hasta 16 subtipos para HA y 9 para NA, de forma que se debe hablar del virus de la gripe por subtipos HxNy, donde “x” puede variar del 1 al 16 e “y” del 1 al 9. Drift: cambios paulatinos… Shift: Intercambio de segmentos… ■ Estos virus producen enfermedades respiratorias y se ha descrito transmisión entre diferentes especies. Se pueden transmitir por aerosoles y a través del agua, heces o desechos contaminados. ■ A lo largo del siglo XX, las infecciones a humanos más frecuente con el virus de la gripe A se han debido a los serotipos H1N1, H2N2 y H3N2. ■ No obstante, como desgraciadamente hemos podido comprobar, virus que infectan básicamente aves como el H5N1 o H9N2 pueden saltar e infectar humanos llegando a producir su muerte. ■ Mutaciones durante la replicación pueden ampliar el espectro de acción del virus a todo el cuerpo, incluyendo el corazón y el cerebro. ■ Estudios, realizados sobre muestras de cadáveres conservados desde la gran pandemia de gripe española de 1918, demuestran que mutaciones en la proteína HA aviar, hicieron que el virus fuera capaz de infectar y propagarse entre los humanos. 16 ■ Si el virus aviar H5N1 y el humano H3N2 coincidieran en el mismo huésped, podría originarse un nuevo virión con la mortalidad extrema del virus de pollo y la capacidad de transmisión entre humanos. ■ En la panepidemia de gripe del año 1918 (gripe española) murieron entre 30-50 millones de personas en todo el mundo. Los americanos (y no los españoles) que vinieron a Europa a luchar en la primera Gran Guerra la trajeron consigo... ■ La gripe A es, con diferencia, la más virulenta, la que produce los síntomas más graves y la de mayor variabilidad antigénica. Asimismo, la gripe A ha sido la causante de las mayores pandemias sufridas en la historia de la humanidad. Retroviridae: • Los retrovirus constituyen algunos de los agentes patógenos más importantes de las últimas décadas. • Agrupa virus de distinta naturaleza: virus capaces de producir cáncer, enfermedades autoinmunes, inmunodeficiencias (VIH causa el SIDA, que afecta a millones de personas) • Es una familia agrupada en: Alpha (Sarcoma de Rous), Beta, Gamma, Delta y Epsilonretrovirus, Lentivirus (VIH-1), Spumavirus. • Mecanismo de replicación especial gracias a la enzima Retrotranscriptasa (RT). • Puede integrarse en el genoma celular y permanecer durante muchísimo tiempo inactivo. • Estos virus son herramientas en biología molecular (la Retrotranscriptasa se utiliza en clonación y caracterización de genes) y clínica, ya que, al integrarse en el genoma, se puede utilizar para integrar genes con fines terapéuticos: terapia génica. • Viriones esféricos, 80-100 nm de diámetro, con envuelta lipídica de la membrana plasmática y glicoproteínas del virus. • Son glicoproteínas específicas e importantes para la infección. • Cápsida esférica o cónica. • Dentro se encuentran las enzimas virales necesarias para el proceso de replicación viral: proteasa, RT e integrasa. • El virión contiene, además, tRNA propios. • El genoma consiste en 2 moléculas idénticas lineales de ssRNA (+). ■ Baleares, la Rioja y Madrid (por este orden) las Comunidades Autónomas más castigadas. Prevención y tratamiento: ■ Las medidas de prevención son muy conocidas: control de transfusiones y hemoderivados, evitar intercambio de jeringuillas y métodos barrera en las relaciones sexuales. ■ Con cesárea programada y tratamiento farmacológico disminuye el riesgo de contagio vertical de madres a neonato. ■ Vacunación: Es un desafío debido a la tasa de mutación del virus y a su capacidad de permanecer latente y oculto en células del linaje mieloide. Se están haciendo nuevos abordajes con diferentes proteínas virales, pero todavía estamos a años de un tratamiento preventivo altamente eficaz. ■ Virus de plantas: • Mosaico amarillo en lechuga causado por El virus del mosaico de la lechuga Family: Potyviridae Genus: Potyvirus • Bandas amarillas en vid causado por El ir s de las hojas de la Vid Species: Lettuce mosaic virus Acronym: LMV virus Family: Secoviridae Genus: Nepovirus Species: Grapevine fanleaf virus Acronym: GFLV Berenjenas dañadas por El virus del enanismo arbustivo del tomate 16 Family: Tombusviridae Genus: Tombusvirus Species: Tomato bushy stunt virus Acronym: TBSV Corteza dañada por El virus de la psorosis de los cítricos Family: Ophioviridae Genus: Ophiovirus Species: Citrus psorosis virus Acronym: CPsV Características de los virus de las plantas: Pérdidas millonarias en agricultura. Hambrunas... También daños en plantas ornamentales: tulipanes, claveles... Síntomas: ■ Cuando son visibles, son variados; principalmente en hojas: amarillamiento, distorsión; daño en flores, frutos o daños generales en toda la planta... Transmisión: ■ Por su pared celular tan robusta, la mayoría de los virus de plantas se transmiten por vectores que se alimentan de la planta: insectos o nematodos –parásitos que se alimentan de las raíces-, principalmente. También a través de heridas, polen o semillas. Casos de transmisión a humanos (Mi+dTV) La mejor forma de prevención: ■ Actuar contra el vector (artrópodos básicamente). ■ Defensas naturales: siRNA ■ Transgenización. Protección selectiva (Papaya ringspot virus Mancha anular de la papaya)... Virus del mosaico del tabaco: • Virus ssRNA (+). • Infecta tabaco y otras Solanaceae. • Primer virus descubierto. • En 1889 Martinus Beijerinck demostró que un filtrado, sin células seguía siendo infeccioso. • Dimitri Ivanowski dio la primera evidencia concreta de su existencia en 1892 Género: Tobamovirus Especie: Tobacco mosaic virus ■ Agentes Subvirales: Virus satélite, Viroides, Priones Virus satélite: Fueron encontrados en plantas. Dependen de la presencia de un virus ayudante que provea la replicasa (Hepatitis Delta-HBV). Viroides: Son los agentes infecciosos conocidos más pequeños (246-375 nucléotidos). Sin cápsida y sin actividad de mRNA. Priones (Proteinaceous infectious agents): Los priones son unas proteínas infecciosas sin ácidos nucleicos. ■ Virus emergentes: 16