Retrovirus, VIH y SIDA, Monografías, Ensayos de Microbiología

¡Descarga Retrovirus, VIH y SIDA y más Monografías, Ensayos en PDF de Microbiología solo en Docsity! Técnicas Moleculares en Microbiología Diana Gabriela Puerres Narváez Transcripción reversa e integración Los virus de ARN, como el virus de la leucemia del pollo y el virus del sarcoma de Rous, son capaces de inducir tumores y cáncer en las células del huésped. Estos virus tienen la capacidad de alterar el genoma del huésped al convertirse en ADN mediante una enzima llamada polimerasa, lo cual facilita su integración en el genoma celular. De acuerdo con la clasificación de Baltimore, los virus de ARN (+) requieren de una enzima propia llamada ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp) para sintetizar ADN. Esta enzima, también conocida como transcriptasa inversa (RT), es capaz de revertir el flujo de la información genética, convirtiendo el ARN en ADN y permitiendo así la retrotranscripción. Esta propiedad ha sido utilizada en aplicaciones biotecnológicas, como el desarrollo de proteínas terapéuticas y vacunas. Los virus pertenecientes a esta clasificación se conocen como retrovirus, ya que tienen la capacidad de insertarse en el genoma del huésped y codifican para la enzima retrotranscriptasa. Ejemplos de retrovirus son el virus del papiloma humano (VPH), el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), el virus del sarcoma de Rous, entre otros. En la imagen adjunta se muestra que la partícula viral codifica para proteínas de superficie, transmembrana, proteasas, de la nucleocápside, cápside, integrasas y entre ellas la transcriptasa reversa (RT).. Pasos de la retrotranscripción: 1. El ARN viral produce dos copias de ARN mediante la transcriptasa inversa (RT). 2. Se forman los promotores LTR (repeticiones terminales largas). 3. Se lleva a cabo la síntesis de ARN mensajero (mRNA) viral. 4. El mRNA es traducido en proteínas o encapsulado en una nueva partícula viral. Durante la infección, el virus reconoce los receptores de la célula huésped, lo que permite la unión de las membranas y el paso de la nucleocápside viral al interior de la célula. Luego, la nucleocápside se dirige hacia el núcleo de la célula, donde se libera el material genético del virus. A través de enzimas integrasas, el material genético viral se inserta en el genoma del huésped. Estos virus, conocidos como provirus, tienen genomas complejos, como es el caso del VIH, que se transcriben en ADN dentro de la nucleocápside y se insertan en el genoma del huésped para sintetizar las proteínas necesarias para la formación de nuevas partículas virales. En el caso específico del virus del sarcoma de Rous, su material genético consta de dos copias de ARN, lo que favorece la recombinación en caso de daño. Estas copias forman dímeros de ARN, lo que confiere resistencia a la luz ultravioleta (UV). Durante el proceso de retrotranscripción, el ARNt (ARN de transferencia) se une al sitio de unión del primer (pbs) y rompe la unión de las dos hebras de ARN. Dado que las regiones cercanas al pbs son autocomplementarias, se forman estructuras en forma de bucle y las dos colas de ARN se unen entre sí, como se muestra en la figura 2.B. Técnicas Moleculares en Microbiología Diana Gabriela Puerres Narváez La retrotranscripción es mediada por la transcriptasa inversa (RT), una enzima que incorpora solo desoxinucleótidos trifosfatos (dNTPs) y es dependiente de un cebador de ADN o ARN. La hebra molde puede ser de ADN o ARN. La RT está presente en bacterias, arqueas y eucariontes, lo que sugiere que probablemente el ancestro común también tenía esta enzima. Sin embargo, los niveles de RT en el pasado eran insuficientes para transcribir genomas completos de ARN en ADN. La RT requiere dos cofactores, como el magnesio (Mg) o el manganeso (Mn), y tiene dos sitios activos. El primer sitio activo sintetiza la nueva hebra de ADN a partir del molde de ARN, mientras que el segundo sitio activo tiene actividad de RNasa, que corta el dúplex de ARN en enlaces fosfato y produce oligonucleótidos cortos de 5'-3'. Es importante mencionar que la síntesis es lenta, con una tasa de incorporación de aproximadamente 9 kilobases cada 4 horas. La unión del ARN de transferencia (ARNt) permite la síntesis de ADN, ya que se utiliza como cebador por la RT. La RT comienza sintetizando la región R y U5, que es complementaria al extremo opuesto de la cadena y permite la unión de las hebras. Debido a la actividad de RNasa de la RT, el ARN es degradado. Por otro lado, el fragmento PPT (polipirimidina) sirve como cebador para la síntesis del ADN, que se elonga en dirección al ARNt, lo que provoca la separación del sitio PBS (Polypurine tract). Eventualmente, los cebadores PBS y PPT se eliminan, lo que da lugar a la formación de un bucle que contiene las regiones U3, R, U5 (también conocido como LTR) y el PBS y/o PPT. Una vez que el ARN del virus se ha transcrito en ADN de doble cadena, este ADN viral debe integrarse en el genoma del huésped. Para lograr esto, la enzima integrasa del virus genera un corte cohesivo en el ADN del huésped, creando un espacio vacío. Luego, el huésped repara este espacio utilizando una secuencia complementaria, que en este caso son los extremos LTR (repeticiones terminales largas) del fragmento de ADN viral. Este proceso da origen al provirus, que se define como una parte permanente del genoma del huésped. La única forma de eliminar el provirus es mediante la muerte celular. La integración del ADN viral en el genoma del huésped es un proceso complejo que involucra múltiples proteínas. Por ejemplo, la proteína BAF ayuda a prevenir la autointegración del ADN viral, mientras que la integrasa del virus se encarga de cortar las hebras del genoma viral y forma un puente de proteínas que interactúa con la secuencia de ADN del huésped, específicamente con la proteína LEDGF. La integración del ADN viral puede ocurrir en diferentes partes de los cromosomas del huésped, aunque no es un evento completamente aleatorio. Además, ha ocurrido en múltiples ocasiones a lo largo de la evolución, incluso causando la endogenización de virus en la línea germinal. En la mayoría de los casos, esta información genética viral es inofensiva y se ha ido perdiendo con el tiempo. Sin embargo, en algunos casos puede dar lugar a enfermedades, como es el caso de la enfermedad de inmunodeficiencia en koalas causada por un retrovirus. Una vez que se ha completado la retrotranscripción e integración del ADN viral en el genoma del huésped, se lleva a cabo la síntesis del genoma viral. En este proceso, el fragmento de ADN viral insertado se transcribe en ARNm (ARN mensajero) que codifica las proteínas gag (proteínas estructurales), la polimerasa y la envoltura. El ARNm viral tiene características especiales para asegurar su estabilidad y eficiencia en la traducción, presentando una caperuza en su extremo 5' y una cola de poliA en su extremo 3', características que contribuyen a la estabilidad y eficiencia del ARNm durante la traducción y protección contra la degradación. Retroelementos en el genoma humano Técnicas Moleculares en Microbiología Diana Gabriela Puerres Narváez inmunológico se fortalezca y se disminuya el riesgo de desarrollar el AIDS y otras complicaciones relacionadas con el HIV. ¿Cómo inicio la propagación del virus? La propagación del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) comenzó en África central, específicamente en Leopoldville (ahora Kinshasa) durante las décadas de 1960 y 1970. Sin embargo el paciente cero se infectó en 1921. Se cree que el VIH tiene su origen en los virus de inmunodeficiencia simia (SIV) que infectan a los chimpancés (SIVcpz). Los chimpancés se infectaron con el SIV al consumir la carne de animales infectados, como el mono Mona y el mangabey de cabeza roja, que son portadores del virus pero que no es patogénico es su caso. Posteriormente, el SIV se transmitió de los chimpancés a los gorilas (SIVgor). Se cree que la transmisión zoonótica del SIV a los humanos ocurrió a través de cortadas o heridas de cazadores de animales infectados, el consumo de carne contaminada o el contacto sexual con chimpancés. El virus, una vez en los humanos, evolucionó en lo que conocemos como el HIV. La dispersión del VIH a América comenzó en Haití y luego se propagó a Nueva York y otras ciudades de Estados Unidos. La propagación del virus a nivel global ha sido impulsada por factores como la migración humana, el comercio internacional y las prácticas sexuales desprotegidas. Mediante análisis de secuencias se identificó que el HIV tiene cuatro grupos M, N, O, P. El grupo M infecta y causa el 99% de HIV, a su vez, este grupo se subdivide en 9 grupos, dado que la dispersión de virus a nivel global involucra la diversificación después de alcanzar otra población. Los más diversos están en África central. En el siguiente grafico se ilustra la distribución de las cepas. Siendo el tipo B mas frecuente en Norte América y el tipo C en Sudáfrica. El mecanismo de transmisión de virus, como el VIH, puede permitirles evadir el tratamiento tradicional mediante el uso de métodos como el alcohol, el calor o pH extremos. Los virus pueden transmitirse a través de diferentes vías, como el contacto sexual sin protección o el uso compartido de agujas en el caso de las drogas intravenosas. Cabe mencionar que las estrategias de prevención, como el uso de preservativos durante las relaciones sexuales o el uso de agujas estériles en el caso de las drogas intravenosas, son fundamentales para reducir el riesgo de transmisión viral. Asimismo, existen tratamientos antivirales específicos para el VIH que pueden ayudar a controlar la infección y prevenir su progresión a etapas más avanzadas de la enfermedad. A. Terapia con células madre: La terapia con células madre no se considera una cura para las infecciones virales. Si bien tiene potencial en varias aplicaciones médicas, incluida la medicina regenerativa, actualmente no se reconoce como una cura para las enfermedades virales. B. Vectores antivirales y CRISPR-Cas9: Se pueden diseñar vectores antivirales para entregar herramientas de edición genética CRISPR-Cas9 y así interrumpir genes específicos dentro de una célula. Este enfoque tiene como objetivo modificar el material genético de la célula e interferir potencialmente con la replicación viral o las vías de infección. C. Susceptibilidad y mutación CCR5-delta32: La susceptibilidad a las infecciones virales puede variar entre las personas. Una mutación genética específica llamada CCR5-delta32 puede conferir resistencia a los virus tropicales R5, que son un tipo de cepa del VIH que utiliza el co-receptor CCR5 para ingresar a las células. Esta mutación está presente en aproximadamente el 4-16% de las personas de ascendencia europea. D. Hasta ahora, se han producido vacunas que han fracasado, como la RV144, cuyos efectos no son estadísticamente significativos, al igual que la mayoría de las demás vacunas. E. Los anticuerpos neutralizantes amplios (bnAbs, por sus siglas en inglés) son aquellos que, después de años de infección, el cuerpo produce para neutralizar muchas variantes del VIH-1. Sin embargo, estos Técnicas Moleculares en Microbiología Diana Gabriela Puerres Narváez anticuerpos son muy raros y no son suficientes para prevenir la infección. La estrategia radica en inducir la producción de estos anticuerpos. Fases de la infección 1. Fase Aguda: Esta fase ocurre poco después de la infección inicial por el VIH y se caracteriza por una alta replicación viral. Los síntomas de la fase aguda pueden ser similares a los de una gripe o enfermedad viral, como fiebre, fatiga, dolor de garganta y erupción cutánea. Esta fase puede durar varias semanas. 2. Fase Crónica: Después de la fase aguda, la infección por VIH entra en una fase crónica. Durante esta etapa, la replicación viral continúa, pero a un ritmo más lento. La carga viral en la sangre disminuye, pero aún persiste. El sistema inmunológico comienza a responder a la infección y se producen respuestas inmunológicas específicas, como la producción de anticuerpos contra el VIH. El nivel de carga viral alcanzado en esta fase, conocido como "set point", varía de una persona a otra y puede influir en la progresión de la enfermedad. Cuanto más alto sea el set point, más rápida puede ser la progresión hacia etapas más avanzadas de la infección. 3. Etapa de Desarrollo: A medida que la infección por VIH avanza, el virus continúa atacando y destruyendo los linfocitos T CD4+, que son células clave en la respuesta inmunológica. A medida que disminuye el número de linfocitos T CD4+, el sistema inmunológico se debilita y se vuelve incapaz de combatir eficazmente otras infecciones oportunistas y ciertos tipos de cáncer. 4. Curso variable de la infección por el virus de la inmunodeficiencia humana (HIV): además de las etapas generales de la infección que se mencionó anteriormente, existen diferentes patrones y características que pueden influir en la progresión de la enfermedad. Un ejemplo de esto son los "elite controllers" o controladores de (1/ 300 personas infectadas). Los elite controllers tienen una respuesta inmunológica excepcionalmente fuerte y efectiva contra el virus, ya que tienen la capacidad de mantener recuentos de linfocitos T CD4+ relativamente normales y cargas virales indetectables sin necesidad de recibir terapia antirretroviral (TAR). HIV and cancer El VIH no promueve la inmortalización celular, pero sí desregula el sistema inmunológico. Las infecciones en los macrófagos y/o CD4+ T pueden producir citocinas que estimulan la proliferación de otras células. Si afecta a las células B, células endoteliales o células epiteliales, puede provocar linfomas, sarcoma de Kaposi o carcinomas, respectivamente. Además, si se tiene un sistema inmunológico debilitado, otros virus como el herpes virus humano pueden afectar más fácilmente. Referencias Racaniello, V. (2021). Lecture 9: Reverse transcription and integration. Virology blog. https://www.youtube.com/watch?v=I43ulRC- gG8&ab_channel=VincentRacaniello Racaniello, V. (2021). Lecture 23: HIV and AIDS Virology blog. https://www.youtube.com/watch?v=vQlbrwrcWXc&ab_c hannel=VincentRacaniello