Información

¿Qué cápsides de virus constan de un solo tipo de proteína de la cápside?


La cápside del virus del mosaico del tabaco (TMV) consta de muchas copias de una proteína (http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=109).

¿Qué otras cápsides virales constan de un solo tipo de proteína de la cubierta?

¿Cada copia de la proteína en estos también tiene la misma estructura terciaria?


Curiosamente, el hecho de que los virus pudieran estar formados por subunidades repetidas fue una hipótesis de los famosos Watson y Crick en 1956.

Un recurso útil para esto es el sitio web de Viral Zone mantenido por el sistema de bioinformática ExPASy. Contiene una lista fácilmente explorable e interpretable por humanos de familias virales y sus características. En particular, puede "navegar por virión" que le mostrará diferentes clasificaciones estructurales de virus; asegúrese de observar todas las diferentes clases genéticas de virus (ARN monocatenario, ARN bicatenario, ADN, etc.).

De mi investigación preliminar, parece que muchas cápsides están compuestas por una sola subunidad; Además de TMV, algunos otros ejemplos que encontré son la familia de virus totiviridae que infectan eucariotas unicelulares como Giardia lamblia, las familias de los astroviridae y calciviridae que infectan a los humanos, y (hasta donde yo sé) el virus de la hepatitis B. También parece que el virus del dengue tiene una sola proteína de cápside.

En cuanto a la estructura terciaria de las subunidades de la cápside, esta revisión puede resultarle de interés. Básicamente, debido a simetrías en forma de icosaedros (o hélices u otras formas geométricas adoptadas por cápsides), se puede argumentar que la estructura de subunidades en ciertas partes simétricas de la cápside tiene que ser la misma (porque son copias de la misma proteína y, por simetría posicional, tienen que experimentar las mismas fuerzas). Cuando hay asimetrías en la estructura del icosaedro, a menudo se plantea la hipótesis de que existe un estado de "cuasi-equivalencia"; es decir, la desviación de la simetría es lo suficientemente pequeña como para que la estructura terciaria de cada subunidad no se vea muy afectada. La revisión se adentra en estos puntos con mucho mayor detalle.


7.8: Estructuras de virus

  • Contribuido por CK-12: Conceptos de biología
  • Procedente de la Fundación CK-12

¿Es esto una célula o un virus?

En realidad, es una representación del virus VIH, el virus que causa el SIDA. Todos los pequeños & ldquoknobs & rdquo en el exterior del virus ayudan a darle estructura al virus. Y es esta estructura la que debe ser identificada por una vacuna.


Activación viral de la inmunidad innata

Para protegerse contra la infección, una de las cosas que el cuerpo debe hacer inicialmente es detectar la presencia de microorganismos. El cuerpo hace esto reconociendo moléculas exclusivas de los microorganismos que no están asociados con las células humanas. Estas moléculas únicas se llaman patrones moleculares asociados a patógenos o PAMP. (Debido a que todos los microbios, no solo los microbios patógenos, poseen PAMP, los patrones moleculares asociados a patógenos a veces se denominan patrones moleculares asociados a microbios o MAMP).

Por ejemplo, la mayoría de los genomas virales contienen una alta frecuencia de secuencias de dinucleótidos de citosina-guanina no metiladas (una citosina que carece de metilo o CH3 grupo y ubicado adyacente a una guanina). El ADN de los mamíferos tiene una baja frecuencia de dinucleótidos de citosina-guanina y la mayoría están metilados. Además, la mayoría de los virus producen ARN viral bicatenario único y algunos virus producen ARN viral monocatenario rico en uracilo durante partes de su ciclo de vida. Estas formas de ácidos nucleicos virales son PAMP comunes asociados con virus. Estos PAMP se unen a receptores de reconocimiento de patrón o PRR llamados receptores tipo toll o TLR que se encuentran dentro de los endosomas de las células fagocíticas. El ARN viral también puede unirse a los PRR citoplásmicos llamados RIG-1 (gen 1 inducible por ácido retinoico) y MDR-5 (gen 5 asociado a la diferenciación del melanoma).

La mayoría de los PRR que se unen a componentes virales desencadenan la síntesis de citocinas llamadas interferones de tipo I que bloquean la replicación viral dentro de las células huésped infectadas. Los TLR de los componentes virales se encuentran en las membranas de los fagosomas que se utilizan para degradar los virus durante la fagocitosis. A medida que los virus son engullidos por los fagocitos, los PAMPS virales se unen a los TLR ubicados dentro de los fagolisosomas (endosomas). Los TLR para componentes virales incluyen:

1. TLR-3 se une al ARN viral bicatenario
2. TLR-7 se une al ARN viral monocatenario rico en uracilo, como en el VIH
3. TLR-8 se une al ARN viral monocatenario
4. TLR-9 se une a secuencias de dinucleótidos de citosina-guanina no metiladas (ADN CpG) que se encuentran en genomas bacterianos y virales.
5. RIG-1 (gen-1 inducible por ácido retinoico) y MDA-5 (gen-5 asociado a la diferenciación de melanoma), son sensores citoplasmáticos que detectan moléculas de ARN de cadena simple y doble viral producidas en células infectadas por virus.

Los bacteriófagos son virus que solo infectan bacterias. Algunos bacteriófagos son estructuralmente mucho más complejos que la nucleocápside típica o los virus con envoltura y pueden poseer una estructura de cola única compuesta por una placa base, fibras de la cola y una vaina contráctil (ver también Figura ( PageIndex <1> ) C y Figura ( PageIndex <2> ) E). Otros bacteriófagos, sin embargo, son icosaédricos simples o helicoidales (ver Figura ( PageIndex <1> ) C).

Micrografía electrónica de un bacteriófago con vaina contráctil. A = bacteriófago normal y B = bacteriófago después de la contracción de la vaina

Ejercicio: Preguntas Think-Pair-Share

  1. Analice por qué los virus solo pueden replicarse dentro de las células vivas.
  2. La mayoría de los PRR de los PAMP virales se encuentran en las membranas de los fagosomas, no en la superficie de la célula.
    1. ¿Por qué crees que es esto?
    2. Nombre las citocinas primarias producidas en respuesta a los PAMP virales y establezca cómo funcionan para proteger contra los virus.

    La simetría es omnipresente en virología

    Los virus son máquinas moleculares evolutivamente altamente optimizadas. Comprender su funcionamiento interno arroja luz sobre cuestiones fundamentales en biología molecular, biomedicina y nanotecnología. Los virus almacenan su material genético dentro de recipientes protectores de proteínas llamados cápsides virales. Los genomas virales consisten en ADN o ARN, que pueden ser monocatenarios o bicatenarios, y algunos virus se transcriben de forma inversa entre los dos. Los virus monocatenarios tienden a tener genomas más cortos debido a la relativa flexibilidad de la molécula de ácido nucleico y, a menudo, empaquetan sus genomas en la cápside durante su ensamblaje en un proceso de ensamblaje conjunto. Por el contrario, los virus genéticamente más complejos tienden a almacenar su mensaje genético en forma de dsDNA más estable. Si bien algunos de estos virus tienen ciclos de vida mucho más complejos y estructuras menos simétricas (por ejemplo, poxvirus), una fracción sorprendentemente grande de ellos todavía exhibe principios de diseño icosaédricos y helicoidales (por ejemplo, los fagos con cola o muchos de los virus gigantes descubiertos recientemente). En estos virus, el ácido nucleico a menudo se empaqueta en una cápside preformada utilizando un motor molecular impulsado por energía.

    En la gran mayoría de los virus, estos contenedores de cápside exhiben simetría icosaédrica, lo que significa que parecen pequeños balones de fútbol a nanoescala. Desde un punto de vista matemático, esto implica que la organización estructural de los bloques de construcción de la cápside, llamados capsómeros, y sus subunidades proteicas constituyentes, muestra un conjunto característico de ejes de simetría rotacional con simetría doble, triple y quíntuple (Figura 1a ). Denotar las ubicaciones de las subunidades de proteínas en las esquinas de los triángulos da lugar a agrupaciones de proteínas características (cf. agrupaciones de esferas grises en la Figura 1b). Crick y Watson proporcionaron una explicación biológica de este sorprendente grado de simetría en virología. Argumentaron que los virus codifican solo una pequeña cantidad de bloques de construcción de proteínas distintos, que luego se sintetizan repetidamente a partir del mismo gen, ya que esto minimiza la parte del genoma requerida para codificar la cápside. Por ejemplo, el virus de la hepatitis B y el fago MS2 solo codifican una proteína estructural cada uno y solo tienen cuatro genes en total. Al mismo tiempo, la construcción de una cápside a partir de la simetría rotacional más grande conocida, la simetría icosaédrica, asegura que se utilice el máximo número posible de subunidades para formar la cápside, optimizando así su volumen. Esto se conoce como el principio de economía genética. Es consecuencia de la presión selectiva en la evolución viral para generar estructuras de cápside que faciliten al máximo el empaquetamiento del genoma, optimizando así un paso fundamental en cualquier ciclo de replicación viral.

    Modelos matemáticos históricos de arquitectura de virus. (a) Los virus exhiben simetría icosaédrica, como se ejemplifica para el Virus Satélite de Necrosis del Tabaco (pdb-id 4bcu). Los ejemplos de ejes de simetría de partículas de 2, 3 y 5 veces se indican en un marco de referencia icosaédrico. (b) Posiciones de proteínas (gris) en un modelo de virus icosaédrico. (c) Ejemplo de un modelo (aquí un T= 4 triangulación para el virus de la hepatitis B basada en pdb-id 3j2v) en la teoría de cuasi-equivalencia de Caspar y Klug, una cara icosaédrica subdividida en 4 facetas triangulares se indica mediante un triángulo negro. (d) Se han descubierto recientemente cápsides de virus con números de triangulación muy grandes en virus gigantes (aquí basado en pdb-id 1m4x de Paramecium Bursaria Chlorella Virus, con un T-número de 169, mostrado junto con un marco de referencia icosaédrico).

    Modelos matemáticos históricos de arquitectura de virus. (a) Los virus exhiben simetría icosaédrica, como se ejemplifica para el Virus Satélite de Necrosis del Tabaco (pdb-id 4bcu). Los ejemplos de ejes de simetría de partículas de 2, 3 y 5 veces se indican en un marco de referencia icosaédrico. (b) Posiciones de proteínas (gris) en un modelo de virus icosaédrico. (c) Ejemplo de un modelo (aquí un T= 4 triangulación para el virus de la hepatitis B basada en pdb-id 3j2v) en la teoría de cuasi-equivalencia de Caspar y Klug, una cara icosaédrica subdividida en 4 facetas triangulares se indica mediante un triángulo negro. (d) Se han descubierto recientemente cápsides de virus con números de triangulación muy grandes en virus gigantes (aquí basado en pdb-id 1m4x de Paramecium Bursaria Chlorella Virus, con un T-número de 169, mostrado junto con un marco de referencia icosaédrico).


    Tombusviridae

    Morfología

    Las cápsides tienen aproximadamente 37 nm de diámetro y tienen una simetría icosaédrica T = 3 (Figura 5) como se describió anteriormente para los miembros de la familia que contienen un dominio P. La microscopía crioelectrónica ha revelado que las cápsides del virus del mosaico necrótico del trébol rojo (RCNMV) contienen una capa interna definida (Figura 5), ​​que consiste en una jaula que contiene complejos de ARN del virión y la región del dominio R N-terminal de la CP. Los viriones experimentan cambios estructurales significativos al eliminar los iones Ca 2+ y Mg 2+ que se encuentran en la capa y el interior de la cápside. La pérdida de estos iones en el citoplasma de las células empobrecido en cationes divalentes puede contribuir al desensamblaje de las partículas.

    Figura 5 . Cryo-EM de la partícula RCNMV (de Baker, Sherman y Lommel, con autorización ver también Sherman, M.B. et al. (2006). J. Virol., 80, 10395-10406). El virión RCNMV tiene una capa interna ordenada, como puede verse en la sección transversal de la crioestructura (panel central). Además de una capa exterior (panel izquierdo, de color amarillo) compuesta completamente de proteína de la cubierta, RCNMV tiene una densidad ordenada interna adicional (coloreada con tonos de azul). Aproximadamente el 90% de la densidad de RCNMV corresponde a la proteína de la cubierta. Por tanto, es posible que la densidad ordenada observada en la jaula interior pueda corresponder en parte al ARN ordenado.

    Figura 6. Organización del genoma y estrategia de replicación del virus de la mancha anular del clavel diantovirus (CRSV). Los recuadros representan ORF conocidos con los tamaños de las proteínas respectivas (o productos de lectura) indicados en las barras siguientes. Los ORF amarillos en RNA1 indican proteínas polimerasas que tienen un alto grado de conservación de secuencia dentro de la familia. Tombusviridae. El recuadro rayado a la izquierda en RNA1 identifica la PC que se conserva entre otros géneros dentro de la familia Tombusviridae que tienen un dominio sobresaliente. El cuadro azul en RNA2 identifica el ORF que codifica el MP, que también es un supresor de silenciamiento. El MP contiene una región de similitud de secuencia con MP en las otras familias de virus (ver texto). La línea debajo de RNA1 representa el sgRNA de CP de 1,5 kb. -1 FS = sitio de -1 desplazamiento del marco ribosómico.


    & ltp> Esta sección proporciona información sobre la estructura cuaternaria de una proteína y sobre las interacciones con otras proteínas o complejos de proteínas. & ltp> & lta href = '/ help / interactive_section' target = '_ top'> Más. & lt / a> & lt / p> Interacción i

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    Homodimeriza y luego multimeriza.

    Interactúa con las regiones expuestas al citosol de la glicoproteína L viral presente en el compartimento del retículo al Golgi.

    Interactúa con FLNB humano. La forma fosforilada interactúa con la importina alfa del huésped. Esta interacción depende de la exposición del NLS, que a su vez depende de la maduración del genoma y / o la fosforilación de la proteína de la cápside.

    Interactúa con el host NUP153.

    Aserción manual de acuerdo con las reglas i


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    Cápside

    cápside
    La capa proteica externa de un virus, formada por múltiples copias de una o más subunidades de proteínas y que encierra el ácido nucleico viral.
    Glosario completo.

    Cápside - Los cápside es la capa de proteína que encierra el ácido nucleico con su ácido nucleico encerrado, se llama nucleocápside. Esta capa está compuesta por proteínas organizadas en subunidades conocidas como capsómeros.

    cápside - La "capa" de proteína de una partícula de virus libre.
    célula - Unidad estructural fundamental de toda la vida.

    La capa de proteína que encierra el ácido nucleico de un fago o virus y lo protege del medio ambiente.
    Fuente de carbono
    Un nutriente que aporta el carbono necesario para la biosíntesis celular.

    La capa de proteína que encierra el genoma viral tiene forma de varilla, poliédrica o de forma más completa.
    cápsula
    (kap-sul)
    [L. capsula, un pequeño cofre].

    La capa de proteína de un virus.
    cápsula (1) Fruto simple que se desarrolla a partir de un ovario compuesto con dos o más carpelos. Las cápsulas se dehiscen de muchas formas. ejemplo: algodón. (2) El esporangio de una briófita.
    captacula Tentáculos que se extienden desde la cabeza de los moluscos escafópodos, utilizados en la alimentación.

    La capa de proteína externa de una partícula de virus.
    Diccionario de biología en línea (CARBO-)
    caparazón / CARE-ə-pace / n. La sección dorsal de un exoesqueleto o caparazón en varios tipos de animales, incluidos artrópodos como crustáceos y arácnidos, así como vertebrados como tortugas. Compárese: plastrón.

    : el recubrimiento proteico del núcleo viral
    citopático: causando daño celular
    glicoproteína: una molécula de proteína con moléculas de carbohidratos unidas.

    s que permite que el virus entre en una célula huésped fusionándose con la membrana celular del huésped.
    Enzimas: proteínas que actúan como catalizadores de reacciones químicas.

    (el organismo esférico verde) que se une a los receptores del virus de la polio (las moléculas multicolores que sobresalen). Theasis / E & # 43 / Getty Images.

    la capa de proteína externa de un virus.
    Cápsula una capa gruesa que rodea la pared celular de ciertas bacterias.
    Carbohidrato un compuesto que contiene los elementos carbono, hidrógeno y oxígeno, con la fórmula general Cx (H2O) y.

    Las proteínas de la mayoría de los virus ssRNA y ssDNA icosaédricos muestran el mismo pliegue estructural, el barril beta de ocho hebras, también conocido como pliegue en rollo de gelatina.

    Los s están formados por una gran cantidad de subunidades de proteínas llamadas capsómeras.

    s se producen, pero el ADN se replica cuando las bacterias experimentan la replicación.

    en el tamaño de una población, camuflaje, coloración, forma o forma que permite que un animal se mezcle o se oculte en su entorno.Cáncer una enfermedad causada por el crecimiento celular descontrolado.Acción capilar las fuerzas combinadas de adhesión y cohesión en el agua que provocan el ascenso del agua. en un tubo delgado

    Una cubierta de viroides. Fijación de carbono El proceso de conversión de carbono inorgánico (dióxido de carbono) en compuestos orgánicos por organismos vivos. carbonato Cualquier miembro de dos clases de compuestos químicos derivados del ácido carbónico o del dióxido de carbono.

    Todos los virus están rodeados por un

    puede estar compuesto de diferentes tipos de proteínas y puede tener diferentes formas, aumentando la variedad de estos virus. Todos los virus se dirigen a una cepa o especie específica de bacterias y no infectarán a otras especies.

    La capa de proteína externa de un virus se conoce como

    de un virus puede presentarse en una variedad de formas: varilla, poliédrica o compleja.
    Algunos virus tienen una capa adicional llamada envoltura viral que los ayuda a adherirse a las membranas de las células huésped que infectan.

    protege el núcleo pero también ayuda al virus a infectar nuevas células. Algunos virus tienen otra capa o caparazón llamado sobre. La envoltura está hecha de lípidos y proteínas de la misma manera que se estructura una membrana celular regular.

    s):
    Son las plagas más graves del cacao en Nigeria. Incluyen
    Mirid marrón (Sahlbergella singularis).

    . Consulte Proteína de la capa. Carcinógeno. Sustancia que induce cáncer. Carcinoma. Tumor maligno derivado del tejido epitelial, que forma la piel y las capas de células externas de los órganos internos. Catalizador.

    Adjunto: La condición donde el

    : La cubierta proteica de una partícula de virus.
    Infección crónica: infección causada por un virus que dura un período de tiempo prolongado. Los síntomas pueden variar en gravedad.

    Las proteínas mordaza son componentes principales del virus.

    , que son aproximadamente 2000-4000 copias por virión. La proteasa se expresa de manera diferente en diferentes virus. Funciona en escisiones proteolíticas durante la maduración del virión para producir proteínas gag y pol maduras.

    Los virus obtienen entrada y son específicos de una célula huésped en particular porque partes de la

    está hecho de una sola proteína que se ensambla alrededor del ARN viral en una estructura helicoidal (16,3 proteínas por vuelta de hélice). Los viriones tienen un diámetro

    Rodeando y protegiendo el genoma hay una capa de proteína ("

    proteínas de un virus
    D. hacer que su sistema inmunológico produzca anticuerpos
    mi. hacer que su sistema inmunológico produzca antibióticos
    Responda (a) mayor que (b) menor que o (c) igual a
    19. La probabilidad de que su resfriado o gripe haya sido causado por un virus es_A_ la probabilidad de que haya sido causado por una bacteria.
    20.

    Algunos otros virus no tienen eso, tienen el llamado núcleo.

    , que es una capa de proteína con el ARN o ADN en su interior. En el caso de estos virus envueltos. Tienen una membrana lipídica de dos capas a su alrededor, como nuestras membranas celulares, de construcción muy similar. Luego tienen 8 segmentos de ARN.

    y utilizar el ADN como material genético. La "cabeza" del virus está conectada a una cola que termina en pequeñas fibras, lo que ayuda al virus a adherirse a la pared celular bacteriana e inyectar su material genético en el huésped. & # Xa0
    Revisión de virus - Diversidad de imágenes: bacteriófagos.

    Estos son plásmidos que llevan un sitio cos fago l (que permite el empaquetado en l

    s), un origen de replicación y un gen de resistencia a antibióticos. Un plásmido de 40 kb es muy difícil de introducir en bacterias, pero puede replicarse una vez allí.

    Son virus icosaédricos no envueltos de tamaño mediano (90-100 nm) compuestos por un núcleo

    y un genoma de ADN lineal bicatenario.
    Agonista
    Componente de la respuesta inmunitaria del cuerpo. Una proteína en forma de Y, se secreta en respuesta a un estímulo antigénico. Neutraliza el antígeno al unirse a él.

    Virión Un virus completo fuera de la célula huésped que tiene el material genético (ADN o ARN) contenido en una capa de proteína (

    ).
    Virus Un agente infeccioso que consiste en un núcleo genético (ADN o ARN) con una capa de proteína que solo puede reproducirse dentro de una célula huésped viva.
    W.

    Luego, rodeando el ácido nucleico habrá una capa de proteína que tiene la forma de

    , o pequeñas unidades pequeñas que se ensamblan de una determinada manera. Eso es lo que tienen todos los virus. Ahora, algunos virus también tendrán una envoltura que obtienen a medida que emergen de la célula.

    [L. viscoso, líquido, veneno]
    Partícula submicroscópica no celular compuesta por un núcleo de ácido nucleico y una cubierta de proteína (

    ) parásito se reproduce solo dentro de una célula huésped.
    vísceras
    [L. órganos internos]
    El término colectivo para los órganos internos de un animal.

    En circunstancias explícitas, realizan algunas funciones macroscópicas de los seres vivos. Me refiero a los virus, que son partículas de ácidos nucleicos contenidas en una cápsula, generalmente formadas por proteínas, aunque algunos virus de ARN, por ejemplo algunas partículas parásitas de plantas, son descubiertos o no contenidos por un

    Un agente infeccioso diminuto que, con ciertas excepciones, no se resuelve con el microscopio óptico, carece de metabolismo independiente y es capaz de replicarse solo dentro de una célula huésped viva. La partícula individual (virión) consiste en ácido nucleico (nucleoide) -ADN o ARN ( pero no ambos) -y una capa de proteína (


    Biología 171


    Los virus son entidades parasitarias no celulares que no pueden clasificarse dentro de ningún reino. Pueden infectar organismos tan diversos como bacterias, plantas y animales. De hecho, los virus existen en una especie de inframundo entre un organismo vivo y una entidad no viviente. Los seres vivos crecen, metabolizan y se reproducen. Por el contrario, los virus no son celulares, no tienen metabolismo ni crecen y no pueden dividirse por división celular. Virus pueden copiarse o replicarse a sí mismos, sin embargo, dependen totalmente de los recursos derivados de sus células huésped para producir virus de progenie, que se ensamblan en su forma madura. Nadie sabe exactamente cuándo o cómo evolucionaron los virus o de qué fuente ancestral porque los virus no han dejado un registro fósil. Algunos virólogos sostienen que los virus modernos son un mosaico de fragmentos de ácidos nucleicos recogidos de diversas fuentes a lo largo de sus respectivos caminos evolutivos.

    Objetivos de aprendizaje

    Al final de esta sección, podrá hacer lo siguiente:

    • Describir cómo se descubrieron los virus por primera vez y cómo se detectan.
    • Discutir tres hipótesis sobre cómo evolucionaron los virus.
    • Describir la estructura general de un virus.
    • Reconocer las formas básicas de los virus.
    • Comprender los sistemas de clasificación de virus pasados ​​y emergentes.
    • Describir la base del sistema de clasificación de Baltimore.

    Los virus son entidades diversas: varían en estructura, métodos de replicación y los huéspedes que infectan. Casi todas las formas de vida, desde bacterias procariotas y arqueas hasta eucariotas como plantas, animales y hongos, tienen virus que las infectan. Si bien la mayor parte de la diversidad biológica puede entenderse a través de la historia evolutiva (por ejemplo, cómo las especies se han adaptado a las condiciones ambientales cambiantes y cómo las diferentes especies se relacionan entre sí a través de una descendencia común), se desconoce mucho sobre los orígenes y la evolución de los virus.

    Descubrimiento y detección

    Los virus se descubrieron por primera vez después del desarrollo de un filtro de porcelana, el filtro Chamberland-Pasteur, que podía eliminar todas las bacterias visibles en el microscopio de cualquier muestra líquida. En 1886, Adolph Meyer demostró que una enfermedad de las plantas de tabaco, la enfermedad del mosaico del tabaco, podía transferirse de una planta enferma a una sana a través de extractos líquidos de plantas. En 1892, Dmitri Ivanowski demostró que esta enfermedad podía transmitirse de esta forma incluso después de que el filtro Chamberland-Pasteur hubiera eliminado todas las bacterias viables del extracto. Aún así, pasaron muchos años antes de que se probara que estos agentes infecciosos "filtrables" no eran simplemente bacterias muy pequeñas, sino que eran un nuevo tipo de partícula muy pequeña que causaba enfermedades.

    La mayoría de los viriones, o partículas de virus individuales, son muy pequeñas, de unos 20 a 250 nanómetros de diámetro. Sin embargo, algunos virus de amebas recientemente descubiertos tienen un diámetro de hasta 1000 nm. Con la excepción de los viriones grandes, como el poxvirus y otros virus de ADN grandes, los virus no se pueden ver con un microscopio óptico. No fue hasta el desarrollo del microscopio electrónico a fines de la década de 1930 que los científicos obtuvieron su primera buena vista de la estructura del virus del mosaico del tabaco (TMV) ((Figura)), discutido anteriormente, y otros virus ((Figura)). La estructura de la superficie de los viriones se puede observar mediante microscopía electrónica de barrido y transmisión, mientras que las estructuras internas del virus solo se pueden observar en imágenes de un microscopio electrónico de transmisión. El uso de microscopía electrónica y otras tecnologías ha permitido el descubrimiento de muchos virus de todo tipo de organismos vivos.


    Evolución de los virus

    Aunque los biólogos tienen una cantidad significativa de conocimiento sobre cómo los virus actuales mutan y se adaptan, se sabe mucho menos sobre cómo se originaron los virus en primer lugar. Al explorar la historia evolutiva de la mayoría de los organismos, los científicos pueden mirar registros fósiles y evidencia histórica similar. Sin embargo, los virus no se fosilizan, hasta donde sabemos, por lo que los investigadores deben extrapolar las investigaciones sobre cómo evolucionan los virus actuales y utilizar información bioquímica y genética para crear historias especulativas de virus.

    La mayoría de los estudiosos están de acuerdo en que los virus no tienen un único ancestro común, ni existe una única hipótesis razonable sobre los orígenes de los virus. Existen escenarios evolutivos actuales que pueden explicar el origen de los virus. Una de esas hipótesis, la "devolución" o la hipótesis regresiva, sugiere que los virus evolucionaron a partir de células de vida libre o de parásitos procariotas intracelulares. Sin embargo, muchos componentes de cómo pudo haber ocurrido este proceso siguen siendo un misterio. Una segunda hipótesis, la escapista o la hipótesis progresiva, sugiere que los virus se originaron a partir de moléculas de ARN y ADN que escaparon de una célula huésped. Una tercera hipótesis, la hipótesis autorreplicantes, sugiere que los virus pueden haberse originado a partir de entidades autorreplicantes similares a los transposones u otros elementos genéticos móviles. En todos los casos, es probable que los virus sigan evolucionando junto con las células de las que dependen como huéspedes.

    A medida que avanza la tecnología, los científicos pueden desarrollar y perfeccionar hipótesis adicionales para explicar el origen de los virus. El campo emergente llamado sistemática molecular de virus intenta hacer precisamente eso a través de comparaciones de material genético secuenciado. Estos investigadores esperan algún día comprender mejor el origen de los virus, un descubrimiento que podría conducir a avances en los tratamientos de las dolencias que producen.

    Morfología viral

    Los virus no son celulares, lo que significa que son entidades biológicas que no tienen estructura celular. Por lo tanto, carecen de la mayoría de los componentes de las células, como los orgánulos, los ribosomas y la membrana plasmática. Un virión consta de un núcleo de ácido nucleico, un recubrimiento o cápside de proteína externa y, a veces, una envoltura externa hecha de membranas de proteínas y fosfolípidos derivadas de la célula huésped. Los virus también pueden contener proteínas adicionales, como enzimas, dentro de la cápside o unidas al genoma viral. La diferencia más obvia entre miembros de diferentes familias virales es la variación en su morfología, que es bastante diversa. Una característica interesante de la complejidad viral es que la complejidad del huésped no se correlaciona necesariamente con la complejidad del virión. De hecho, algunas de las estructuras de viriones más complejas se encuentran en los bacteriófagos, virus que infectan a los organismos vivos más simples, las bacterias.

    Morfología

    Los virus vienen en muchas formas y tamaños, pero estas características son consistentes para cada familia viral. Como hemos visto, todos los viriones tienen un genoma de ácido nucleico cubierto por una cápside protectora. Las proteínas de la cápside están codificadas en el genoma viral y se denominan capsómeros . Algunas cápsides virales son hélices simples o “esferas” poliédricas, mientras que otras tienen una estructura bastante compleja ((Figura)).


    En general, las cápsides de los virus se clasifican en cuatro grupos: helicoidales, icosaédricos, envueltos y de cabeza y cola. Cápsidas helicoidales son largos y cilíndricos. Muchos virus vegetales son helicoidales, incluido el TMV. Virus icosaédricos tienen formas que son aproximadamente esféricas, como las de poliovirus o herpesvirus. Virus envueltos tienen membranas derivadas de la célula huésped que rodea las cápsides. Los virus animales, como el VIH, suelen estar envueltos. Virus de cabeza y cola infectan bacterias y tienen una cabeza similar a los virus icosaédricos y una cola con forma de virus helicoidales.

    Muchos virus utilizan algún tipo de glicoproteína para unirse a sus células huésped a través de moléculas en la célula llamadas receptores virales . Para estos virus, la unión es necesaria para la posterior penetración de la membrana celular y solo después de que se produce la penetración, el virus puede completar su replicación dentro de la célula. Los receptores que utilizan los virus son moléculas que normalmente se encuentran en la superficie celular y tienen sus propias funciones fisiológicas. Parece que los virus simplemente han evolucionado para hacer uso de estas moléculas para su propia replicación. Por ejemplo, el VIH usa la molécula CD4 en los linfocitos T como uno de sus receptores ((Figura)). CD4 es un tipo de molécula llamada molécula de adhesión celular, que funciona para mantener diferentes tipos de células inmunitarias muy próximas entre sí durante la generación de una respuesta inmunitaria de los linfocitos T.


    Uno de los viriones más complejos que se conocen, el bacteriófago T4 (que infecta al Escherichia coli), tiene una estructura de cola que el virus utiliza para adherirse a las células huésped y una estructura de cabeza que alberga su ADN.

    El adenovirus, un virus animal sin envoltura que causa enfermedades respiratorias en los seres humanos, utiliza picos de glucoproteína que sobresalen de sus capsómeros para unirse a las células huésped. Los virus sin envoltura también incluyen aquellos que causan polio (poliovirus), verrugas plantares (virus del papiloma) y hepatitis A (virus de la hepatitis A).

    Los viriones envueltos, como el virus de la influenza, consisten en ácido nucleico (ARN en el caso de la influenza) y proteínas de la cápside rodeadas por una envoltura de bicapa de fosfolípidos que contiene proteínas codificadas por virus. Las glicoproteínas incrustadas en la envoltura viral se utilizan para unirse a las células huésped. Otras proteínas de la envoltura son las proteínas de la matriz que estabilizan la envoltura y, a menudo, desempeñan un papel en el ensamblaje de los viriones de la progenie. La varicela, el VIH y las paperas son otros ejemplos de enfermedades causadas por virus con envoltura. Debido a la fragilidad de la envoltura, los virus sin envoltura son más resistentes a los cambios de temperatura, pH y algunos desinfectantes que los virus con envoltura.

    En general, la forma del virión y la presencia o ausencia de una envoltura nos dicen poco sobre qué enfermedad puede causar el virus o qué especies podría infectar, pero siguen siendo medios útiles para comenzar la clasificación viral ((Figura)).


    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la estructura del virus es verdadera?

    1. Todos los virus están encerrados en una membrana viral.
    2. El capsómero está formado por pequeñas subunidades de proteínas llamadas cápsides.
    3. El ADN es el material genético de todos los virus.
    4. Las glicoproteínas ayudan a que el virus se adhiera a la célula huésped.

    Tipos de ácido nucleico

    A diferencia de casi todos los organismos vivos que usan ADN como material genético, los virus pueden usar ADN o ARN. El núcleo del virus contiene el genoma, el contenido genético total del virus. Los genomas virales tienden a ser pequeños y contienen solo aquellos genes que codifican proteínas que el virus no puede obtener de la célula huésped. Este material genético puede ser monocatenario o bicatenario. También puede ser lineal o circular. Si bien la mayoría de los virus contienen un solo ácido nucleico, otros tienen genomas divididos en varios segmentos. El genoma de ARN del virus de la influenza está segmentado, lo que contribuye a su variabilidad y evolución continua, y explica por qué es difícil desarrollar una vacuna contra él.

    En los virus de ADN, el ADN viral dirige las proteínas de replicación de la célula huésped para sintetizar nuevas copias del genoma viral y transcribir y traducir ese genoma en proteínas virales. Las enfermedades humanas causadas por virus de ADN incluyen varicela, hepatitis B y adenovirus. Los virus de ADN de transmisión sexual incluyen el virus del herpes y el virus del papiloma humano (VPH), que se ha asociado con el cáncer de cuello uterino y las verrugas genitales.

    Los virus de ARN contienen solo ARN como material genético. Para replicar sus genomas en la célula huésped, los virus de ARN deben codificar sus propias enzimas que pueden replicar el ARN en ARN o, en los retrovirus, en ADN. Estas Enzimas ARN polimerasa tienen más probabilidades de cometer errores de copia que las ADN polimerasas y, por lo tanto, a menudo cometen errores durante la transcripción. Por esta razón, las mutaciones en los virus de ARN ocurren con más frecuencia que en los virus de ADN. Esto hace que cambien y se adapten más rápidamente a su anfitrión. Las enfermedades humanas causadas por virus de ARN incluyen influenza, hepatitis C, sarampión y rabia. El virus del VIH, que se transmite sexualmente, es un retrovirus de ARN.

    El desafío de la clasificación de virus

    Debido a que la mayoría de los virus probablemente evolucionaron a partir de diferentes ancestros, los métodos sistemáticos que los científicos han utilizado para clasificar las células procariotas y eucariotas no son muy útiles. Si los virus representan "remanentes" de diferentes organismos, entonces ni siquiera el análisis genómico o de proteínas es útil. ¿Por qué?, Porque los virus no tienen una secuencia genómica común que todos compartan. Por ejemplo, la secuencia de ARNr 16S, tan útil para construir filogenias procariotas, no sirve de nada para una criatura sin ribosomas. Los biólogos han utilizado varios sistemas de clasificación en el pasado. Los virus se agruparon inicialmente por morfología compartida. Posteriormente, los grupos de virus se clasificaron según el tipo de ácido nucleico que contenían, ADN o ARN, y si su ácido nucleico era monocatenario o bicatenario. Sin embargo, estos métodos de clasificación anteriores agrupaban los virus de manera diferente, porque se basaban en diferentes conjuntos de caracteres del virus. El método de clasificación más utilizado en la actualidad se denomina esquema de clasificación de Baltimore y se basa en cómo se genera el ARN mensajero (ARNm) en cada tipo particular de virus.

    Sistemas pasados ​​de clasificación

    Los virus contienen solo unos pocos elementos por los que se pueden clasificar: el genoma viral, el tipo de cápside y la estructura de la envoltura de los virus envueltos. Todos estos elementos se han utilizado en el pasado para la clasificación viral ((Figura) y (Figura)). Los genomas virales pueden variar en el tipo de material genético (ADN o ARN) y su organización (monocatenario o bicatenario, lineal o circular, segmentado o no segmentado). En algunos virus, las proteínas adicionales necesarias para la replicación están asociadas directamente con el genoma o contenidas dentro de la cápside viral.

    • ARN
    • ADN
    • Virus de la rabia, retrovirus
    • Herpesvirus, virus de la viruela
    • Monocatenario
    • Doble cadena
    • Virus de la rabia, retrovirus
    • Herpesvirus, virus de la viruela
    • Lineal
    • Circular
    • Virus de la rabia, retrovirus, herpesvirus, virus de la viruela
    • Papilomavirus, muchos bacteriófagos
    • No segmentado: el genoma consta de un solo segmento de material genético
    • Segmentado: el genoma se divide en múltiples segmentos
    • Virus de la parainfluenza
    • Virus de la influenza


    Los virus también se pueden clasificar por el diseño de sus cápsides ((Figura) y (Figura)). Las cápsides se clasifican en icosaédricos desnudos, icosaédricos envueltos, helicoidales envueltos, helicoidales desnudos y complejos. El tipo de material genético (ADN o ARN) y su estructura (monocatenaria o bicatenaria, lineal o circular, segmentada o no segmentada) se utilizan para clasificar las estructuras del núcleo del virus ((Figura)).

    Clasificación del virus por estructura de la cápside
    Clasificación de la cápside Ejemplos de
    Icosaédrico desnudo Virus de la hepatitis A, poliovirus
    Iicosaédrico envuelto Virus de Epstein-Barr, virus del herpes simple, virus de la rubéola, virus de la fiebre amarilla, VIH-1
    Helicoidal envuelto Virus de la influenza, virus de las paperas, virus del sarampión, virus de la rabia
    Helicoidal desnuda Virus del mosaico del tabaco
    Complejo con muchas proteínas, algunas tienen combinaciones de estructuras de cápside icosaédrica y helicoidal. Herpesvirus, virus de la viruela, virus de la hepatitis B, bacteriófago T4


    Clasificación de Baltimore

    El sistema de clasificación de virus que se utiliza con más frecuencia y en la actualidad fue desarrollado por primera vez por el biólogo ganador del Premio Nobel David Baltimore a principios de la década de 1970. Además de las diferencias en morfología y genética mencionadas anteriormente, el esquema de clasificación de Baltimore agrupa los virus según cómo se produce el ARNm durante el ciclo replicativo del virus.

    Los virus del grupo I contienen ADN bicatenario (dsDNA) como su genoma. Su ARNm se produce por transcripción de la misma manera que con el ADN celular, utilizando las enzimas de la célula huésped.

    Los virus del grupo II tienen ADN monocatenario (ADNss) como genoma. Convierten sus genomas monocatenarios en un intermedio de dsDNA antes de que pueda ocurrir la transcripción a mRNA.

    Los virus del grupo III utilizan dsRNA como su genoma. Las hebras se separan y una de ellas se utiliza como molde para la generación de ARNm utilizando la ARN polimerasa dependiente de ARN codificada por el virus.

    Los virus del grupo IV tienen ssRNA como genoma con un polaridad positiva, lo que significa que el ARN genómico puede servir directamente como ARNm. Intermedios de dsRNA, llamados intermedios replicativos , se producen en el proceso de copia del ARN genómico. Varias hebras de ARN de longitud completa de polaridad negativa (complementarios al ARN genómico de cadena positiva) se forman a partir de estos intermediarios, que luego pueden servir como moldes para la producción de ARN con polaridad positiva, incluido tanto ARN genómico de longitud completa como ARNm virales más cortos.

    Los virus del grupo V contienen genomas de ssRNA con polaridad negativa, lo que significa que su secuencia es complementaria al mRNA. Al igual que con los virus del Grupo IV, los intermedios de dsRNA se utilizan para hacer copias del genoma y producir mRNA. En este caso, el genoma de cadena negativa se puede convertir directamente en ARNm. Además, se fabrican hebras de ARN positivas de longitud completa para que sirvan como plantillas para la producción del genoma de hebras negativas.

    Los virus del grupo VI tienen genomas ssRNA diploides (dos copias) que deben convertirse, utilizando la enzima transcriptasa inversa, en dsDNA, el dsDNA se transporta al núcleo de la célula huésped y se inserta en el genoma del huésped. Luego, se puede producir ARNm mediante la transcripción del ADN viral que se integró en el genoma del hospedador.

    Los virus del grupo VII tienen genomas de dsDNA parciales y producen intermedios de ssRNA que actúan como mRNA, pero también se vuelven a convertir en genomas de dsDNA por la transcriptasa inversa, necesaria para la replicación del genoma.

    Las características de cada grupo en la clasificación de Baltimore se resumen en la (Figura) con ejemplos de cada grupo.

    Clasificación de Baltimore
    Grupo Caracteristicas Modo de producción de ARNm Ejemplo
    I ADN bicatenario El ARNm se transcribe directamente a partir de la plantilla de ADN. Herpes simple (virus del herpes)
    II ADN monocatenario El ADN se convierte en una forma bicatenaria antes de que se transcriba el ARN Parvovirus canino (parvovirus)
    III ARN bicatenario El ARNm se transcribe del genoma del ARN. Gastroenteritis infantil (rotavirus)
    IV ARN monocatenario (+) El genoma funciona como ARNm Resfriado común (picornavirus)
    V ARN monocatenario (-) El ARNm se transcribe del genoma del ARN. Rabia (rabdovirus)
    VI Virus de ARN monocatenario con transcriptasa inversa La transcriptasa inversa produce ADN a partir del genoma del ARN. Luego, el ADN se incorpora al genoma del hospedador. El ARNm se transcribe a partir del ADN incorporado. Virus de inmunodeficiencia humana (VIH)
    VII Virus de ADN bicatenario con transcriptasa inversa El genoma viral es ADN de doble hebra, pero el ADN viral se replica a través de un intermedio de ARN; el ARN puede servir directamente como ARNm o como plantilla para producir ARNm. Virus de la hepatitis B (hepadnavirus)

    Resumen de la sección

    Los virus son entidades diminutas, no celulares, que generalmente solo se pueden ver con un microscopio electrónico. Sus genomas contienen ADN o ARN, nunca ambos, y se replican utilizando las proteínas de replicación de una célula huésped o utilizando proteínas codificadas en el genoma viral. Los virus son diversos e infectan arqueas, bacterias, hongos, plantas y animales. Los virus consisten en un núcleo de ácido nucleico rodeado por una cápside de proteína con o sin una envoltura lipídica externa. La forma de la cápside, la presencia de una envoltura y la composición del núcleo dictan algunos elementos de la clasificación de los virus. El método de clasificación más utilizado, la clasificación de Baltimore, clasifica los virus en función de cómo producen su ARNm.

    Conexiones de arte

    (Figura) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la estructura del virus es verdadera?


    Cápside del fago contra la influenza: un inhibidor perfectamente adaptado previene la infección viral

    El caparazón del fago se acopla e inhibe el virus de la influenza. Crédito: Barth van Rossum / FMP

    Un nuevo enfoque trae la esperanza de nuevas opciones terapéuticas para suprimir la influenza estacional y la gripe aviar. Sobre la base de un caparazón vacío y, por lo tanto, no infeccioso de un virus de fago, investigadores de Berlín han desarrollado una cápside de fago modificada químicamente que sofoca los virus de la influenza.

    Los sitios de unión que encajan perfectamente hacen que los virus de la influenza sean envueltos por las cápsides de fago de tal manera que sea prácticamente imposible que infecten las células pulmonares. Este fenómeno se ha probado en ensayos preclínicos que utilizan tejido pulmonar humano. Investigadores de Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), Freie Universität Berlin, Technische Universität Berlin (TU), Humboldt-Universität (HU), el Instituto Robert Koch (RKI) y Charité-Universitätsmedizin en Berlín informan que los resultados también son utilizado para la investigación inmediata del coronavirus. Los hallazgos ahora se han publicado en Nanotecnología de la naturaleza.

    Los virus de la influenza siguen siendo muy peligrosos. La Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que la gripe es responsable de hasta 650.000 muertes por año en todo el mundo. Los medicamentos antivirales actuales son solo parcialmente efectivos porque atacan al virus de la influenza después de que las células pulmonares se han infectado. Sería deseable, y mucho más eficaz, prevenir la infección en primer lugar.

    Esto es exactamente lo que promete el nuevo enfoque de Berlín. The phage capsid, developed by a multidisciplinary team of researchers, envelops flu viruses so perfectly that they can no longer infect cells. "Pre-clinical trials show that we are able to render harmless both seasonal influenza viruses and avian flu viruses with our chemically modified phage shell," explained Professor Dr. Christian Hackenberger, Head of the Department Chemical Biology at the Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) and Leibniz Humboldt Professor for Chemical Biology at HU Berlin. "It is a major success that offers entirely new perspectives for the development of innovative antiviral drugs."

    Multiple bonds fit like Velcro

    The new inhibitor makes use of trivalent receptors on the surface of the influenza virus, referred to as hemagglutinin protein, that attach to sugar molecules (sialic acids) on the cell surfaces of lung tissue. In the case of infection, viruses hook into their victim—in this case, lung cells—like a hook-and-loop fastener. The core principle is that these interactions occur due to multiple bonds, rather than single bonds.

    It was the surface structure of flu viruses that inspired the researchers to ask the following initial question more than six years ago: Would it not be possible to develop an inhibitor that binds to trivalent receptors with a perfect fit, simulating the surface of lung tissue cells?

    They found that this is indeed possible with the help of a harmless intestinal inhabitant: The Q-beta phage has the ideal surface properties and is excellently suited to equip it with ligands—in this case, sugar molecules—as "bait." An empty phage shell does the job perfectly. "Our multivalent scaffold molecule is not infectious, and comprises 180 identical proteins that are spaced out exactly as the trivalent receptors of the hemagglutinin on the surface of the virus," explained Dr. Daniel Lauster, a former Ph.D. student in the Group of Molecular Biophysics (HU) and now a postdoc at Freie Universität Berlin. "It therefore has the ideal starting conditions to deceive the influenza virus—or, to be more precise, to attach to it with a perfect spatial fit. In other words, we use a phage virus to disable the influenza virus!"

    To enable the Q-beta scaffold to fulfill the desired function, it must first be chemically modified. Produced from E. coli bacteria at TU Berlin, Professor Hackenberger's research group at FMP and HU Berlin use synthetic chemistry to attach sugar molecules to the defined positions of the virus shell.

    Virus is deceived and enveloped

    Several studies using animal models and cell cultures have proven that the suitably modified spherical structure possesses considerable bond strength and inhibiting potential. The study also enabled the Robert Koch Institute to examine the antiviral potential of phage capsids against many current influenza virus strains, and even against avian flu viruses. Its therapeutic potential has even been proven on human lung tissue, as fellow researchers from the Medical Department, Division of Infectiology and Pneumology, of Charité were able to show: When tissue infected with flu viruses was treated with the phage capsid, the influenza viruses were practically no longer able to reproduce.

    The results are supported by structural proof by FU scientists from the Research Center of Electron Microscopy (FZEM): High-resolution cryo-electron microscopy and cryo-electron microscopy show directly and spatially that the inhibitor completely encapsulates the virus. In addition, mathematical-physical models were used to simulate the interaction between influenza viruses and the phage capsid on the computer. "Our computer-assisted calculations show that the rationally designed inhibitor does indeed attach to the hemagglutinin, and completely envelops the influenza virus," confirmed Dr. Susanne Liese from the AG Netz of Freie Universität Berlin. "It was therefore also possible to describe and explain the high bond strength mathematically."

    Therapeutic potential requires further research

    These findings must now be followed up by more preclinical studies. It is not yet known, for example, whether the phage capsid provokes an immune response in mammals. Ideally, this response could even enhance the effect of the inhibitor. However, it could also be the case that an immune response reduces the efficacy of phage capsids in the case of repeated-dose exposure, or that flu viruses develop resistances. And, of course, it has yet to be proven that the inhibitor is also effective in humans.

    Nonetheless, the alliance of Berlin researchers is certain that the approach has great potential. "Our rationally developed, three-dimensional, multivalent inhibitor points to a new direction in the development of structurally adaptable influenza virus binders. This is the first achievement of its kind in multivalency research," emphasized Professor Hackenberger. The chemist believes that this approach, which is biodegradable, non-toxic and non-immunogenic in cell culture studies, can in principle also be applied to other viruses, and possibly also to bacteria. It is evident that the authors regard the application of their approach to the current coronavirus as one of their new challenges. The idea is to develop a drug that prevents coronaviruses from binding to host cells located in the throat and subsequent airways, thus preventing infection.


    Ver el vídeo: Tipos de virus (Enero 2022).