¿Qué es la reproducción de los virus?
La reproducción de los virus, o replicación viral, es el evento por el cual una partícula vírica se multiplica en varios órdenes de magnitud, mediante el secuestro de la maquinaria enzimática de la célula huésped. Como los virus no están compuestos por células, no pueden reproducirse de manera independiente, necesitando estrictamente de un huésped celular para hacerlo.
Existen dos alternativas generales por las cuales un virus puede reproducirse: el ciclo lítico o el ciclo lisogénico. Ambos procesos han sido ampliamente estudiados en los virus que infectan bacterias, o bacteriófagos.
El ciclo lítico culmina con la ruptura de la célula del huésped, mientras que en el lisogénico la célula continúa viva con el material genético del virus en su interior.
En el caso de la vía lítica, el virus encuentra a la célula potencial que infectará y se fija a ella por medio de receptores que reconoce en la superficie celular. Luego inyecta su ADN en el citoplasma, donde empezará la producción de los componentes estructurales. Estas piezas de ácidos nucleicos y proteínas son ensambladas y liberadas, tras lo que podrán infectar a nuevos huéspedes.
El ciclo lisogénico empieza de manera similar, con la excepción de que el ADN del virus sufrirá un proceso de recombinación y se integrará al cromosoma de su huésped. El virus se mantiene latente en el interior de la célula, hasta que la acción de algún químico o luz UV desencadena el ciclo lítico.
¿Qué es un virus?
Antes de explicar en qué consiste la reproducción viral, se deben aclarar varios aspectos relacionados con la biología de estos entes. Los virus no son células, son estructuras simples formadas de ácidos nucleicos y algunas proteínas.
Al conjunto completo y desarrollado de la partícula infecciosa viral se le conoce como virión.
A diferencia de los seres orgánicos compuestos por células, los virus no tienen metabolismo ni intercambian sustancias de manera controlada con el medio externo. Lo que pueden hacer es reproducirse en el interior de sistemas biológicos que sí presentan estas funciones: es decir, en las células vivas.
Por ello, se considera que los virus son parásitos celulares obligados, ya que no pueden completar su reproducción sin la célula viva. Sus húespedes pueden ser vertebrados, invertebrados, plantas, protistas, bacterias, etc., en función del virus estudiado.
Para la reproducción, los virus deben secuestrar la maquinaria enzimática de su huésped. Esto tiene consecuencias a la hora de desarrollar drogas para detener la infección viral, ya que afectar la reproducción del virus puede interferir con la reproducción de las células del huésped.
Multiplicación de los virus
Los virus son partículas biológicas muy simples. Por ello, el ácido nucleico (ya sea de ADN o de ARN) que poseen contiene la información para la producción de unas pocas proteínas y enzimas para construir el virión.
En una sola célula huésped, un virión puede originar miles de partículas víricas similares a la inicial, valiéndose de la maquinaria metabólica de su huésped.
A pesar de que los virus y sus huéspedes son muy variables, el ciclo de reproducción es similar en todos. A continuación generalizaremos el proceso y describiremos paso a paso la reproducción de los bacteriófagos, virus que infectan bacterias. Luego mencionaremos algunas de las peculiaridades en los virus que infectan animales.
Multiplicación de virus de bacterias (bacteriófagos)
Los bacteriófagos se pueden reproducir siguiendo dos vías alternativas: el ciclo lítico o el lisogénico. Como su nombre lo indica, el último paso del lítico involucra la lisis (y con ello, la muerte) de la célula huésped. En contraste, el ciclo lisogénico involucra la reproducción vírica con la célula viva.
- Ciclo lítico. Se conoce en detalle el proceso lítico en los bacteriófagos T (T2, T4 y T6) en la famosa bacteria E. coli. Los procesos descritos se basan en estos modelos de estudio. Ocurre en cinco etapas bien diferenciadas: fijación, penetración, biosíntesis, maduración y liberación.
- Fijación. A este paso también se le conoce como adsorción del virus. Lo primero que ocurre es el encuentro entre la partícula vírica y la célula huésped. Esta colisión sucede de manera azarosa. El virus se fija a algún receptor complementario que reconozca en la superficie de la célula, en este caso, en la pared celular bacteriana. Esta fijación es una interacción química donde ocurren enlaces débiles entre el virus y el receptor.
- Penetración. Una vez que el virus reconoce al receptor, procede a inyectar su material genético. El bacteriófago libera una enzima que daña una porción de la pared celular. En este contexto, la partícula vírica funciona como una jeringa hipodérmica encargada de inyectar ADN.
- Biosíntesis. Cuando el ADN alcanza el citoplasma celular del huésped, empieza la biosíntesis del material genético y de las proteínas del organismo en cuestión. La síntesis de proteínas del huésped se detiene por una serie de pasos orquestados por el virus. El invasor logra secuestrar tanto los nucleótidos libres del huésped, ribosomas y aminoácidos, como las enzimas necesarias para copiar el ADN del virus.
- Ensamblaje. Al estar sintetizados todos los bloques estructurales de los virus, empieza el proceso de ensamblaje o maduración. El ensamblaje de los componentes de las partículas víricas ocurre de manera espontánea, eliminando la necesidad de que existan otros genes que asistan el proceso.
- Liberación. Al finalizar el proceso de ensamblado, los virus tienen que liberarse al ambiente extracelular. En el ciclo lítico, este paso final involucra la lisis de la célula que asistió todo el proceso. La lisis involucra la ruptura de la membrana plasmática y de la pared celular. La degradación de este último componente ocurre por acción de la enzima lisozima, sintetizada dentro de la célula durante el proceso descrito. De esta manera, las nuevas partículas víricas recién sintetizadas se liberan. Estas pueden infectar a células vecinas y repetir nuevamente el ciclo.
- Ciclo lisogénico. No todos los virus penetran las células huéspedes y las destruyen a costa de su propia reproducción. Una modalidad alternativa de multiplicación es el ciclo lisogénico. A los virus capaces de reproducirse de esta manera se les conoce como temperados. A pesar de que algunos virus pueden reproducirse mediante la vía lítica, también pueden hacerlo sin destruir la célula y mantenerse latente o inactivo en el interior de la misma. Para describirlo, se usará como organismo modelo al bacteriófago lambda (λ), un bacteriófago lisogénico estudiado minuciosamente. Las etapas por las cuales ocurre el ciclo lisogénico son: penetración en el huésped, formación de un ADN circular a partir de la molécula de ADN lineal y recombinación con el ADN del huésped.
- Integración del ADN viral al ADN del huésped. Las etapas iniciales ocurren de manera muy similar al ciclo anterior, con la excepción de que el ADN del virus se integra al ADN de la célula huésped por un proceso de recombinación. En este estado, el virus está latente en la célula, y el ADN viral se replica junto con el ADN del huésped.
- Alternancia entre ciclo lítico y lisogénico. Por otra parte, una variedad de eventos estocásticos puede llevar al cambio de ciclo lisogénico al lítico. Dentro de estos eventos están la exposición a radiación UV o a ciertos químicos que llevan a la escisión del ADN del fago y al inicio de la lisis.
- Consecuencias de la lisogenia. Existen consecuencias importantes de la lisogenia, a saber: (i) las células lisogénicas son inmunes a infecciones posteriores del mismo bacteriófago, pero no a un virus diferente; (ii) las células pueden adquirir nuevas características al integrar el material genético del fago, como la producción de algunas toxinas, y (iii) se permite el proceso de transducción especializada.
Multiplicación de virus de animales
A grandes rasgos, los virus de animales siguen un patrón de multiplicación bastante similar al descrito en los virus que infectan bacterias. Sin embargo, hay algunas diferencias resaltantes en ambos procesos.
El más obvio es el mecanismo de entrada a la célula, debido a las diferencias que existen a nivel estructural entre las células eucariotas y procariotas. En las células animales, los receptores están formados por proteínas y glicoproteínas ancladas en la membrana plasmática.
Un ejemplo de ello es el virus del VIH. Para ingresar a la célula, el virus reconoce un receptor llamado CCR5. Ciertos individuos poseen una deleción (es decir, faltan porciones de ADN) de 32 pares de bases en el gen que codifica para el receptor celular que destruye la proteína y confiere a su poseedor resistencia al temido virus.
Muchos invasores sacan provecho de los receptores que median el proceso de la endocitosis para lograr ingresar a la célula, mediante la formación de vesículas. Los virus recubiertos por una membrana pueden entrar a la célula mediante la fusión de las membranas lipídicas.
Una vez que el virus ha penetrado, la síntesis de las partículas víricas es un poco variable. Las células animales tienen una maquinaria enzimática diferente a la que encontramos en las bacterias.
Referencias
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- Freeman, S. Biological science. Pearson Education.
- Murray, P. R., Rosenthal, K. S., & Pfaller, M. A. Medical microbiology. Elsevier Health Sciences.
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