Definición de virus

Un virus es una cadena de ácidos nucleicos (ADN o ARN) que vive en una célula huésped, utiliza partes de la maquinaria celular para reproducirse y libera las cadenas de ácido nucleico replicadas para infectar a más células. Un virus a menudo se aloja en una cubierta de proteína o envoltura de proteína, una cubierta protectora que permite que el virus sobreviva entre los huéspedes.

Estructura del virus

Un virus puede asumir una variedad de estructuras diferentes. El virus más pequeño es de solo 17 nanómetros, apenas más largo que una proteína de tamaño medio. El virus más grande tiene casi mil veces ese tamaño, a 1.500 nanómetros. Esto es muy pequeño. Un cabello humano tiene aproximadamente 20.000 nanómetros de diámetro. Esto significa que la mayoría de las partículas de virus están mucho más allá de la capacidad de un microscopio de luz normal. A continuación se muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) del virus del Ébola.

Aquí, sólo se puede ver la capa de la proteína del virus de Ébola. Cada virus parece un gusano doblado. Sin embargo, no se trata de células. Dentro de la capa de proteína hay una molécula de ARN cuidadosamente plegada, que contiene la información necesaria para replicar la capa de proteína, la molécula de ARN y los componentes necesarios para secuestrar los procesos naturales de una célula para completar estas tareas.

La estructura exacta de un virus depende de la especie que sirve de huésped. Un virus que se replica en las células de los mamíferos tendrá una capa de proteína que le permite adherirse e infiltrarse en las células de los mamíferos. La forma, estructura y función de estas proteínas cambia dependiendo de la especie del virus. Un virus típico se puede ver a continuación.

El virus anterior muestra la estructura típica de un virus, un genoma viral rodeado por un escudo de proteínas. Las diversas proteínas de la envoltura permitirán que el virus interactúe con la célula huésped que encuentre. Parte de la cubierta de proteína se abrirá, perforará la membrana celular y depositará el genoma viral dentro de la célula. La cubierta de proteína puede ser descartada, ya que el genoma viral se replicará dentro de la célula huésped. Las moléculas de virus replicadas se empaquetarán dentro de sus propias capas de proteínas y se liberarán al medio ambiente para encontrar otro huésped. Si bien muchas partículas de virus toman una forma simple como la anterior, algunas son mucho más complicadas.

La imagen de arriba muestra un fago, un tipo de virus que se especializa en las células bacterianas. La capa proteica de un fago es mucho más compleja y tiene una variedad de partes especializadas. La porción de la cabeza contiene el genoma viral. El collar, la vaina, la placa base y las fibras de la cola son parte de un intrincado sistema para unirse e inyectar el genoma en una célula bacteriana. Las fibras de la cola agarran la célula bacteriana, tirando de la placa base hasta la pared celular o membrana. La vaina y el collar comprimen, perforan la célula y depositan el ADN en la célula bacteriana.

Algunas moléculas de virus no tienen cubierta de proteína alguna,o nunca se han identificado para formar. En algunas especies de virus de plantas, el virus se transmite de célula a célula dentro de la planta. Cuando se crean semillas dentro de la planta, el virus se propaga a las semillas. De esta manera, el virus puede vivir dentro de las células toda su existencia, y nunca necesita una capa de proteína para protegerlo en el medio ambiente. Otras moléculas de virus tienen capas de proteínas aún más grandes y complejas, y se especializan en varios huéspedes.

¿Vive un Virus?

Esta es una pregunta complicada. Se considera que una célula está viva porque contiene todos los componentes necesarios para replicar su ADN, crecer y dividirse en nuevas células. Este es el proceso que toma toda vida, donde es un organismo unicelular o un organismo multicelular. Algunas personas no consideran que un virus esté vivo porque un virus no contiene todos los mecanismos necesarios para replicarse. Dirían que un virus, sin una célula huésped, no puede replicarse por sí solo y, por lo tanto, no está vivo.

Sin embargo, según la definición de vida expuesta anteriormente, parece que cuando un virus está dentro de una célula huésped tiene toda la maquinaria que necesita para sobrevivir. La capa de proteína que existe fuera de una célula es el equivalente de una espora bacteriana, una pequeña cápsula que se forma a su alrededor para sobrevivir en condiciones adversas. Los científicos que apoyan que un virus sea un organismo vivo notan la similitud entre un virus en una capa de proteína y una espora bacteriana. Ninguno de los organismos está activo dentro de su capa protectora, solo se activan cuando alcanzan condiciones favorables.

De hecho, la única razón por la que un virus nos afecta es porque se activa dentro de nuestras células. Además, un virus tiende a evolucionar con su huésped. La mayoría de los virus peligrosos han saltado recientemente a una nueva especie. La bioquímica que evolucionaron para vivir dentro de las otras especies no es compatible con la nueva especie, y el daño celular y la muerte ocurren. Esto causa una serie de reacciones, dependiendo de las células infectadas. El virus VIH, por ejemplo, ataca exclusivamente a las células inmunitarias. Esto conduce a una pérdida total de la función inmune en los pacientes. Con el virus que causa el resfriado común, el virus ataca a las células respiratorias y daños como hace su trabajo.

Sin embargo, no todas las infecciones por virus serán perjudiciales para el huésped. Un virus que mata al host tendrá menos éxito con el tiempo, en comparación con un virus que no daña al host. Un huésped sano aumenta el número de moléculas de virus liberadas en el medio ambiente, que es el objetivo final del virus. De hecho, algunas partículas de virus pueden beneficiar al huésped. Un buen ejemplo es una forma de virus del herpes, que se encuentra en ratones. Este virus, mientras está infectando a un ratón, proporciona al ratón una buena defensa contra las bacterias portadoras de la plaga. Si bien el mecanismo no está claro, el virus de alguna manera evita que las bacterias se arraiguen en el sistema del ratón.

Cuando se ve con esta luz, es fácil ver cómo un virus es muy similar a una bacteria. La bacteria crea y mantiene las herramientas necesarias para reproducir el ADN, donde el virus las roba. Esta es la única diferencia real entre un virus y una bacteria. Debido a esto, muchos científicos consideran que un virus es un organismo vivo. Los científicos que estudian los virus, los virólogos, notan que las partículas de virus (vivas o no) han estado evolucionando con la vida, probablemente desde que las primeras células estaban presentes. Debido a esto, hay un virus que se especializa en casi todas las especies del planeta.

Clasificación de virus

Los científicos clasifican los virus en función de cómo replican su genoma. Algunos genomas de virus están hechos de ARN, otros están hechos de ADN. Algunos virus usan una sola hebra, otros usan una hebra doble. La complejidad de replicar y empaquetar estas moléculas diferentes coloca a los virus en siete categorías diferentes.

Los genomas de virus de clase I están hechos de ADN de doble cadena, el mismo que el genoma humano. Esto facilita que estas moléculas virales utilicen la maquinaria natural de la célula para producir proteínas a partir del ADN del virus. Sin embargo, para que la ADN polimerasa (la molécula que copia el ADN) esté activa, la célula debe estar dividiéndose. Algunas moléculas de virus de clase I incluyen secciones de ADN que hacen que la célula comience a dividirse activamente. Estas moléculas de virus pueden provocar cáncer. El virus del papiloma humano es un virus de transmisión sexual de clase I que puede causar cáncer de cuello uterino.

Un virus de clase II contiene solo una hebra de ADN. Antes de que pueda ser leído por las enzimas de ADN polimerasa del huésped, debe convertirse en ADN de doble cadena. Lo hace secuestrando las histonas (proteínas de ADN) y la polimerasa de ADN de la célula huésped. En lugar de esperar a que la célula se divida u obligarla a hacerlo, el ADN del virus de clase II contiene códigos para una proteína llamada Rep.Esta enzima de replicación replica el genoma original del virus de una sola cadena. Otras proteínas se crean a partir del ADN y se utilizan para crear capas de proteínas con la maquinaria celular. El ADN monocatenario se empaqueta en estas capas de proteínas y se crean nuevos paquetes de virus.

Los genomas de virus de clase III se crean a partir de ARN de doble cadena. Si bien esto es inusual, estos paquetes de virus vienen con su propia proteína, la ARN polimerasa. Esta proteína puede crear ARN mensajero (ARNm) a partir del ARN del virus de doble cadena. Por lo tanto, el ARN del virus permanece dentro de la cápsula del virus, y solo el ARNm entra en el citoplasma del huésped. Aquí, el ARNm se convierte en proteínas, algunas de las cuales incluyen más ARN polimerasa. Esta ARN polimerasa crea un nuevo ARN de doble cadena, que es encapsulado por las proteínas y liberado de la célula.

Los virus de clase IV son ARN monocatenario, casi idéntico al ARNm producido por la célula huésped. Con estos virus, toda la cubierta proteica está envuelta por una célula huésped no infectada. El pequeño genoma de ARN escapa de la cubierta proteica y se abre camino hacia el citoplasma. Esta hebra similar a un ARNm codifica para una poliproteína grande, que será creada por los ribosomas anfitriones. La poliproteína se rompe naturalmente en diferentes partes. Algunos crean capas de proteínas, mientras que otros leen y replican la cadena original de ARN viral. El virus continúa replicándose y creando nuevas partículas de virus completamente empaquetadas. Cuando la célula está completamente llena, se rompe y libera las partículas del virus en la sangre o el medio ambiente. Se pueden liberar hasta 10.000 partículas de virus de una sola célula.

Los genomas virales de clase V también son ARN monocatenario. Sin embargo, corren en la dirección opuesta al ARNm normal. Por lo tanto, la maquinaria de la célula no puede leerlos directamente. Estas moléculas de virus contienen una molécula de ARN polimerasa que puede leerse al revés. Estas moléculas de virus tienen cápsulas grandes, rodeadas de membrana celular y proteínas. Cuando el virus se acerca a una célula, sus proteínas de membrana se unen a la célula y se introducen en el citoplasma. Aquí, se rompe, liberando el ARN viral hacia atrás y las proteínas asociadas. Estos pequeños complejos producen ARNm regulares, lo que crea nuevos complejos de virus. Estos complejos inacabados se mueven a la superficie celular, donde recubren la membrana celular con proteínas que crean. Cuando terminan, se envuelven en esta membrana y se separan de la célula.

Los genomas de virus de clase VI son los mismos que los de clase V, pero utilizan un método diferente para replicarse. Las partículas de virus de clase VI se conocen como retrovirus. En lugar de crear ARNm a partir del ARN viral, estas moléculas de virus trabajan con una proteína diferente. Conocida como transcriptasa inversa, esta enzima es capaz de crear ADN a partir del ARN del virus. Al hacerlo, el ARN viral se convierte en ADN de doble cadena. Este ADN produce un nuevo virus. El ADN puede incorporarse con el ADN del huésped, y al hacerlo se endogeniza. Esto significa que el ADN permanecerá en la celda mientras la célula vive. Si la célula se encuentra en una línea germinal, como un espermatozoide o un óvulo, el virus se convertirá permanentemente en parte del genoma del huésped. Se estima que el 5-8% del genoma humano queda sobre el ADN de retrovirus.

La clase final, la clase VII, incluye los pararetrovirus. De manera similar a la clase VI, estos genomas de virus usan transcriptasa inversa. Sin embargo, estos genomas de virus están empaquetados como ADN, no como ARN. Estos virus se insertan directamente en el genoma del huésped, que comienza a transponer el ADN viral en ARN. La mayor parte de este ARN será ARNm, utilizado para crear una poliproteína. Parte de la poliproteína es la transcriptasa inversa. Esta transcriptasa inversa funciona en piezas de ARN conocidas como pregénoma. Lee estas moléculas de ARN y produce el ADN original del virus. Esto se empaqueta en capas de proteínas virales. Los virus de clase VII se encuentran a menudo en las plantas, y pueden viajar entre las células usando los plasmodesmos, o pueden ser transportados por insectos herbívoros que se alimentan de las plantas. Los áfidos portan muchas enfermedades de las plantas, ya que su probóscide perfora las paredes celulares de las plantas y beben el citoplasma.

Ejemplos de Virus

Virus de la Polio

El virus de la Polio, que paralizó al Presidente Franklin Roosevelt, es un virus de clase III. Este virus de ARN de doble cadena codifica para 12 proteínas. Al igual que otros genomas de virus de Clase III, se reproduce liberando hebras de ARNm en el citosol de las células huésped, que codifican para nuevas moléculas de virus. Curiosamente, el virus de la polio no era mortal, hasta que la gente comenzó a tratar el agua. Antes del agua clorada, la poliomielitis sobrevivía en la mayoría de las fuentes de agua. Por lo tanto, la mayoría de los bebés estuvieron expuestos a la poliomielitis de inmediato.

En los bebés, por lo general no hay síntomas de polio y el sistema inmunitario responde al virus. Sin embargo, después de que se estableció el agua clorada, la mayoría de los niños no experimentaron poliomielitis. Sin embargo, la enfermedad no fue erradicada. Muchas personas estuvieron expuestas en la edad adulta a focos de poliomielitis que aún persistían. Estas personas sufrieron mucho de la enfermedad, ya que el sistema inmunitario no reaccionó lo suficientemente rápido ante ella. Al igual que FDR, por lo general estaban permanentemente lisiados por los efectos del virus en la salud ósea. Afortunadamente, la vacuna contra la polio, una de las primeras que se ha creado, se fabrica fácilmente a partir de matar el virus de la polio vivo con calor. Las capas de proteínas muertas permiten que el cuerpo desarrolle una inmunidad al virus, sin que las células se infecten.

Virus de la rabia

El virus de la rabia es un virus de clase V, con una capa de proteína en forma de bala. Este virus está hecho de ARN monocatenario lineal. El genoma del virus de la rabia codifica cinco proteínas, de 12.000 nucleótidos. Curiosamente, los síntomas de la rabia en muchos animales incluyen una mayor agresión. Este rasgo, causado por el lugar donde ataca el virus y el daño que causa, hace que los animales muerdan a otros animales con más frecuencia de lo que lo harían normalmente. Las partículas del virus de la rabia se acumulan en la saliva. Por lo tanto, cuando un animal infectado muerde a otro, el virus se transmite al nuevo animal.

El virus de la rabia es casi siempre mortal en los seres humanos, si no se trata inmediatamente. Anualmente, se administran casi 15 millones de vacunas para la rabia después de la exposición. La vacuna esencialmente carga el cuerpo con el virus muerto, lo que permite una gran respuesta inmunitaria contra el virus. Esto puede detener el virus antes de que se establezca en el sistema. Si esto sucede, hay pocas posibilidades de recuperación. Los perros son comúnmente vacunados antes de la exposición, lo que proporciona una protección general a sus propietarios en caso de que sean mordidos por un animal infectado con el virus.

Cuestionario

1. ¿Cuál de las siguientes clases de genoma de virus puede reproducirse directamente mediante maquinaria celular?A. Clase I B. Clase III C. Clase VI

2. Rinovirus humano a causa del resfriado común. El genoma del rinovirus es un ARN monocatenario, similar a los ARNm producidos por la célula huésped. ¿A qué clase pertenece el rinovirus?
A. Clase VII
B. Clase II
C. Clase IV

3. Tu amigo afirma que los virus son lo mismo que las alergias, ya que ambos hacen que su nariz se corra. ¿Cuál de los siguientes convencerá a tu amigo de lo contrario?
A. Solo los virus causan una reacción inmune
B. Un virus no solo causa una reacción, se reproduce dentro de sus células
C. ¿Por qué discutir? Tu amigo tiene razón.