Virus ARN y ADN, sintesis de proteinas virales, mutaciones y vectores con fines terapeuticos

  Virus ADN:

• Replicación por medio de Transcripción (excepto Poxvirus).

• Uso de polimerasas y enzimas: síntesis de ARNm.

• Cells que no expresan proteínas de unión ADN para la Transcripción, poseen replicación limitada o nula.

• Virus ADN controlan duración, cronológica y cantidad de síntesis de genes virales → VHS (herpes simple) → proteínas que regulan la cinética (VMN 65, transporta por el virión y se une al complejo de la transcripción Oct-1).

• Los genes se transcriben de cualquiera de las cadenas y en dirección opuesta → poliomavirus.

• Genes tardíos (papilomavirus, poliomavirus y adenovirus) transcriben ARNm por intrones.

Propiedades de los virus ADN
El adn no es transitorio o lábil. Genomas de ADN residen en el núcleo (excepto en poxvirus). ADN viral se parece al del huésped. Genes tempranos codifican enzimas y proteínas fijadoras de ADN Genes tardíos codifican proteínas estructurales y otros tipos. Los virus de mayot tamaño codifican elementos que favorecen su replicación eficiente.
Parvovirus	Papilomavirus	Poliomavirus	Hepadnovirus	Adenovirus	Herpesvirus	Poxvirus
Para su replicación requieren de células que sintetizan ADN	Estimulan el crecimiento celular y síntesis de ADN		Estimulan crecimiento celular, síntesis intermediarios de ARN y transcriptasa inversa.	Estimula síntesis de ADN celular.	Estimula el crecimiento celular. Infecciones latentes	Maquinaria de replicacion y transcripcion están en el citoplasma
				Codifica su propia polimerasa
				-	Codifican enzimas para proporcionar desoxirribonucleótidos a la síntesis de ADN.

Replicación: 

• Tiene secuencia de origen: ori

• Es semiconservadora.

• ADN polimerasas virales y celulares requieren de un cebador.

•  Parvovirus secuencias ADN invertidas.

• Adenovirus → cebador desoxicitidina monofosfato.

• Virus ADN simple emplean ADN polimerasa dependiente de ADN del huésped.

• Virus ADN complejos y grandes codifican sus propias polimerasas (más rápidas pero menos precisas).

• Limitaciones: Disponibilidad de ADN polimerasa y de sustrato.

• “ Cuanto más pequeño sea el virus ADN, más dependiente será el virus de la célula huésped para realizar dichas funciones.

• ”La aceleración del crecimiento de la célula puede aumentar la síntesis de ADN y ARN viral “ → virus pequeños, los grandes son independientes del crecimiento celular.

Virus ARN:

• Genoma es ARNm : Cadena positiva o Negativa.

• Codifica ARN polimerasas dependientes de ARN (replicasas y transcriptasas) y enzimas para su síntesis.

• Picornavirus proteína terminal ARN: 5’ metilguanosina y 3’ poliadenosina.

• Virus ARN negativos y bicatenarios aportan maquinaria para su replicación.

• ARN polimerasas virales funcionan de manera rápida antes que se degrade el ARN viral. (también cometen errores que generan mutaciones)

• Los reovirus poseen un genoma ARN bicatenario segmentado, su transcripción y replicación son más complejas, ARN polimerasa unida a su cápside interna, patrón similar al de cadena negativa.

• Los arenovirus  poseen genoma de doble polaridad (secuencias - colineales a secuencias +), se transcriben a partir de la porción - y los ARNm tardíos a partir del intermediario replicativo.

• Retrovirus, cadena ARN +, No métodos de replicación en el citoplasma → virión con 2 copias: ARNt (sintetiza un ADNc y ARN (transcriptasa inversa).

• Deltavirus, tienen una replicación menos frecuente, se asemejan a los viroides, tienen un genoma ARN circular monocatenario en forma de bastón → replicado por la ARN polimerasa II dependiente de ADN en el núcleo del huésped.

Propiedades de los virus ARN

El ARN es lábil y transitorio

La mayoría de los virus ARN se replican en el citoplasma

Deben codificar ARN polimerasa dependiente de ARN

La estructura del genoma determina el mecanismo  de transcripcion y replicacion

Propenso a sufrir mutaciones

La estructura y polaridad determina cómo se genera el ARNm viral y cómo se procesan las proteínas

Todos los virus ARN (-) poseen envoltura

Genomas virales ARN de cadena positiva	Genomas virales ARN de cadena negativa
- “El genoma viral ARN desnudo de cadena positiva es suficiente para iniciar la infección por sí mismo” - Crean un orgánulo de replicación. - Los ARN polimerasa dependiente de ARN produce un patrón de ARN de cadena negativa (antigenoma) que se utiliza para la replicación del genoma viral.	- NO es infeccioso, NO se puede unir al ribosoma y se debe introducir con una polimerasa para la síntesis de ARNm. - Antigenoma (cadena positiva).
Picornavirus y flavivirus: genoma y patrón ARN negativo y ARNm tiene el mismo tamaño. Togavirus, coronavirus : Primero ARNm y patrón, segundo, del patrón ARNm menor tamaño para síntesis de genes tardíos.	- El genoma del virus de la gripe, su transcripción y replicación se da en el citoplasma. - Su transcriptasa requiere de un cebador y utiliza el extremo 5’  → extrae la caperuza 5’ del ARNm celular.

Síntesis de proteínas:

• La unión de ARNm al ribosoma → estructura de guanosina metilada en la caperuza 5’ o secuencia de entrada interna del ribosoma (IRES).

• La mayoría de ARN virales tienen una cola poli-A.

• Los ribosomas eucarióticos se unen al ARNm y producen una sola proteína continua y luego se separan de este.

Acciones de ARNm viral predomine:

• Mayoría: Concentración ARNm viral > ARNm celular.

• Adenovirus: Bloquea la salida de ARNm celular.

• VHS y otros: Inhiben síntesis macromolecular celular e inducen la degradación de del ADN y ARNm celular.

• Poliovirus: Proteína que inhibe la caperuza para la unión y traducción del ARNm celular.

Algunas proteínas virales requieren modificaciones tras la traducción.

• Fosforilación, glicosilación, acilación o sulfuración.

• “Las glicoproteínas virales son sintetizadas en ribosomas unidos a membranas y poseen secuencias de aminoácidos que permiten su entrada en el RER y la N-glicosilación”.

• “La presencia en la membrana de las glucoproteínas determina sí el virión se ensambla sobre las membranas internas o en las superficies apicales o basolaterales”.

Ensamblaje:

• Cada parte del virión posee estructuras de conocimiento que permiten formar las correctas interacciones.

• El proceso de ensamblaje puede verse facilitado por proteínas de andamiaje.

• El ensamblaje de la nucleocápside de ADN en virus distintos a los poxvirus tienen lugar en el núcleo y el ensamblaje de los virus ARN y los poxvirus en el citoplasma.

• Procápside (cápside vacía y luego se llena) → picornavirus.

• Alrededor del genoma → retrovirus, los togavirus y los virus ARN de cadena -

• Nucleocápside helicoidal contiene ARN polimerasa dependiente de ARN → Virus ARN cadena -.

• Gemación: favorecida por proteínas de matriz virales (ARN cadena - ) que tapizan y favorecen la adhesión a la membrana celular modificada.

• Flavovirus, coronavirus y bunyavirus adquieren su mutación mediante las membranas de RE y en Aparato de Golgi.

• VHS nucleocápside mediante RE.

• VIH → empaquetada en una procápside.

• El ensamblaje de genomas segmentados requiere de la acumulación de al menos una copia de segmento infeccioso.

• Durante el ensamblaje pueden ocurrir errores por acción de la polimerasa: viriones vacíos, viriones con genomas defectuosos.

Liberación:

• Lisis celular: los virus con cápside desnuda.

• Mayoría de virus con envoltura: Gemación → célula sobrevive (fabrica de virus).

Propagación de la infección:

• Se da mediante la liberación al medio extracelular.

• Puentes intracelulares, fusión intercelular o verticalmente a sus células hijas: estas permiten el escape de la detección por  los anticuerpos.

• Algunos herpesvirus, retrovirus y paramixovirus → dan lugar a SINCITIOS (células gigantes multinucleadas) →fábricas de virus a gran escala.

• Retrovirus y algunos virus ADN transmiten su genoma a células hijas durante la división celular.

Genética viral:

Las polimerasas virales son propensas a cometer errores, en los virus ARN carecen de mecanismo de comprobación, haciendo que el número de mutaciones en los virus ARN sea mayor que los ADN. 

• Mutaciones letales: en genes esenciales.

• Mutante por deleción: pérdida o eliminación selectiva de una porción del genoma.

• Mutantes de placa: tamaño y aspecto de la célula infectada.

• Mutante según huésped: Tipo de tejido o del tipo de célula diana.

• Mutantes atenuados: variantes que producen enfermedades menos graves.

• Mutantes condicionales:

• Mutantes sensibles al frío o termosensibles (ts): sufren mutación en gen que permite producción viral a cierta temperatura (crecen bien a 30-35ºC y se inactivan a 38-40ºC)

Recombinación: entre 2 virus o entre virus-célula.

• 2 virus ARN: virus Sindbis + virus de la encefalitis equina oriental = virus de la encefalitis equina occidental (EEOc) → son Togavirus

Redistribución: Se da en virus con genomas segmentados; al producirse una coinfección con diferentes virus se crean cepas muy diferentes. (virus de la gripe A)

Complementación: Un virus defectuoso puede ser rescatado y replicarse.

Rescate de marcador: El rescate de un mutante letal o de letalidad condicionada con una secuencia genética definida, como un fragmento de ADN endonucleasa de restricción → utiliza para mapear el genoma de un virus como el VHS.

Vectores virales con fines terapéuticos:

Son manipulados genéticamente, usados en tratamientos sustitutivos genéticos, vacunas para mejorar la inmunidad, también pueden ser amplificados mediante replicación en las células propias. Los vectores suelen ser virus defectuosos atenuados

• En los de ADN extraño los sustituye un gen de la virulencia.

• La progenie puede aportar su ácido nucleico pero no produce virus infeccioso.

• Se utilizan VHS atenuados genéticamente (virus oncolíticos) para destruir glioblastomas sin dañar a las células contiguas.