Universidad Popular de Tres Cantos

José Luis García

CIB-CSIC27 Enero 2015

¿Son una agregación compleja de compuestos químicos?

¿Están vivos los virus? J.M. EchevarríaThe Journal of Feelsynapsis 2011, 1: 53-63.

¿Son organismos vivos?

Interés de los virus

• Interés en si mismos como organismos

• Como modelos para estudiar la genética y bioquímica de procesos celulares

• Por ser responsables de enfermedades

• Como herramientas para la ingeniería genética

Características generales

• Son los microorganismos más numerosos del planeta

• Partículas de pequeño tamaño

– Entre 10 nm (polio)-300 nm (viruela)

– Algunos virus como mimivirus pueden alcanzar los 400 nmy el Megavirus chilensis 680 nm

• Descubiertos en 1898 (TMV)

• Observados por primera vez en 1939

• Parásitos intracelulares obligados

• Organización simple acelular

• Propio genoma independiente del de la célula hospedadora

• No tienen metabolismo propio, auténticos dictadores

Clasificación de Baltimore• Basado en tipo de ácido nucleico y mecanismos

de replicación– Clase I. DNAds (fago λ, fago T4, herpes y viruela)

– Clase II. DNAss (fago ϕX174)

– Clase III. RNAds (reovirus)

– Clase IV. RNAss (+) (polio, fago MS2)

– Clase V. RNAss (-) (gripe y rabia)

– Clase VI. RNA de transcriptasa inversa (retrovirus)

– Clase VII. DNA con transcripción inversa (hepatitis B)

Baltimore compartió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1975 con Howard Temin y Renato Dulbecco por el descubrimiento de la retrotranscriptasa inversa

En 1966 se forma el Comité Internacional de Taxonomía de Virus (ICTV) que estableció los niveles jerárquicos, orden, familia, subfamilia, género y nombre

PROTEÍNAS

RNA

Martinus W. BeijerinckProfesor de Microbiología

Technical University of Delft Holanda

Virus del Mosaico del Tabaco (TMV)

1898

"contagium vivum fluidum"

1939

Nucleocápsida

Cápsida

Capsómeros

Virus Desnudos

Acido Nucleico

Cápsida constituida por proteínasUnidad Proteica: ProtómeroUnidad Estructural: Capsómero

Envoltura

Virus con Envoltura

CápsidaAcido Nucleico

Capsómero

Organización

Estructura• Cápsida

– Proteínas o protómeros

– Helicoidal, icosaédrica

– Autoensamblan

• Genoma

– DNA o RNA

– Doble cadena o sencilla

– Lineal, circular o segmentado

– 2-300 genes

– Bases raras en DNA (5-hidroximetilcitosina )

• Envuelta– Membrana lipídica

• Fosfolípidos del hospedador

– Glicoproteínas• Proteínas virales

• Proteínas – Proteínas de la matriz– Enzimas:

• Lisozima en algunos bacteriófagos

• Neuraminidasa en células animales

• Hemaglutinina• DNA polimerasa• RNA polimerasa• Transcriptasa inversa

VIRUS. Partículas de pequeño tamaño

http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/cells/scale/

Megavirus chilensis

Tamaños relativos (20-300 nm)

Fibras de la cola

Capsómeros

Capsómeros

Espinas

Espinas

DNACapsida icosaédrica

Cola helicoidal

Placa basal

VIRUS HELICOIDAL VIRUS ICOSAÉDRICO VIRUS COMPLEJO

Virus de la viruela

Simetría de la cápsida

• Cápsida sencilla

– Una única proteína en la cápsida

• Cápsidas complejas

– Varias proteínas en la cápsida

– Espinas en los vértices

adenovirus

20 caras y 12 vértices3 capsómeros/cara= 60 capsómeros180 / 240 / 420 capsómeros los más complejos

Virus desnudos

• Protección

– El genoma viral se degradaría rápidamente, sensible a daños físicos, químicos o enzimáticos

• Transferencia entre células

– Las proteínas de la superficie determinan esta interacción o reconocimiento

• En los desnudos, alguna proteína de la cápsida

• En los envueltos, alguna proteína codificada por el virus

Función de la cápsida

Fibras de la cola

Espinas

DNA

Capsida icosaédrica

Cola helicoidal

Placa basal

BACTERIÓFAGO

VIRUS ANIMAL POXVIRUS

Cuello

Virus complejos

• Capa membranosa lipídica: envoltura

• Origen: membrana plasmática o nuclear de la célula

• Proteínas codificadas por el virus

– Pueden proyectarse como espículas

– Implicadas en la adhesión

– Pueden contener enzimas (neuraminidasa u hemaglutinina)

Envueltas

Genomas de los virus

MATERIAL GENÉTICO DEL VIRUS

PROTEÍNAS

Nonenveloped Enveloped

Parvovirus Hepadnavirus

partiallydsDNA

dsDNA

ssDNA

dsDNA

Papovirus

dsDNA

Poxvirus

Adenovirus

dsDNA

Iridovirus

Herpesvirus

dsDNA

Virus con DNA

Nonenveloped

ssRNA

Picornavirus

dsRNA

Reovirus

Togavirus

Rhabdovirus

BunyavirusCoronavirus

Arenavirus Retrovirus

Orthomyxovirus

Paramyxovirus

Enveloped all ssRNA

Virus con RNA

REPLICACIÓN

ESTADIO INTRACELULAR

en el hospedador

ESTADIO EXTRACELULAR

Partícula Vírica o VIRIÓN

Los virus existen en dos fases: extracelular e intracelular

ECLIPSE MADURACIÓN

Proteinastempranas

Replic.Ác.nucleico

Proteinasde la cápsida

Ensamblajey liberación

Virus

Periodo de Latencia

Re

cue

nto

de

par

tícu

las

vira

les

(Un

icad

es

form

ado

ras

de

cal

vas)

Tiempo

Multiplicación viral. Representación gráfica

MULTIPLICACIÓN VIRAL

Partículas víricas maduras

Célula hospedadora

Virión Nucleocápsida

Entrada del ácido nucleico

1.Adhesión/Adsorción

4. Ensamblaje y Maduración

5. Liberación de la progenie viral

3. Biosíntesis:Replicación Acido NucleicoSíntesis Proteínas

2. Penetración(Descapdsidación)

http://www.sbs.utexas.edu/psaxena/MicrobiologyAnimations/Animations/ViralReplication/PLAY_viral_replication.html

Fusión de Membranas

Endocitosis

Inserción del Acido Nucleico

Fase de adhesión y penetración

VIRUS ANIMALES Efectos sobre las células diana (Tipos de Infección)

Transformation

Célulastumorales

Transformaciónen células tumorales

Célula

Virus

Multiplicación

Liberación lentaSin muertecelular

Infección latente

Virus presenteNo hay replicación

Fusióncelular

Adhesión ypenetración

MuerteCelular y Liberacióndel virus

Infecciónpersistente

Lisis

reve

rtir

a u

na

infe

cció

n l

ític

a

http://www.blackwellpublishing.com/wagner/animations/genome/genome.html

LisisGemación

http://www.sbs.utexas.edu/psaxena/MicrobiologyAnimations/Animations/ViralReplication/PLAY_viral_replication.html

Liberación

VirusCultivo de Bacterias

SusceptiblesAgar

Nutritivo

Medio líquido

Medio sólido

Cultivo de virusVirus bacterianos

INOCULACIÓN

Tejidos infectados

1) Inoculación membrana corioalantoidea

2) Inoculación amniótica

3) Inoculación cavidad alantoidea

4) Inoculación saco vitelino

Cultivos en Embriones de Pollo

Cultivos en Animales completos

• Desinfección con yodo• Perforacíon• Inoculación• Se sella el agujero con un gel• Incubación

Virus animalesCultivo de virus in vivo

Monocapa

Células transformadas

Células normales

Permanentes

CONTINUAS

Cultivos celularesCultivo de virus in vitro

LESIÓN NECRÓTICA

Otros: cambios en la pigmentación, enrollamiento …

Inoculación

Abrasivo (o insecto)

+

Sobre el vegetal o alguna de sus partes

Cultivo de virus vegetales

• Cultivo sobre tejidos• Cultivos celulares• Cultivo en plantas enteras

Hojas:Lesiones necróticas o cloróticas

Mosaico de la Judía: Deformación y moteado

Cultivo de virus vegetales

MÉTODOS DE DETECCIÓN

PCR ARRAY

qPCRTERMOCICLADOR

DNA o RNA

INMUNODETECCIÓN

PROTEÍNAS

MÉTODOS DE AISLAMIENTOCentrifugación en gradiente de densidad

POXVIRUS

Multiplicación

1- Penetración. Endocitosis o fusión

2- Descapsidación y liberación del DNA al citoplasma.

3- Síntesis de RNA tempranos, intermedios y tardíos (protestructurales)

4- maduración

5- liberación, por lisis (IMV) o por exocitosis (EEV, con doble envuelta)

Virus vacuna

Virus de la viruela

• DNA bicatenario lineal

• Virus con envoltura

•Virus complejo

Envoltura externa con lipoproteínas

Cuerpos laterales elípticos (enzimas)

Membrana interna

Nucleocápsida compleja

POXVIRUS

Faraón Ramsés V

VIRUELA (Mayor y Menor)Transmisión por contacto

TIPOS DE VIRUELA MAYOR

- Mortalidad 30%-96%

- Modificada (Leve)

SÍNTOMAS

-Fiebre elevada

-Cansancio

-Dolor de cabeza y de espalda

-Exantema macular, papular y vesicular----Pústulas

-Ceguera

VIRUELA VARICELA

VIRUELA

Vacuna de E. Jenner

VariolizaciónLady Montagu (1689-1762)

Francisco J. Balmis (1803-1810)

VacunaciónVirus vaccinia (vacuna)

Viruela de las vacasZoonosis (contagio ocasional)

Inmunización

“… EL mundo y todos sus pueblos se han liberado de laviruela… un logro sin precedentes en la historia de la saludpública…”

(Resolución 33.3, 8 de mayo de 1980, Ginebra, Suiza.)

VIRUELA

RETROVIRUS

Virus del SIDA. PENETRACIÓN

RETROVIRUS. MULTIPLICACIÓN VIRAL

Resistencia: homocigotos para el CCR5 defectuoso

RETROVIRUS. MULTIPLICACIÓN VIRALCICLO DE MULTIPLICACIÓN DE LOS RETROVIRUS

ENFERMEDADES ASOCIADAS AL SIDA. Infecciones oportunistas

Mycobacterium tuberculosis Candida albicans Pneumocystis cariniis Toxoplasma gondii

Sarcoma de Kaposi

SINDROME DE INMUNODEFICIENCIA ADQUIRIDA

Terapia antiviralInhibidores de la transcriptasa inversa

Inhibidores proteasas

Bloqueo CCR5

SINDROME DE INMUNODEFICIENCIA ADQUIRIDA

Síntomas y ProgresiónExperimentado por más del 50% de los individuosFiebreErupción cutáneaFatiga y dolor muscular/gargantaInflamación de los ganglios linfáticos

Entre el 5 y el 32 % de los infectadosDolor de cabezaDiarrea, nauseas y vómitosSudores nocturnosPérdida de pesoAftas (candidiasis oral) y ulceras bucales y genitalesSíntomas neurológicos (depresión, vértigo, demencia)Agrandamiento del bazo e hígado

Transmisión: sangre, semen, secreciones vaginales y leche materna

VIRUS RNA ORTOMIXOVIRUS

VIRUSDE LA GRIPE

VIRUS RNA-

ORTOMIXOVIRUS. Multiplicación Viral

Deriva antigénica (variaciones menores)Cambios antigénicos (nuevas cepas)

•VACUNA polivalente (inmunización temporal)

GRIPE

DIFERENTES TIPOS DE GRIPE

CURSO DE LA INFECCIÓN DE GRIPE

DNA parcialmente bicatenario

•Virus con envoltura proteica,

ocasionalmente con proyecciones

tubulares

HEPADNAVIRUS

(HEPATITIS B o VHB)

HEPATOCITOSHBsAg se une a la albúmina

sérica (hacia el hígado)

EL VIRUS DE LA HEPATISIS B EN LOS HEPATOCITOS

Envoltura

Tegumento y cápsida

Endocitosis

+Pregenoma: RNA

RNAm

Proteínas viralesRetrotranscripción

Liberación (Exocitosis)

Maduración

RE

Golgi

PATOGENIA Y TRATAMIENTO

• Contagio a través de fluidos corporales (sangre, semen,

saliva, leche, etc.)

• Causa hepatitis aguda o crónica (mal funcionamiento del

hígado, inflamación, aumento de las enzimas hepáticas,

ictericia...)

• Complicaciones: cirrosis hepática, cáncer hepático

• Tratamiento: interferón, laminovudina

• Vacunación: recomendada en lactantes, niños, y personas de

“alto riesgo” (intervalos de 1 a 6 meses)

• Eficacia del 95%

VIRUS DE LA HEPATITIS A (VHA)

PICORNAVIRUS

•Hepatitis infecciosa

•Agua y alimentos contaminados

•Multiplicación en el epitelio intestinal y paso al hígado

•VACUNACIÓN

VIRUS DE LA HEPATITIS C ( HVC)

FLAVIVIRUS

•Hepatitis infecciosa

•Transfusiones de sangre. Inyecciones

•NO HAY VACUNA

•ANTIVIRALES

HERPES ZOSTERNervios

HERPES SIMPLEX- Herpes labial- Herpes genital

HERPESVIRUSHerpesvirus humano

Herpes simplex Herpes simplex en linfocito

Icosaédrica

DNAbc lineal

150-300 nm

PATOGENIA (Infecciones latentes)

•Herpes labial y genital (HV1 y HV2)

•Varicela- Herpes Zoster

•Mononucleosis infecciosa (Virus de

Epstein Barr), relacionado con el linfoma

de Burkitt y el carcinoma nasofaríngeo

(ONCOGÉNICO)

•Citomegalovirus

PatogeniaAdultos

seropositivos

HHV1 Virus del herpes simplex 1 humano

75-95+ Herpes bucal, queratitis (ojos), herpes gladiatorum, herpes rugbeiorum, eczema infantil

HHV2 Virus del herpes simplex 2 humano

4-95 Herpes genital

HHV3/VZV Virus varicela-zoster 90-95 Varicela- Herpes zoster

HHV4/EBV Virus de Epstein-Barr 40-95+ Mononucleoisisinfecciosa, linfoma de Burkitt, carcinoma nasofaríngeo

HHV8 Virus herpes humano 8 10-25 Sarcoma de Kaposi

Herpes simplex

Reactivación: inmunosupresión, estrés, cambios ambientales, desnutrición, etc

EPIDEMIOLOGÍA

• Localización mundial

• Adultos:

*Anticuerpos VHS-I el 90%

al llegar a los 50

*Anticuerpos VHS-II no se

detectan hasta la pubertad

Herpes varicela-zóster

Transmisión aérea o por

contacto directo

HERPES VARICELA-ZÓSTER

TRATAMIENTO CON ANTIVIRALES

aciclovir (análogo de guanosina) y otros

análogos de base – interfieren en la

replicación del ADN

Vacuna virus atenuados

PICORNAVIRUS

(poliomielitis, resfriado

común, hepatitis A,

meningitis)

Virus desnudos

RNA+

Liberación con lisis

celular

PICORNAVIRUS

POLIOVIRUS

Patogénesis

POLIOVIRUS:

• Poliomielitis (1%)

•Transmisión por aire, agua y alimentos, objetos

contaminados

•Multiplicación orofaríngea-intestinal (amigdalas e

intestino) y paso al sistema nervioso

Parálisis espinal

◦ Parálisis asimétrica

Bulbar

◦ Menor incidencia

◦ Degeneración neuronasmotoras y muscular, defectos en la deglucióny respiración

Bulbospinal

◦ Combinación de ambas

PARAMIXOVIRUS

Virus con envoltura y cápsida helicoidal

RNAss polaridad negativa

Sarampión•Transmisión respiratoria

•Síntomas: fiebre, cefalea, destilación nasal

conjuntivitis, erupción generalizada a los 3-5

días

•Vacuna triple vírica (sarampión, parotiditis

(paperas), rubeola)

Patogénesis

•Resfriado común (115 serotipos)

•Transmisión aérea o por contacto

RINOVIRUS

PICORNAVIRUS

Virus y cáncer-Virus DNA

Papilomavirus

Verrugas benignas

CARCINOMA DE CÉRVIX

-HEPADNAVIRIDAE

VHB

Carcinoma hepatocelular

-Herpes virus

Virus Epstein-Barr

Cáncer de linfocitos B

Carcinoma nasofaringeo

-Virus RNA

Retrovirus

Virus de la leucemia

humana

Leucemia

Sarcoma de Kaposi

Adenovirus Oncolítico

MECANISMOS DE

TRANSFORMACIÓN

• Virus portadores de oncogenes

Introducción de oncogenes celulares en la cápsida

Recombinación entre genomas celulares y virales

Intregración de oncogenes en el genoma viral

•Activación y transformación de protooncogenes en oncogenes

Mutación

Hiperexpresión del gen (Hipótesis de la dosis)

• Inactivación de antioncogenes

Mutación de antioncogenes

Producción de proteínas inactivantes

Zoonosis

Enfermedad que puede transmitirse de

animales a seres humanos

RABDOVIRUS

Virus con envoltura y cápsida helicoidal

RNAss polaridad negativa

Rabia•Transmisión por mordedura de animales infectados

•Reservorios (animales salvajes: lobos, zorros, murciélagos) (animales domésticos:

perro)

•Multiplicación en el músculo esquelético y médula

•Síntomas: encefalitis, dolor, ansiedad, irritabilidad, depresión, fatiga, sensibilidad a

la luz y el sonido, hidrofobia, espasmos musculares

•Vacuna eficaz (2 años)

FILOVIRIDAERNAss lineal de polaridad negativa (19,1 kb)

Enfermedad por el virus del Ébola(EVE) Fiebre hemorrágica del Ébola(FHE)Enfermedad del Ébola

SÍNTOMAS•Fiebre, dolor de garganta, dolores musculares, y dolor de cabeza. •Siguen náuseas, vómitos, y diarrea, junto con fallo hepático y renal. •En ese momento, algunos pacientes empiezan a sufrir complicaciones hemorrágicas.

El virus puede contraerse por contacto con lasangre o los fluidos corporales de animalesinfectados (monos o murciélagos de la fruta)

Los supervivientes de género masculino pueden transmitir la enfermedad a través del semen durante casi dos meses.

1976 (se detectó el virus por primera vez)

PROMEDIO DE PERSONAS CONTAGIADAS POR PERSONA INFECTADA