Teórico biología viral

Hola a todos Yo soy Florencia Cancela docente de bacteriología y virología del instituto de higiene y en la clase de hoy vamos a ver aspectos generales de la biología viral en primer lugar en cuanto a las características de los virus Cabe destacar que los mismos se consideran parásitos intracelulares obligatorios esto quiere decir de que requieren de células para poder tenerse viables para poder multiplicarse sí esto a diferencia de las bacterias las cuales se consideran de vida libre también por otro lado otra característica importante es que poseen un solo tipo de ácido nucleico ya sea ADN o ARN pero se caracterizan por poseer un solo tipo a diferencia también de otros microorganismos se propagan por replicación es decir a través de su la replicación de su material genético una diferencia de las bacterias lo cual lo hacen por fisión binaria en la imagen que tenemos eh para observar en la diapositiva podemos ver la diferenci de escalas entre las distintas estructuras y microorganismos para el caso de los virus que son microorganismos muy pequeños la resolución del microscopio óptico no es suficiente para observarlos eh Por lo que requerimos para observar las partículas virales de forma directa de utilizar microscopios eh electrónicos en en cuanto a los mecanismos de transmisión hay muchos mecanismos de transmisión este para los virus Pero bueno vamos a mencionar algunos de los principales vías por por un lado tenemos lo que es la vía pecal oral a través del consumo de agua contaminada de alimentos eh fueron irrigados con esa agua contaminada moluscos bivalvos otras vías también importantes es a través de la vía aérea por transmisión de e gotículas o gotitas que transporten partículas virales de un individuo infectado otra vía importante es la vía sonó a través del contacto directo con animales reservorios animales infectados eh por el consumo de carne insuficientemente cocida contaminada de estos animales de reservorios e otra vía también que podemos mencionar es la de a través de vectores Como por ejemplo los mosquitos eh Y luego tenemos otras vías como la que es la vía sexual parenteral vertical como mencionaba al principio los virus necesitan Sí o sí de eh células para poder multiplicarse para lo cual necesitan de un hospedador que pueden ser uno pueden ser varios eh pueden ser animales y pueden ser humanos en estos casos concretos por ejemplo eh tenemos algunos virus como es influenza que pueden infectar múltiples hospederos como Como por ejemplo aves cerdos que son considerados reservorios e infectar a los humanos eh tenemos otros casos donde por por ejemplo se infectan solamente humanos como es el caso de la viruela que generaba esas ampollas que vemos en la figura que fue erradicada por vacunación y de hecho la viruela e hay registros que datan que identifican casos eh desde el Antiguo Egipto en cuanto la clasificación de los virus los mismos se pueden clasificar principalmente por lo que se conoce como la clasificación de baltimor que se basa en los diferentes tipos de e genoma que poseen estas partículas virales entonces en base a esta clasificación podemos reconocer siete grupos el grupo uno es el grupo de ADN doble cadena el grupo dos es ADN de cadena simple el grupo tres ARN de doble cadena grupo 4 ARN de cadena simple de polaridad positiva el grupo Grupo 5 E virus de ARN de Simple hebra pero de polaridad negativa el grupo seis virus de ARN de polaridad e positiva simple hebra pero que tienen una etapa de retrotranscripción Y por último el grupo si que son virus que tienen genoma de ADN doble cadena y completa y que también tienen una etapa de retrotranscripción otras Criterios de clasificación también es con respecto a su estructura viral no solo con respecto a la clasificación de baltimor Y entonces podemos reconocer diferentes e estructuras en base a si estas están recubiertas por una envoltura o no lo cual se conoce como virus desnudos o virus envueltos todas las partículas virales están recubiertas de proteínas que se conocen como cápside que está indicado en la figura y a su vez los virus que adquieren una envoltura exterior por fuera de esa cápside que se le adquiere normalmente en la etapa de egreso de las células que pueden también tener glicoproteínas de superficie eso se conoce como envoltura Y entonces ap parte de esa característica lo podemos diferenciar en desnudos o envueltos según sea la e simetría de esa cápside de cómo están eh esas e estructuras proteicas organizadas las podemos eh clasificar en simetría helicoidal cuando siguen la forma geométrica helicoidal y simetría icosaédrica cuando siguen la eh la geometría de un icosaedro en esta imagen vemos algunos ejemplos de lo que veíamos anteriormente de en cuanto a la clasificación de baltimor de algunas partículas virales de en base a esa clasificación y en la figura de la derecha eh las diferencias estructurales de virus eh tanto envueltos como desnudos con y sin glicoproteínas de superficie para que se dé una infección viral deben de eh cumplirse algunos requisitos como por un lado que las células las que vaya infectar el virus sean su ibles es decir que la célula presente los receptores específicos con los que va a interactuar con las proteínas de la partícula viral y a su vez que la célula sea permisiva es decir que permita la producción de esa progenia viral que esté metabólicamente activa Esto se debe a esa lo que se conoce como tropismo de que es decir de que no cualquier partícula viral va a poder infectar a cualquier célula hay tipos de infección que se pueden dar en células susceptibles es decir una vez que ingresa esa partícula viral Porque esa célula posee a los receptores y lo mismo pueden ser una infección de tipo productiva que se da en células que son permisivas Y entonces produce la la progenia viral s es decir permite permite la adecuada multiplicación y producción de partículas virales Ahora qué pasa cuando esas células son susceptibles pero por ejemplo no son permisivas Entonces se da lo que se llama una infección de tipo abortiva es decir que entonces no se pueden producir en partículas virales Porque si bien el virus logró entrar porque tenía los receptores adecuados la célula no es permisiva por lo cual no va a generar progenio y también podemos encontrar infección de tipo latente como por ejemplo Un ejemplo muy conocido que son los serpes virus que hay latencia de los genomas virales es decir los genomas virales permanecen en esas células pero no a largo plazo pero no necesariamente se están generando partículas infecciosas constantemente ahora vamos a ver un poco desglosando Cómo son las etapas de esta replicación viral en las células y por un lado una de las primeras etapas que podemos encontrar es el ingreso viral como les decía el ingreso viral en primer lugar lo que se debe dar es el reconocimiento de los receptores celulares tanto por parte de los receptores celulares como por los receptores como las proteínas de superficie que están en la partícula viral que interaccionan con esos receptores podemos encontrar distintos tipos de ingreso viral según si son virus envueltos o desnudos dentro de los virus envueltos de los eh las principales formas que podemos encontrar de ingreso es por fusión de membranas es decir se fusiona la envoltura de estos virus en elos con la membrana celular y entonces ingresa solamente el material genético a las células también en otra forma que podemos ver que ingresan estos virus envueltos en la imagen superior derecha es por entrada por vías endosomal en donde se generan esos endosomas que permiten el ingreso de la partícula viral completa y luego recién dentro de la célula es que entonces se desestabiliza esa partícula viral y se libera el gen no en cuanto a los virus desnudos las la entrada a las células pueden ser por entrada directa sí es decir ingresa directamente la partícula eh viral y luego entonces una vez dentro se libera su genoma en el citoplasma o pueden ingresar por lo que se conoce por viropexis que es por eh es una vía endosomal en donde esas partículas desnudas van a ingresar completas eh vía endosomal y luego la desestabilización de esa capside para liberación del genoma se da dentro de la célula en esta imagen vemos algunos ejemplos entonces de e de los mecanismos de penetración de ingreso en las células que decíamos que varían según sean virus desnudos o virus envueltos Cuáles son las etapas principales que podemos reconocer en una replicación viral estas son etapas generales que van a variarse según los tipos virales según el genoma que tengan pero en modo general podemos reconocer estas principales etapas por un lado primer lugar lo que decíamos de la absorción y penetración es decir el reconocimiento por los receptores la unión y el ingreso de la partícula viral por otro lado tenemos la transcripción y la replicación es decir que se generen esos ácidos nucleicos que se sintetizan se multipliquen los ácidos nucleicos del genoma viral luego tenemos la traducción lo que es la síntesis de las proteínas la producción de las proteínas virales Y por último el ensamblaje junto con esas proteínas virales y los genomas que se fueron multiplicando y se da Entonces el egreso en estas imágenes podemos ver ejemplos de como es la multiplicación de sarscov 2 que es un coronavirus el virus de covid-19 que el mismo es un virus de ARN simple hebra de idad positiva Entonces cuando ingresa lo primero eh que podemos decir es que cuando ingresa el c rn simplea polaridad positiva entonces se van a generar e se va a generar la traducción del mismo en sus proteínas que necesita junto con más rn genómico para entonces que se envuelva esa proteína y pueda egresar eh como estamos viendo en caso de eh que les decía es un virus de genoma ARN lo que es la replicación se da a nivel del citoplasma la mayoría de los virus ARN eh casi todas sus etapas ocurren a nivel del citoplasma hay algunas excepciones Como por ejemplo el virus influenza que es el esquema que tenemos a la derecha que son virus con genoma de RN de polaridad negativa y segmentado que si bien es un virus de genoma ARN como ven en la imagen debe de pasar por el núcleo porque en las etapas de e multiplicación de ese genoma necesita unas etapas de eh procesado del mismo para lo cual requiere pasar por el núcleo Entonces si bien en términos generales los virus ARN pasan solamente por el citoplasma hay algunas excepciones Como por ejemplo influenza en donde requieren también ingresar el núcleo estas figuras por por ejemplo podemos ver a la derecha un virus de genoma de ADN de doble cadena como es adenovirus en donde la mayoría la gran mayoría de los virus ADN deben de pasar necesariamente por el núcleo Su genoma se multiplica a nivel del núcleo y en la imagen de la izquierda tenemos e el virus del hiv del virus de la inmunodeficiencia humana que es un virus de genoma ARN que presenta una particularidad como les decía anteriormente si bien la gran mayoría como concepto general podemos decir de que los virus rn se multiplican en el citoplasma y los virus ADN necesariamente tienen que pasar por el núcleo como les decía hay algunas excepciones y por ejemplo lo veíamos en influenza que si bien es un virus rn pasa por el núcleo bueno pasa algo similar con el virus de hiv que si bien es un virus con genoma rn pasa por el núcleo porque es un virus que tiene la capacidad de integrarse en el genoma celular del eh del individuo del hospedador Y entonces de esta manera e se asegura una producción viral a largoplazo una infección Crónica en el tiempo Cómo son las estrategias de replicación de los virus bueno eh primer lugar esta imagen es para recordar un poco lo que es el dogma central de la biología más que nada eucariota de que en primer lugar a partir de El ADN se da la transcripción ARN mensajero y una vez que se da esa transcripción a ARN mensajero luego se da la traducción a proteínas esta etapa estas etapas si bien lineales y se cumplen a nivel eucariota lo que es lo Respecto a los virus Esto no es tan lineal sino que las estrategias van cambiando según el tipo de genoma viral que presentan los virus Entonces por un lado tenemos como vimos estos son los cada uno de los números son corresponden a la clasificación de baltimor que veíamos al principio y si bien todos parten de distintas estructuras e configuraciones genómicas todos deben terminar en una etapa de producción de ARN Mensajero de polaridad positiva que es el requisito para continuar a la traducción de proteínas ahora Cómo llegan a esa producción de RN mensajero es en lo que difiere según el tipo de genoma que posean entonces e por ejemplo los virus con genoma de RN ya sea polaridad positiva o negativa eh deben de codificar para una ARN polimerasa ya que es una ARN polimerasa de tipo ARN dependiente que no se encuentra e codificada en los este en en los humanos en hospedadores Y entonces debe de traerlo el virus para el caso de los virus con genoma rn de polaridad positiva la primera etapa como ya son de polaridad positiva es la traducción es producir las proteínas entonces las primeras proteínas que va a producir son las proteínas no estructurales es decir las proteínas que necesita para generar más genoma en este caso por ejemplo generar la polimerasa que les comentaba de RN polimerasa ARN dependiente para el caso de los virus con genoma de polaridad negativa como no pueden ya traducirse en primer lugar y deben de generar una rn de polaridad positiva deben de traer Ya empaquetado ya pronto en su virión una ARN polimerasa ARN dependiente para que entonces su primera etapa una vez que ingresan a la célula sea generar el rn de polaridad positiva y que entonces luego pueda darse la producción de las demás proteínas entonces una vez que los virus ingresan en primer lugar se generan esas proteínas no estructurales que son las que necesita para Como por ejemplo decían la polimerasa para que entonces se genere más genoma y posteriormente una vez que entonces se está multiplicando ese genoma se va a dar la traducción de proteínas estructurales que son las que forman parte de esa cápside para que se de El eh ensamblaje para el caso de los virus ADN varía en si es doble cadena simple cadena y dependiendo de qué tipo viral pero Generalmente utilizan las ADN polimerasas de los hospedadores em muy a modo en general para hablar un poco de necesariamente cuando hablamos de virus Debemos hablar de evolución viral que si bien es un tema muy complejo e La idea es ver un poco aspectos este generales que los caracterizan y e Cuáles son entonces Esas e esos mecanismos que pueden generar entonces variabilidad de su genoma pueden ser mutaciones es decir variación de un eh un nucleótido en concreto uno o más nucleótidos en algún sitios específicos de su genoma recombinaciones intercambio genético entre eh distintas partículas virales distintas porciones de su genoma y reordenamiento intercambio de segmentos enteros en los virus que tienen genomas segmentados en entonces en esta imagen e a modo general para mostrarles un poco lo que son las tasas de mutación en los virus ARN que son los virus que se caracterizan por tener mayor variabilidad genética tienen una alta tasa de eh mutación Y esto se debe a como veíamos en las diapositivas anteriores que como los virus ARN deben de traer consigo arnes polimerasas ARN dependientes y no utilizan la del las ARN polimerasas del hospedador estas ARN polimerasas carecen de mecanismos de corrección de lectura es decir una vez que se va dando esa transcripción si se equivoca e incorpora un nucleótido que no debería no vuelve hacia atrás y corrige sino que continúa entonces de esta manera va introduciendo mutaciones a lo largo de cada ciclo replicativo es por esto que los virus rn presentan mayor variabilidad en general que los virus ADN que utilizan las polimerasas del hospedero que estas sí eh tienen mecanismos de corrección de lectura e en la imagen e inferior e si recordarán de e covid-19 la pandemia se e identificaron una un gran número de variantes de sarscov 2 y Esto justamente eh bueno obedece en parte a que es un virus de genoma ARN y entonces tiene esa capacidad en cada ciclo replicativo acumular un número importante de mutaciones em otro concepto importante y bastante e reciente en el tiempo Si se quiere es el concepto de viroma humano si bien eh Hay la gran mayoría de los virus son virus patogénicos También tenemos virus que eh forman parte del viroma así como de la microbiota bacteriana hay bacterias que son importantes para esa para ese equilibrio también hay virus que forman parte de eh de ese viroma y que si bien son variables de un individuo a otro y a lo largo de su vida pueden ser importantes en lo que son e la respuesta inmune y modulación por ejemplo de abundancia bacteriana ya que algunos de los más eh frecuentes de ese vir humano son los que se llaman bacteriófagos que son virus que infectan bacterias y por lo tanto ayudan entonces a su modulación y también transferencia de material genético entre bacterias este viroma Está también influenciado por muchos factores genéticos ambientales estado también este de salud el que se encuentre el el hospedero Cuáles son los métodos que podemos utilizar para realizar la identificación viral los mismos se pueden dividir en métodos directos y métodos indirectos los métodos directos son los que demuestran la presencia del virus o alguno de sus componentes de ahí deriva su nombre de directos ya que yo estoy identificando algún componente directamente del virus los métodos indirectos no se basan en identificar la presencia de el virus en sí sino en evidenciar la respuesta que genera el hospedero ante esa infección viral por ejemplo la respuesta inmune por medio de producción de anticuerpos que puede desarrollar el hospedero en cuanto a los métodos directos alguno de los principales que podemos mencionar es los que identifican el virus como agente infeccioso es decir el aislamiento viral en células porque como veíamos sequ quieren de que e que las células sean susceptibles Y permisivas entonces si observamos aislamiento viral es decir estamos viendo de que esa muestra tiene partículas virales infectivas es decir viables por otro lado tenemos eh presencia de antígenos virales y proteínas por técnicas inmunológicas Como por ejemplo los test rápidos que se realizaban este para covid-19 e otra de las metodologías es evidenciar ácidos nucleicos virales detectar alguna región específica de algún virus del genoma de algún virus por técnicas moleculares Como por ejemplo pcr y otra de las metodologías es observar directamente las partículas virales mediante microscopia electrónica en en esta diapositiva La idea es comparar un poco lo que podemos observar entre la microscopía óptica y la microscopía electrónica como les decía anteriormente los virus son e son microorganismos muy pequeños y que la resolución de microscopio óptico no es la suficiente para observarlo de forma directa sin embargo lo que podemos observar mediante el microscopio óptico son los cambios morfológicos celulares que se pueden dar producto de una replicación viral sí es decir a través de cultivos celulares eh a nivel invitro cultivos celulares comerciales de células que que sabemos dependiendo de lo que de las muestras que se está utilizando y del virus que se quiera identificar o que se esté intentando de de cultivar eh se va a realizar Entonces se va a seleccionar el tipo de células que las mismas pueden infectar o como decíamos anteriormente no cualquier virus infecta cualquier célula Y entonces se Una vez que se realiza la infección de las mismas se incuba por un periodo de tiempo dependiendo también del tipo viral Y entonces por microscopio óptico lo que se puede observar es si hay o no algún cambio morfológico en esas células acá no estamos viendo eh presencia de partículas virales sino que estamos viendo el efecto que las partículas virales producen en las células por ejemplo en la imagen vemos células e sin infectar eh a la izquierda y células infectadas con el virus respiratorio sincicial y la característica que tienen el virus respiratorio sincicial es que si hay en esa muestra hay partículas e de virales de ese virus y que son viables es decir es una muestra con virus infectivo va a ocasionar la fusión de las células lo que se conocen como sincos que son células gigantes sí que están fusionadas y que indica la Flecha roja y que es característico de la infección por rcb en la derecha vemos por ejemplo células infectadas con adenovirus que están teñidas y las mismas Se caracterizan por cuando están infectadas con adenovirus pueden generar una especie de de racmo sí de de red que las dispersa y ya no tenemos una una capa homogénea de células sino que vemos esos huequitos característicos eh la microscopía óptica era es decir lo que es el aislamiento viral era muy utilizado hasta hace unos años considerado uno de los métodos eh principales para la identificación viral sin embargo es una metodología bastante eem engorrosa lleva tiempo eh es bastante compleja requiere personal entrenado y no todos los virus e son Sencillamente aislados en cultivos celulares y además no todos los virus producen estos efectos característicos que uno cuando lo ve pueda digamos decir es producido por este virus en particular hay algunos casos donde son simplemente efectos inespecíficos para lo cual entonces ha quedado un poco en desuso y se utiliza mayormente lo que es la investigación y ha sido un poco desplazado por otras metodologías que viamos como por ejemplo las metodologías moleculares y en las figuras de abajo vemos entonces e sí ahí sí vemos partículas virales de forma directa por microscopía electrónica acá sí lo que estamos viendo son las partículas virales en una muestra bueno Muchas gracias