Composición química de los virus
El ADN o ARN puede ser lineal o circular, monocatenario o bicatenario. El ARN se puede segmentar o no segmentar, y el ARN monocatenario se puede dividir en hebras positivas y negativas.
Entre los virus vegetales de ARN segmentados, es común que varios fragmentos de ARN de un mismo virus se introduzcan en la cápside para formar partículas de diferentes tamaños. Algunos se dividen en dos tipos de partículas, como el mosaico del caupí. virus Está empaquetado en tres tipos de partículas, como el virus del mosaico del pepino y el virus del mosaico del bromo.
A través de métodos genéticos y bioquímicos se han determinado los mapas genéticos de algunos virus. para MS2 y φ χ 174 fago. Se han determinado las secuencias de nucleótidos del virus del mosaico de la coliflor, del virus SV40 y del virus de la hepatitis B.
①Los principales componentes de los virus proteicos se pueden dividir en proteínas de la cápside, proteínas de membrana, glicoproteínas y enzimas endógenas según sus funciones.
La proteína de la cápside envuelve el ácido nucleico formando una capa protectora. Los virus simples tienen solo una proteína de la cápside, mientras que las cápsides más complejas, como los adenovirus, están compuestas de hexones, pentones y fibras. En los virus con envoltura, como el virus de la gripe y el virus de la estomatitis vesicular, la proteína de la membrana está unida, por un lado, a la capa lipídica exterior y, por otro, a la nucleocápside interior, que desempeña un papel en el mantenimiento de la estructura interna y externa del virus. Las glicoproteínas se encuentran en la superficie de la envoltura y algunas forman protuberancias, como la hemaglutinina del virus de la influenza, que pueden unirse a los receptores de la membrana celular. Aunque los virus no tienen un sistema enzimático completo, a menudo contienen algunas enzimas especiales, como la neuraminidasa del virus de la influenza y la lisozima de los bacteriófagos. Además, las partículas de virus de Reoviridae, Rhabdoviridae, Orthomyxoviridae y Paramyxoviridae contienen ARN polimerasa, y Retroviridae contiene transcriptasa inversa, todas las cuales están relacionadas con la replicación de ácidos nucleicos. Se han determinado las secuencias completas de aminoácidos de más de una docena de proteínas virales.
② Los lípidos existen en la envoltura, que brota de la membrana plasmática o de la membrana nuclear cuando el virus madura, por lo que los lípidos virales suelen tener las características de los lípidos de la célula huésped. La alteración de los lípidos encapsulados mediante disolventes orgánicos o detergentes puede provocar la ruptura de partículas virales.
③ Además de las pentosas de los ácidos nucleicos, la envoltura del virus también contiene polisacáridos que se combinan con proteínas o lípidos.
Micrografías electrónicas y patrones estructurales del virus del mosaico del tabaco, virus de la influenza y fagos de Bacillus subtilis (ver virus de plantas, virus Orthomyxoviridae y virus bacterianos).
Replicación
La replicación del virus se refiere al proceso completo desde la invasión de partículas virales a las células huésped hasta la liberación celular final de las partículas virales de la progenie, incluida la adsorción, la entrada y el descubrimiento, la etapa viral temprana. expresión génica, replicación de ácidos nucleicos, expresión tardía, ensamblaje y liberación de genes. Los detalles de cada paso varían de un virus a otro.
Adsorción y entrada
El fago T4 primero utiliza el filamento de su cola para unirse al receptor de superficie de E. coli, y luego la vaina de la cola se contrae y el eje de la cola expuesto penetra el exterior. pared de la bacteria y lo almacena en la cabeza. Se inyecta ADN en la bacteria. Los virus animales también se unen primero a los receptores celulares y luego ingresan a través de los fagocitos, o la envoltura viral se fusiona con la membrana plasmática y luego ingresa a la nucleocápside. Los virus vegetales invaden a través de heridas o se inyectan directamente a través de insectos vectores. En circunstancias normales, los virus necesitan estar sin cubierta, es decir, el ácido nucleico liberado por la proteína externa se elimina antes de que puedan pasar al siguiente paso de replicación.
Expresión genética
La información genética contenida en su ácido nucleico se transcribe en ácido ribonucleico mensajero (ARNm) y luego se traduce en proteína. En términos generales, la expresión genética temprana se denomina anterior a la replicación del ácido nucleico, y algunas proteínas producidas tempranamente pueden inhibir la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos celulares. Una vez que comienza la replicación del ácido nucleico, se denomina expresión genética tardía y las proteínas tardías producidas son principalmente proteínas estructurales de partículas virales. Tanto las proteínas tempranas como las tardías incluyen proteínas que desempeñan funciones reguladoras en la replicación viral.
Transferencia
Según el tipo de ácido nucleico viral, * * * hay seis formas: los virus con ADN bicatenario (dsDNA), como el SV40, se transcriben en el de la misma manera que las células huésped; los virus que contienen ADN monocatenario (ADNss), como Pidonaviridae, necesitan pasar por una etapa bicatenaria antes de poder transcribir ARNm. Los virus que contienen ARN monocatenario de sentido positivo (ARN ss), como el poliovirus, el virus del mosaico del tabaco, el fago Qβ, etc., pueden utilizar directamente su ARN como mensajero para sintetizar sus proteínas codificadas a través de la maquinaria de síntesis de proteínas del huésped. Los virus que contienen ARN monocatenario de cadena negativa (ARNss), como el virus de la estomatitis vesicular, el virus de la gripe, etc., deben transcribirse en una cadena positiva complementaria como su ARNm, mientras que los retrovirus que contienen ARNss, como el de pollo. Los virus tumorales, los virus de la leucemia, etc., deben transcribirse en ADNds y luego en ARNm durante el proceso de expresión, mientras que los reovirus que contienen ARNss transcriben la misma cadena positiva de ARNm que la doble cadena original de manera conservadora.
Algunos virus (como el adenovirus y el SV40) tienen genes discontinuos, incluidos exones e intrones. Hay un proceso de empalme después de la transcripción. Sólo cuando se cortan los intrones y se conectan los exones se puede realizar la función del ARNm. El ARNm de la mayoría de los virus también requiere otros procesamientos, como agregar una estructura de "tapa" al extremo 5' y poliadenilato al extremo 3'.
Las fuentes de enzimas necesarias para la transcripción de genes virales también son diferentes. Por ejemplo, la familia de virus de ADN pequeños y la familia de virus de vesícula de leche dependen de la ARN polimerasa dependiente de ADN, y ambos utilizan las enzimas originales del huésped. La ARN polimerasa dependiente de ARN requerida por Rhabdoviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae y Reoviridae, y la transcriptasa inversa requerida por Retroviridae son transportadas por las partículas del virus.
Traducción
Los diferentes virus traducen el ARNm de diferentes maneras. En general, la traducción de fagos es policistrónica. Por ejemplo, hay tres cistrones (unidades funcionales genéticas codificadas por una única cadena peptídica) en el ARN de Qβ, que pueden traducir de forma independiente tres polipéptidos a lo largo de 1 ARNm. La traducción de los virus animales es monocistrónica, es decir, sus genomas se transcriben en diferentes ARNm, cada uno de los cuales se traduce en un polipéptido. Los virus con genoma segmentado, como los virus de la influenza y los reovirus, tienen un cistrón por segmento de ARN, al igual que los virus de plantas con genomas multisegmentados. El ARNm del poliovirus se traduce primero en un péptido grande con un peso molecular de 200.000 y luego se divide en proteínas de la cápsida y enzimas.
Algunos virus, como el φχ174, el fago Qβ y el SV40, tienen superposición genética, es decir, una misma secuencia de nucleótidos puede expresar más de una proteína en función de diferentes posiciones de lectura. Esta es una forma que tiene un virus de hacer un uso económico de su información genética limitada.
Replicación de ácidos nucleicos
Los virus de ADN replican el ADN según el método clásico de emparejamiento de bases de Watson-Crick. Se requieren endonucleasas y ligasas para replicar el ADN circular del virus del papiloma en un patrón de "círculo rodante". La replicación del ARN viral adopta un método semiconservador, es decir, utilizando el ARN viral (ARNv) como plantilla, se transcriben varias cadenas complementarias (ARNc) simultáneamente. Después de transcribir y aislar el ARNc, se transcribe un nuevo ARNv de la misma manera. Por lo tanto, es posible identificar "intermedios de replicación" en células infectadas que tienen una estructura parcialmente bicatenaria y arrastran múltiples "colas" monocatenarias (las cadenas complementarias se sintetizan) de longitudes variables.
Las fuentes de enzimas necesarias para la replicación del ácido nucleico viral también son diferentes. Todas las enzimas necesarias para la síntesis de ADN de SV40 se derivan del huésped. Una subunidad de la ARN polimerasa requerida por los fagos Qβ que contienen ARN, la familia de los picornavirus y los virus vegetales que contienen ARN monocatenario puede estar codificada por un gen viral, mientras que las otras subunidades derivan del huésped. Las enzimas necesarias para la replicación del ADN del herpesvirus están parcialmente codificadas por el virus, como la ADN polimerasa y la timidina quinasa, y posiblemente la ribonucleótido reductasa. Los poxvirus son los más independientes e incluso pueden replicar el ADN en células enucleadas. Sus genomas codifican al menos 75 proteínas, incluidas la ADN polimerasa, la timidina quinasa, las desoxirribonucleasas y las polinucleótidos ligasas.
Ensamblaje y liberación
El ácido nucleico viral y las proteínas estructurales se replican por separado y luego se ensamblan en partículas virales completas. El método de ensamblaje más simple (como el virus del mosaico del tabaco) es que el ácido nucleico y la proteína de la cápside se reconocen entre sí, y las subunidades de la cápside se reúnen alrededor del ARN de cierta manera, sin necesidad de enzimas ni sistemas de regeneración de energía. Muchas partículas de virus icosaédricos primero ensamblan cápsides y luego cargan ácidos nucleicos. Después de que el virus envuelto forma un núcleo en la célula, se mueve a la parte inferior de la membrana nuclear o membrana plasmática modificada por el virus y libera partículas virales mediante gemación. El fago T4 se ensambla primero con cabezas, colas y colas, y finalmente se ensambla en partículas virales completas, que son liberadas por la lisis de bacterias. Algunos pasos requieren la acción de enzimas.
Tipos de infección y respuesta del huésped a nivel celular
Se ha descubierto que las infecciones por fagos se pueden dividir en líticas y lisogénicas. Tomemos como ejemplo el fago lambda de E. coli. Después del ciclo de replicación descrito anteriormente, la infección lítica produce una gran cantidad de partículas de virus descendientes y lisa las bacterias. En la infección lisogénica, el ADN del fago se circulariza y se integra en sitios específicos del ADN de E. coli y pasa a la progenie de la bacteria a medida que ésta se divide. Las bacterias no se lisan ni producen partículas de virus de la progenie. El estado nutricional, la luz ultravioleta o los agentes químicos pueden convertir las infecciones de fuentes solubles en lisis. Los virus de ADN animal, como el SV40, el adenovirus y el herpesvirus, infectan células sensibles (llamadas células permisivas) para formar infecciones líticas e infectan células menos sensibles (llamadas células no permisivas) para formar infecciones transformadoras. La infección por conversión es similar a la infección lisogénica. El ADN viral o sus fragmentos se integran en el cromosoma celular y pasan a las células de la progenie a medida que las células se dividen, expresando parte de sus genes (generalmente genes tempranos), pero sin producir partículas de virus de la progenie. Las células no mueren, sino que se transforman en células tumorales. , que puede ser ilimitado. Pásalo. Por otro lado, los virus tumorales de ARN (como los virus de tumores de pollo) primero deben transcribir de forma inversa su ARN en ADNds e integrarlo en el cromosoma de la célula antes de que puedan replicarse. Por lo tanto, este método de infección es único. , pero también produce una gran cantidad de partículas de virus.
Existen cuatro tipos de respuestas de la célula huésped a la infección viral: sin respuesta obvia, muerte celular, muerte celular después de la proliferación y transformación celular. Por ejemplo, el paramixovirus SV5 produce grandes cantidades de virus en cultivos celulares sin provocar una reacción evidente. Cuando la mayoría de los virus infectan células sensibles, inhiben la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas, lo que provoca la muerte celular. Cuando se infectan con poxvirus, las células se estimulan para que se dividan varias veces y luego mueran, lo que provoca lesiones de acné. Los virus de ADN y los virus tumorales de ARN provocan transformación celular.
Después de que algunos virus animales infectan las células huésped, forman inclusiones con características de tinción especiales en el núcleo o citoplasma, llamadas cuerpos de inclusión, como inclusiones intracitoplasmáticas de poxvirus e inclusiones intracitoplasmáticas de virus del herpes, etc. Algunos de estos cuerpos de inclusión están compuestos de partículas virales maduras o inmaduras, algunos son productos de reacción de la célula huésped y otros son una mezcla de ambos. Algunas partículas de virus de insectos están incrustadas en una matriz proteica para formar cuerpos de inclusión, como los virus de la poliedrosis nuclear.
Otra respuesta de las células de los vertebrados infectadas por virus es la producción de interferones. El interferón es una proteína codificada por células animales y su gen suele inactivarse y activarse después de una infección viral o la inducción de ARN bicatenario. Los interferones tienen efectos antivirales de amplio espectro pero no actúan directamente sobre los virus. Su mecanismo de acción consiste en activar tres enzimas con efectos antivirales uniéndose a la membrana celular y bloqueando la traducción del ARNm viral. El interferón desempeña un papel determinado en la prevención de la propagación viral y la recuperación de la enfermedad, y puede convertirse en un fármaco antiviral.
Tipos de infección y respuesta del huésped a nivel del organismo
Después de que los animales y plantas superiores se infectan con virus, pueden manifestarse como una infección abierta y una infección persistente, y los virus animales también pueden manifestarse. como infección latente. La infección latente no presenta síntomas clínicos, mientras que la infección manifiesta es una enfermedad clínica; en la infección persistente, el virus existe en el cuerpo durante mucho tiempo; Las infecciones persistentes por virus animales se pueden dividir en tres categorías: infección latente, infección crónica e infección a largo plazo.
La infección latente, como el herpes, suele ser asintomática y no se puede detectar, pero debido a la estimulación por factores internos y externos, el virus aparece cuando recae. La infección crónica, como la hepatitis B, puede tener síntomas o no, pero el virus; se puede encontrar infección a largo plazo se limita a unos pocos virus. Por ejemplo, se puede encontrar Maedi-visna (una infección retroviral) en ovejas, el período de incubación y el curso de la enfermedad son muy largos y la enfermedad progresa hasta la muerte; .
Los animales superiores pueden desarrollar respuestas inmunes específicas a infecciones virales. La respuesta inmune se puede dividir en inmunidad humoral e inmunidad celular. La inmunidad humoral se manifiesta por anticuerpos producidos por las células B, incluidos los anticuerpos neutralizantes que pueden inactivar virus específicamente. Los anticuerpos neutralizantes desempeñan un papel destacado en la prevención de la reinfección. La principal manifestación de la inmunidad celular es que los linfocitos T reconocen los antígenos virales y reaccionan, desempeñando un papel principal en la eliminación de virus y células infectadas por virus.
Las células vegetales suelen ser alérgicas a los virus y las células mueren rápidamente, formando puntos muertos y la replicación de los virus también está restringida. Otra respuesta es la producción de un factor antiviral muy similar al interferón y que protege las células no infectadas.
Por ejemplo: enterovirus EV71.
Según los expertos, el enterovirus EV71 es un tipo de enterovirus humano, denominado EV71, comúnmente conocido como enfermedad de manos, pies y boca. Puede presentarse durante todo el año, generalmente de abril a septiembre, principalmente durante todo el año. contacto cercano Se transmite a través de manos, toallas, pañuelos, vasos dentales, juguetes, vajillas, utensilios para leche, ropa de cama, ropa interior, etc. contaminados con saliva, líquido de herpes y heces. La enfermedad se presenta principalmente en niños, especialmente en bebés y niños pequeños menores de 3 años. Algunos casos son graves y pueden provocar la muerte.
Después de que los niños se infectan con el enterovirus EV71, a menudo comienzan con fiebre, generalmente alrededor de 38°C. La fiebre también puede provocar sarpullido en la boca, manos, pies y nalgas, o herpes en la mucosa oral.
Algunos pacientes desarrollan síntomas parecidos a los del resfriado, como tos, desde el principio. La erupción comienza a aparecer 1 o 2 días después de que aparece la fiebre, generalmente en las palmas y plantas de los pies y, a veces, en las nalgas. Algunos niños no tienen fiebre y sólo desarrollan sarpullido en las manos, pies y nalgas o angina herpética, y la afección es leve. A la mayoría de los niños les baja la temperatura, el sarpullido desaparece y se recuperan en una semana.
Los expertos del Centro Chino para el Control y la Prevención de Enfermedades dijeron que si se descubre que los niños tienen fiebre, sarpullido y otros síntomas, deben acudir a un hospital regular lo antes posible. Los niños deben dejar de ir a guarderías y escuelas cuando están enfermos para evitar contagiar a otros y prevenir otras enfermedades.
Los expertos destacan que las familias con niños deben utilizar jabón y 84 desinfectantes para desinfectar artículos de primera necesidad, juguetes y pañales, y hervir y desinfectar los utensilios y vajillas para la leche. Las heces y otros excrementos de los niños se pueden desinfectar con desinfectantes o blanqueadores en polvo; exponer la ropa al sol y mantener la ventilación interior.
La primavera y el verano son las estaciones propensas a las infecciones por enterovirus. Presta atención a la higiene ambiental, la higiene alimentaria y la higiene personal. No beba agua cruda, no coma alimentos crudos o fríos, lávese las manos antes de las comidas y después de ir al baño y mantenga la circulación del aire interior. Trate de no llevar a su bebé a lugares concurridos. Las madres que amamantan deben bañarse y cambiarse de ropa con frecuencia y lavarse los pezones antes de amamantar.
En guarderías, escuelas primarias y otros lugares donde los niños viven y estudian juntos, los expertos recomiendan realizar un examen físico por la mañana. Si se descubre que un niño tiene fiebre o sarpullido, los padres deben pedirle inmediatamente que lo lleve al hospital e informe al departamento correspondiente. Si se encuentra un niño con fiebre o sarpullido, se deben desinfectar inmediatamente juguetes, ropa de cama, mesas y sillas al mismo tiempo, se deben desinfectar comedores, baños, aulas, etc.