Clasificación, estructura y replicación de los virus

Presentación del tema: "Clasificación, estructura y replicación de los virus"— Transcripción de la presentación:

1 Clasificación, estructura y replicación de los virus
M. Paz Microbiología II-2011

2 Virus Constan de un ácido nucleico (ADN o ARN) asociado con proteínas codificado por el ácido nucleico. Pueden tener una membrana de doble capa lipídica (envoltura) adquirida de la célula hospedera. DEPENDENCIA DE LA CÉLULA HOSPEDERA

3 Muchos virus codifican unas cuantas proteínas estructurales.
Proteínas que construyen la partícula viral madura (virión) Enzima que participa en la replicación del genoma viral. Otros virus pueden codificar muchas proteínas más, de las cuales la mayoría no finalizan en el virus maduro sino participan de algún modo en la replicación viral.

4 Factores que afecta el rango de hospederos
Que el virus ingrese en la célula hospedera Si el virus penetra, que la maquinaria celular apropiada para la replicación viral esté disponible. Si el virus puede replicarse, que el virus infeccioso pueda salir de la célula y diseminar la infección.

5 Estructura viral Distintos tamaños Nucleocápside
Genoma viral (ADN o ARN) + cápside (cubierta proteica protectora) Simetría Icosahédrica Helicoidal Compleja Envoltura (gemación de la membrana celular de la célula huésped) Membrana plasmática Aparato de Golgi Membrana nuclear

6 FORMAS ESTRUCTURALES BÁSICAS DE LOS VIRUS EN LA NATURALEZA
Icosahédrica desnuda: poliovirus, adenovirus, virushepatitis A Helicoidal desnuda: virus del mosaico del tabaco (no se conocen virus humanos con esta estructura) Icosahédrica con envoltura: herpes virus, virus de la fiebre amarilla, virus de rubeola Helicoidal con envoltura: virus de la rabia, virus de influenza, parainfluenza, paperas, sarampión Compleja: poxvirus

7 Simetría icosahédrica
Veinte caras idénticas y simetría rotacional (5:3:2) La cubierta de la cápside está formada de subunidades repetidas de proteína viral (puede ser una o varias clases de subunidades de acuerdo al virus)

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9 Simetría helicoidal Subunidades proteicas que interactúan unas con otras y con el ácido nucleico para formar una estructura como de resorte. En los virus con envoltura y simetría helicoideal (influenza o rabia), la cápside es más flexible y más larga (parece un cordón de teléfono)

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11 Simetría compleja Estructuras regulares, pero la naturaleza de la simetría no es completamente clara. Ejemplo: poxviruses

12 Clasificación Genoma Estructura del virión

13 Algunos Virus de Interés (ADN)
PARVOVIRIDAE  Parvovirus B19 HEPADNAVIRIDAE Virus Hepatitis B PAPILLOMAVIRIDAE Verrugas Antes papovavirus POLYOMAVIRIDAE SV40     ADENOVIRIDAE  HERPESVIRIDAE Herpes simplex 1 y 2 Varicella zoster virus Virus Epstein POXVIRIDAE Vaccinia, sarampión, viruela

14 Grupos de virus Grupo 1 (virus ARN de polaridad positiva):
ARN de una cadena que es ARNm Inmediatamente traducido en proteína viral Grupo 2 (virus ARN de polaridad negativa):  ARN viral es transcrito a su cadena complementaria para obtener el ARNm . Enzima: transcriptasa (ARN polimerasa ARN dependiente) Grupo 3 (virus ARN de polaridad ambos sentidos):  polaridad mixta. Grupo 4 (virus ARN de doble cadena):  El ARNm es transcripto a partir de la cadena negativa del genoma por una ARN polimerasa ARN dependiente. Grupo 5 (Retroviridae):  El virión tiene asociada una ADN polimerasa ARN dependiente (transcriptasa reversa) Grupo 6 (virus ADN de doble cadena):  ADN viral es transcripto a ARNm por una ARN polimerasa ADN. Grupo 7 (virus ADN de cadena simple): El ADN viral monocatenario es convertido en bicatenario a partir del cual se transcriben luego los ARNm virales utilizando la ARN polimerasa celular.

15 Virus ADN

16 Algunos Virus de Interés (ARN)
FLAVIVIRIDAE       Dengue, Fiebre amarilla. CORONAVIRIDAE  Virus del resfriado común RETROVIRIDAE VIH PICORNAVIRIDAE Enterovirus, rinovirus, virus coxsackie, poliovirus, hepatitis A CALICIVIRIDAE  partícula Norwalk TOGAVIRIDAE Gén. Alfavirus: virus de encefalitis equina, Gén. Rubrivirus genus: rubeola

17 Algunos virus de interés
BUNYAVIRIDAE Más de 86 miembros Mayoría transmitidos por vectores ARENAVIRIDAE  FILOVIRIDAE  Marburg, Ebola. RHABDOVIRIDAE  Rabia, Virus Mokola PARAMYXOVIRIDAE Virus Newcastle, parainfluenza, paperas, sarampión. VSR ORTHOMYXOVIRIDAE Influenza A y B

18 Virus ARN de doble hebra
REOVIRIDAE  rotavirus y orbivirus. Gastroenteritis Fiebre del Colorado Tienen los genomas segmentados

19 Virus ARN

20 INFECCIÓN VIRAL CARACTERÍSTICAS

21 Infección viral Depende del tropismo (preferencia) tisular
Un mismo virus puede provocar distintas enfermedades

22 Replicación viral: eventos
ADSORCIÓN Primer paso, vía interacción iónica La proteína reconoce receptores específicos en la célula (proteína, carbohidrato o lípido) PENETRACIÓN (según la naturaleza del virus) Virus con envoltura Fusión con la membrana plasmática y el virión es liberado al citoplasma de la célula rápidamente Endosomas en la superficie celular.

23 Replicación viral: eventos
PENETRACIÓN Virus sin envoltura Cruzan la membrana plasmática directamente Endosomas que son destruidos en el interior de la célula PÉRDIDA DE LA ENVOLTURA Para que se de la replicación, el ácido nucleico debe estar suficientemente descubierto. Si no se descubre se inicia la fase de ECLIPSE. SÍNTESIS DE ACIDO NUCLEICO Y PROTEÍNA VIRAL

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26 Replicación viral: eventos
ENSAMBLE/MADURACIÓN Nuevas partículas virales son ensambladas Etapa de maduración LIBERACIÓN Los virus pueden ser liberados por lisis celular Mediante una gemación que no mata a la célula. No todas las partículas liberadas son infecciosas.

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28 Replicación viral (ADN)
El virus necesita producir mRNAs que sea traducido a proteína por la maquinaria de la célula infectada El virus necesita replicar su genoma

29 Enfermedad viral Las manifestaciones de enfermedad viral son consecuencia de: Muerte celular inducida por el virus Cambios en la antigenicidad Respuesta del hospedero a la presencia del virus

30 Citopatogenia Fracaso de la infección (infección abortiva).
Muerte celular (infección Iítica). Infección sin destrucción celular (persistente) Crónicas Latentes Recurrentes Transformadoras (inmortalizadoras)

31 Mecanismos de patogenia viral

32 Métodos de estudio Cultivo en células Animal vivo Embrión de pollo
Cultivo de células o de tejidos (in vitro)

33 Ensayos Recuento de viriones Serología
Hemaglutinación (ej (Virus de la influenza)

34 Infecciones Agudas Infección productiva de duración relativamente corta Virus desnudos usualmente causan lisis celular, mientras que los que tienen envoltura, no. Síntomas son debidos al daño tisular localizado o diseminado Los mecanismos de defensa del hospedero gradualmente eliminan al virus

35 Paperas, Sarampión, Influenza y Polio
Measles is a viral infection with an incubation period of 8-14 days. It is uncommon in the first year of life. Starts with running nose, reddened watery eyes, cough and rising temperature. White (Koplik) spots appear on inside of cheeks on 3rd-4th day. A blotchy red rash starts behind ears and spreads to face and body. Measles is a potentially serious illness, which can include high fever, and complications such as eye and middle ear infection, deafness, croup, pneumonia and, more rarely, brain damage. Call the doctor. Keep child cool. Give plenty of drinks, and a prescribed dose of paracetamol to reduce fever. Call doctor again if further symptoms develop. Poliomyelitis and its symptoms: Poliomyelitis (polio) is a highly infectious disease caused by a virus. It invades the nervous system, and can cause total paralysis in a matter of hours. The virus enters the body through the mouth and multiplies in the intestine. Initial symptoms are fever, fatigue, headache, vomiting, stiffness in the neck and pain in the limbs. One in 200 infections leads to irreversible paralysis (usually in the legs). Among those paralysed, 5%–10% die when their breathing muscles become immobilized. Persons at risk of polio: Polio mainly affects children under five years of age. In 1988, the forty-first World Health Assembly, consisting then of delegates from 166 Member States, launched a global initiative to eradicate polio by the end of the year This followed the certification of the eradication of smallpox in 1980, progress during the 1980s towards elimination of the poliovirus in the Americas, and Rotary International’s commitment to raise funds to protect all children from the disease. Progress: Overall, in the 15 years since the Global Polio Eradication Initiative was launched, the number of cases has fallen by over 99%, from an estimated more than cases in 1988 to 1919 reported cases in 2002 (as of 16 April 2003). In the same time period, the number of polio-infected countries was reduced from 125 to 7. In 1994, the World Health Organization (WHO) Region of the Americas (36 countries) was certified polio-free, followed by the WHO Western Pacific Region (37 countries and areas including China) in 2000 and the WHO European Region (51 countries) in June Widely endemic on five continents in 1988, polio is now found only in parts of Africa and south Asia. Progress from 2001 to 2002 includes a reduction in polio-endemic countries from ten to seven. Over 500 million children were immunized in 93 countries during 266 supplementary immunization activities (SIAs). Globally, polio surveillance improved in 2002, as reflected in an increase in acute flaccid paralysis (AFP) rates from 1.6 in 2001 to 1.9 in 2002, representing even better detection of AFP cases. Despite these achievements, the Polio Eradication Initiative faced an increase in global cases in 2002 over In 2002, 1919 cases were reported (as of 16 April 2003), compared to 483 in This increase can be attributed to an epidemic in India, and a further increase in cases in Nigeria.

36 Curso de la infección viral aguda

37 HEV Hepatitis caused by HEV is clinically indistinguishable from hepatitis A disease. Symptoms include malaise, anorexia, abdominal pain, arthralgia, and fever. The infective dose is not known. The incubation period for hepatitis E varies from 2 to 9 weeks. The disease usually is mild and resolves in 2 weeks, leaving no sequelae. The fatality rate is 0.1-1% except in pregnant women. This group is reported to have a fatality rate approaching 20%.

38 Ciclo reproductivo Adhesión Penetración Pérdida de la envoltura
Replicación de ADN y proteína Maduración de las partículas virales Lisis celular Diseminación y transmisión

39 Estrategia de transcripción

40 Mecanismos de liberación
Efecto citopático: Cambios degenerativos en la célula. Gemación: de la membrana plasmática (más común) o del aparato de Golgi. Puede o no matar a la célula.

41 Infecciones persistentes
Virus presentes continuamente en el cuerpo. Es liberado por gemación. Pueden o no causar enfermedad. El portador puede diseminar la enfermedad Cuatro categorías: Complicaciones tardías de infecciones agudas Infecciones latentes Infecciones crónicas Infecciones lentas

42 Infecciones latentes Infección aguda  período sin síntomas  reactivación de la enfermedad Síntomas de reactivación pueden ser diferentes de la enfermedad original No hay partículas virales medibles durante el período asintomático Ejemplos: HSV-1 y HSV-2; varicela

43 Varicela Erupción en forma de vesículas en la piel y mucosas.
Aparecen en tronco y cara y se diseminan a otros sitios.

44 Herpes Zoster Aprox 20 % de las personas que tuvieron varicela desarrollarán zoster en un momento de su vida. Usualmente sólo ocurre una vez. Post-herpetic neuralgia is constant pain or periods of pain that can continue after the skin has healed. It can last for months or even years and is more common in older people. The use of medication in the early stages of the zoster may help prevent this complication. Since shingles occurs in an area of the skin that is supplied by sensory fibers of a single nerve--called a dermatome--the rash usually appears in a well-defined band on one side of the body, typically the torso; or on one side of the face, around the nose and eyes. (Shingles' peculiar name derives from the Latin cingulum, which means girdle or belt.) If a diagnosis is in doubt, lab tests can confirm the presence of the virus.

45 “Shingles” viene del latín cingulum que quiere decir faja o cinturón.
Ocurre en un área de la piel con abundantes fibras sensoriales de un sólo nervio –dermatomo La erupción es una banda bien definida en un lado del cuerpo o de la cara

46 Infecciones crónicas Virus puede demostrarse todo el tiempo
La enfermedad puede o no estar presente por períodos extensos o mostrarse más tarde (portadores)

47 Infecciones lentas Aumento gradual del agente infeccioso en un largo período – a menudo sin síntomas aparentes por largo tiempo (fase preclínica) Usualmente progreso lentamente a enf. letal Ejemplos VIH Lentivirus priones

48 Tumores virales Benignos Malignos  cáncer, metástasis
Proto-oncogenes y oncogenes son genes reguladores Propiedades de células normales y transformadas Sólo 15% de los tumores humanos son virales Ejemplos: Sarcoma de Kaposi (herpes virus) Carcinoma de células escamosas (HPV) Carcinoma hepatocelular (VHB y VHC)

49 Sarcoma de Kaposi Lesiones púrpura de un cáncer de piel

50 Otros agentes infecciosos: Priones
proteinaceous infectious particles Resisten a la inactivación por procesos que modifican los ácidos nucleicos Encefalopatías espongiformes Apariencia del cerebro post mortem Vacuolas grandes en la corteza y el cerebelo Enfermedades humanas causadas por priones: CJD: Enf. de Creutzfeld-Jacob Enf. de las vacas locas GSS: Síndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker Kuru The incidence of sporadic CJD is about 1 per million per year. GSS occurs at about 2% of the rate of CJD. Kuru is the condition which first brought prion diseases to prominence in the 1950s. Found in geographically isolated tribes in the Fore highlands of New Guinea. Established that ingesting brain tissue of dead relatives for religious reasons was likely to be the route of transmission. They ground up the brain into a pale grey soup, heated it and ate it. Clinically, the disease resembles CJD. Other tribes in the vicinity with same religious habit did not develop the disease. It is speculated that at some point in the past a tribe member developed CJD, and as brain tissue is highly infectious this allowed the disease to spread. Afflicted tribes were encouraged not to ingest brain tissue and the incidence of disease rapidly declined and is now almost unknown. Prions are proteins that are found in the brains of both normal and afflicted individuals.  Prion proteins are found in two forms, the wild type form (PrPc) and the mutant form (PrPsc).  Even after much research the actual function of these proteins still remains a mystery.  Yet, prions (proteinaceous infectious particles), have been linked to many diseases.  The origins of these diseases were previously an enigma; the sources could be linked to neither a bacterial agent nor a viral agent.  Via some creative thinking by a man named Stanley B. Prusiner, the prion idea was hypothesized.