VIRUS. PERCY ZAPATA MENDO.
Virus
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INTRODUCCIÓN
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Virus (en latín, ‘veneno’),
entidades orgánicas compuestas tan sólo de material genético, rodeado por una
envuelta o envoltura protectora. El término virus se utilizó en la
última década del siglo XIX para describir a los agentes causantes de
enfermedades más pequeños que las bacterias. Carecen de vida independiente,
pero se pueden replicar en el interior de las células vivas, perjudicando en
muchos casos a su huésped en este proceso. Los cientos de virus conocidos son
causa de muchas enfermedades distintas en los seres humanos, animales,
bacterias y plantas.
La existencia de los virus
se estableció en 1892, cuando el científico ruso Dmitri I. Ivanovsky descubrió
unas partículas microscópicas, conocidas más tarde como el virus del mosaico
del tabaco. En 1898 el botánico holandés Martinus W. Beijerinck denominó virus
a estas partículas infecciosas. Pocos años más tarde, se descubrieron virus que
crecían en bacterias, a los que se denominó bacteriófagos. En 1935, el
bioquímico estadounidense Wendell Meredith Stanley cristalizó el virus del
mosaico del tabaco, demostrando que estaba compuesto sólo del material genético
llamado ácido ribonucleico (ARN) y de una envoltura proteica. En la década de
1940 el desarrollo del microscopio electrónico posibilitó la visualización de
los virus por primera vez. Años después, el desarrollo de centrífugas de alta velocidad
permitió concentrarlos y purificarlos. El estudio de los virus animales alcanzó
su culminación en la década de 1950, con el desarrollo de los métodos del
cultivo de células, soporte de la replicación viral en el laboratorio. Después,
se descubrieron numerosos virus, la mayoría de los cuales fueron analizados en
las décadas de 1960 y 1970, con el fin de determinar sus características
físicas y químicas.
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CARACTERÍSTICAS
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Los virus son parásitos
intracelulares submicroscópicos, compuestos por ARN o por ácido
desoxirribonucleico (ADN) —nunca ambos— y una capa protectora de proteína o de
proteína combinada con componentes lipídicos o glúcidos. En general, el ácido
nucleico es una molécula única de hélice simple o doble; sin embargo, ciertos
virus tienen el material genético segmentado en dos o más partes. La cubierta
externa de proteína se llama cápsida, y las subunidades que la componen,
capsómeros. Se denomina nucleocápsida al conjunto de todos los elementos
anteriores. Algunos virus poseen una envuelta adicional que suelen adquirir
cuando la nucleocápsida sale de la célula huésped. La partícula viral completa
se llama virión. Los virus son parásitos intracelulares obligados, es decir:
sólo se replican en células con metabolismo activo, y fuera de ellas se reducen
a macromoléculas inertes.
El tamaño y forma de los
virus son muy variables. Hay dos grupos estructurales básicos: isométricos, con
forma de varilla o alargados, y virus complejos, con cabeza y cola (como
algunos bacteriófagos). Los virus más pequeños son icosaédricos (polígonos de
20 lados) que miden entre 18 y 20 nanómetros de ancho (1 nanómetro = 1
millonésima parte de 1 milímetro). Los de mayor tamaño son los alargados;
algunos miden varios micrómetros de longitud, pero no suelen medir más de 100
nanómetros de ancho. Así, los virus más largos tienen una anchura que está por
debajo de los límites de resolución del microscopio óptico, utilizado para
estudiar bacterias y otros microorganismos.
Muchos virus con estructura
helicoidal interna presentan envueltas externas (también llamadas envolturas o
cubiertas) compuestas de lipoproteínas, glicoproteínas, o ambas. Estos virus se
asemejan a esferas, aunque pueden presentar formas variadas, y su tamaño oscila
entre 60 y más de 300 nanómetros de diámetro. Los virus complejos, como algunos
bacteriófagos, tienen cabeza y una cola tubular que se une a la bacteria
huésped. Los poxvirus tienen forma de ladrillo y una composición compleja de
proteínas. Sin embargo, estos últimos tipos de virus son excepciones y la
mayoría tienen una forma simple.
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REPLICACIÓN
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Los virus, al carecer
de las enzimas y precursores metabólicos necesarios para su propia replicación,
tienen que obtenerlos de la célula huésped que infectan. La replicación viral
es un proceso que incluye varias síntesis separadas y el ensamblaje posterior
de todos los componentes, para dar origen a nuevas partículas infecciosas. La
replicación se inicia cuando el virus entra en la célula: las enzimas celulares
eliminan la cubierta y el ADN o ARN viral se pone en contacto con los
ribosomas, dirigiendo la síntesis de proteínas. El ácido nucleico del virus se
autoduplica y, una vez que se sintetizan las subunidades proteicas que
constituyen la cápsida, los componentes se ensamblan dando lugar a nuevos virus.
Una única partícula viral puede originar una progenie de miles. Determinados
virus se liberan destruyendo la célula infectada, y otros, sin embargo, salen
de la célula sin destruirla por un proceso de exocitosis que aprovecha las
propias membranas celulares. En algunos casos las infecciones son
“silenciosas”, es decir, los virus se replican en el interior de la célula sin
causar daño evidente.
Los virus que contienen
ARN son sistemas replicativos únicos, ya que el ARN se autoduplica sin la
intervención del ADN. En algunos casos, el ARN viral funciona como ARN
mensajero (véase Genética), y se replica de forma indirecta utilizando
el sistema ribosomal y los precursores metabólicos de la célula huésped. En
otros, los virus llevan en la cubierta una enzima dependiente de ARN que dirige
el proceso de síntesis. Otros virus de ARN, los retrovirus, pueden producir una
enzima que sintetiza ADN a partir de ARN. El ADN formado actúa entonces como
material genético viral.
Durante la infección,
los bacteriófagos y los virus animales difieren en su interacción con la
superficie de la célula huésped. Por ejemplo, en el ciclo del bacteriófago T7,
que infecta a la bacteria Escherichia coli, no se producen las fases de
adsorción ni de descapsidación. El virus se fija primero a la célula y,
después, inyecta su ADN dentro de ella. Sin embargo, una vez que el ácido
nucleico entra en la célula, los eventos básicos de la replicación viral son
los mismos.
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LOS VIRUS EN LA MEDICINA
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Los virus representan
un reto importante para la ciencia médica en su combate contra las enfermedades
infecciosas. Muchos virus causan enfermedades humanas de gran importancia y
diversidad.
Entre las enfermedades
virales se incluye el resfriado común, que afecta a millones de personas cada
año. Otras enfermedades tienen graves consecuencias. Entre éstas se encuentra
la rabia, las fiebres hemorrágicas, la encefalitis, la poliomielitis y la
fiebre amarilla. Sin embargo, la mayoría de los virus causan enfermedades que
sólo producen un intenso malestar, siempre que al paciente no se le presenten
complicaciones serias. Algunas de éstas son la gripe, el sarampión, las
paperas, la fiebre con calenturas (herpes simple), la varicela, los herpes
(como el herpes zóster), las enfermedades respiratorias, las diarreas agudas,
las verrugas y la hepatitis. Otros agentes virales, como los causantes de la
rubéola (el sarampión alemán) y los citomegalovirus, pueden provocar anomalías
serias o abortos. El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) está causado
por un retrovirus. Se conocen dos retrovirus ligados con ciertos cánceres
humanos (véase HTLV), y se sospecha de algunas formas de papovavirus.
Hay evidencias, cada vez mayores, de virus que podrían estar implicados en
algunos tipos de cáncer, en enfermedades crónicas, como la esclerosis múltiple,
y en otras enfermedades degenerativas.
En la actualidad, se continúan
descubriendo virus responsables de enfermedades humanas importantes. La mayoría
pueden aislarse e identificarse con los actuales métodos de laboratorio, aunque
el proceso suele tardar varios días. Uno de ellos es el rotavirus que causa la
gastroenteritis infantil.
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PROPAGACIÓN
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Los virus se propagan
pasando de una persona a otra, causando así nuevos casos de la enfermedad.
Muchos de ellos, como los responsables de la gripe y el sarampión, se
transmiten por vía respiratoria, debido a su difusión en las gotículas que las
personas infectadas emiten al toser y estornudar. Otros, como los que causan
diarrea, se propagan por la vía oral-fecal. En otros casos, la propagación se
realiza a través de la picadura de insectos, como en el caso de la fiebre
amarilla y de los arbovirus. Las enfermedades virales pueden ser endémicas
(propias de una zona), que afectan a las personas susceptibles, o epidémicas,
que aparecen en grandes oleadas y atacan a gran parte de la población. Un
ejemplo de epidemia es la aparición de la gripe en todo el mundo, casi siempre,
una vez al año.
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TRATAMIENTO
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Los tratamientos que existen
contra las infecciones virales no suelen ser del todo satisfactorios, ya que la
mayoría de las drogas que destruyen los virus también afectan a las células en
las que se reproducen. La alfa-adamantanamina se utiliza en algunos países para
tratar las infecciones respiratorias causadas por la gripe de tipo A, y la
isatin-beta-tiosemicarbazona es efectiva contra la viruela. Ciertas sustancias
análogas a los precursores de los ácidos nucleicos pueden ser útiles contra las
infecciones graves por herpes.
Un agente antiviral prometedor
es el interferón, que es una proteína no tóxica producida por algunas células
animales infectadas con virus y que puede proteger a otros tipos de células
contra tales infecciones. En la actualidad se está estudiando la eficacia de
esta sustancia para combatir el cáncer. Hasta hace poco, estos estudios estaban
limitados por su escasa disponibilidad, pero las nuevas técnicas de clonación
del material genético permiten obtener grandes cantidades de esta proteína. En
unos años se podrá saber si el interferón es realmente eficaz como agente
antiviral.
El único medio efectivo
para prevenir las infecciones virales es la utilización de vacunas. La
vacunación contra la viruela a escala mundial en la década de 1970 erradicó
esta enfermedad. Se han desarrollado muchas vacunas contra virus humanos y de
otros animales. Entre las infecciones que padecen las personas se incluyen la
del sarampión, rubéola, poliomielitis y gripe. La inmunización con una vacuna
antiviral estimula el mecanismo autoinmune del organismo, el cual produce los
anticuerpos que lo protegerán cuando vuelva a ponerse en contacto con el mismo
virus. Las vacunas contienen siempre virus alterados para que no puedan causar
la enfermedad.
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INFECCIONES EN PLANTAS
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Los virus originan gran
variedad de enfermedades en las plantas y daños serios en los cultivos. Las más
comunes se producen por el virus del mosaico amarillo del nabo, el virus X de
la patata (papa) y el virus del mosaico del tabaco. Los vegetales tienen
paredes celulares rígidas que los virus no pueden atravesar, de modo que la vía
más importante para su propagación la proporcionan los animales que se
alimentan de ellos. A menudo, los insectos inoculan en las plantas sanas los
virus que llevan en su aparato bucal, procedentes de otras plantas infectadas.
También los nematodos pueden transmitir la infección cuando se alimentan de las
raíces.
Los virus vegetales pueden
acumularse en cantidades enormes en el interior de la célula infectada. Por
ejemplo, el virus del mosaico del tabaco puede representar hasta el 10% del
peso en seco de la planta. Los estudios de la interacción entre estos virus y
las células huéspedes son limitados, ya que la infección se realiza a través de
un insecto vector. Además, no se suele disponer en el laboratorio de los
cultivos celulares susceptibles de ser infectados por virus vegetales.
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PAPEL EN LA INVESTIGACIÓN
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El principal objetivo
de los biólogos ha sido el estudio molecular de los virus y su interacción con
la célula huésped. El estudio de la replicación de los bacteriófagos en
bacterias descubrió la existencia de ARN mensajero, que llevaba el código
genético del ADN necesario para la síntesis de proteínas. Los estudios con
estos virus han sido también el instrumento para definir los factores
bioquímicos que inician y finalizan la utilización de la información genética.
El conocimiento de los mecanismos de control de la replicación viral es
fundamental para entender los eventos bioquímicos en organismos superiores.
Los virus son útiles como
sistemas modelo para estudiar los mecanismos que controlan la información
genética, ya que en esencia son pequeñas piezas de esta información. Esto
permite a los científicos estudiar sistemas de replicación más simples y
manejables, pero que funcionan con los mismos principios que los de la célula
huésped. Gran parte de la investigación sobre los virus pretende conocer su
mecanismo replicativo, para encontrar así el modo de controlar su crecimiento y
eliminar las enfermedades virales. Los estudios sobre las enfermedades víricas
han contribuido enormemente para comprender la respuesta inmune del organismo
frente a los agentes infecciosos. Estudiando esta respuesta, se han descrito a
fondo los anticuerpos séricos y las secreciones de las membranas mucosas, que
ayudan al organismo a eliminar elementos extraños como los virus. Ahora, el
interés científico se centra en la investigación destinada a aislar ciertos
genes virales. Éstos podrían clonarse para producir grandes cantidades de
determinadas proteínas, que serían utilizadas como vacunas.
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