Naturaleza, estructura y clasificación

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VIROLOGIA
Rol de los virus en la biosfera.
Naturaleza, estructura y clasificación de los virus animales
Objetivos
	Analizar el rol de los virus en la naturaleza.
	Conocer las propiedades básicas comunes que caracterizan a los virus.
	 Comprender los principios que gobiernan la arquitectura viral.
	Conocer las reglas que fundamentan la taxonomía viral.
	Introducir el conocimiento de las entidades infecciosas subvirales.
El conocimiento inicial sobre los virus provino del reconocimiento de su actividad como patógenos, mucho tiempo antes de la demostración de su existencia.
XVIII dinastía
1580 – 1350 AC
Códice Florentino: efectos de la viruela en indígenas americanos
Episodio de la fiebre amarilla – Juan Manuel Blanes, (Buenos Aires, 1871)
Pandemia de influenza, 1918
La salud y las actividades humanas son afectadas por las infecciones virales
	….....................
	Dengue
	Zika
	Fiebre amarilla
	Sarampión
	Gripe
	Fiebre hemorrágica argentina
	COVID-19
	Aftosa
	Mal de Río Cuarto
	Hoja blanca
	…………………
Nuestra percepción de los virus está aún gobernada por los efectos patogénicos de las infecciones virales
Los virus son organismos intrínsecamente nocivos??
Analicemos evidencias...
1. Todos los seres vivos son infectados por virus
Archaea
Eubacteria
Eukaria
Arqueovirus
Bacteriovirus
Eucariovirus
2. Cada ser vivo es infectado por múltiples virus diferentes
3. Los virus son los organismos más abundantes en la biósfera
	La cantidad total de bacteriófagos en el agua de mar es superior a 1030 (más del 90 % de los organismos).
	Una ballena infectada con calicivirus excreta 10 billones de partículas virales por día.
	La cantidad total de viriones de HIV-1 circulantes en todo el planeta se estima superior a 10.000 billones. 
4. La virósfera constituye la mayor reserva de diversidad génica de la biósfera
5. Los virus integran la biósfera desde su inicio… o aún antes
LUCA
Eubacterias
Archaeas
Eukarias
AV
Bacteriovirus
Arqueovirus
Eukariovirus
6. Una porción significativa de los genomas de los seres vivos son de origen viral
	No menos de 8% del genoma humano corresponde a secuencias de origen viral (Retrovirus, Bornavirus).
	60% de los genomas bacterianos contienen al menos un profago (virus bacteriano con su genoma integrado al de la bacteria hospedera).
	En promedio, aproximadamente 3% de los genomas bacterianos corresponden a profagos.
7. Algunas funciones biológicas relevantes podrían tener origen viral
	La formación de la placenta en los mamíferos es iniciada por una proteína codificada por un retrovirus integrado en el genoma: syncitin.
	Las enzimas RNA polimerasa, helicasa y DNA polimerasa mitocondriales habrían sido reclutadas a partir de un virus integrado en el genoma de la bacteria que originó la mitocondria.
	Virus simbiontes pueden regular relaciones huésped parásito: Polydnavirus.
Si los virus son organismos tan abundantes e involucrados en múltiples relaciones con todos los organismos vivos...
¿pueden ser intrínsecamente nocivos?
Hipótesis
	El éxito de los virus es funcional a la sustentabilidad de los sistemas biológicos.
	Los virus cumplen un rol relevante en el ordenamiento general de la vida, tal como la conocemos hoy.
Los virus poseen capacidades superlativas para transferir información génica entre seres vivos
¿PROMOTORES DE CAMBIO Y DIVERSIDAD?
Los virus confrontan con los seres vivos que infectan 
¿AGENTES DE SELECCIÓN?
CONCLUSIÓN
Los virus son prominentes promotores evolutivos
¿Es éste su rol central en la biosfera?
El concepto de virus
Entidades de origen biológico, cuyo genoma es replicado por un sistema de macromoléculas que no codifican enteramente, y que se diseminan utilizando una estructura metabólicamente inerte cuyo mantenimiento no requiere energía (Claverie & Abergel, 2016).
Propiedades características de los virus
	Producen partículas de estructura simple y tamaño nanométrico (excepciones!).
	Composición química: proteínas y ácidos nucleicos (siempre); lípidos e hidratos de carbono (en algunos virus).
	Parásitos intracelulares obligados.
	Multiplicación por replicación: síntesis y ensamblaje.
	Agentes infecciosos.
	Patogenicidad.
DUALIDAD DE LA NATURALEZA DE LOS VIRUS
	Por un lado: Macromoléculas complejas, organizadas en partículas de estructura definida, sin actividad bioquímica propia, excepto la capacidad de interaccionar con determinadas células.
	Por otro: Unidades replicativas, carentes de una estructura definida, capaces de ejercer múltiples actividades bioquímicas en las células infectadas.
DEFINICIÓN: Virión
Se denomina virión a la partícula viral estructuralmente completa. 
*
Tamaño de los viriones
COMPONENTES ESTRUCTURALES DE LOS VIRIONES
	Todos los viriones poseen un genoma.
	La mayoría de los viriones poseen una estructura de protección externa del genoma, de naturaleza química proteica y de estructura simétrica, llamada cápside.
	Algunos viriones poseen una envoltura externa, de naturaleza lipo-glico-proteica, originada en una membrana celular.
	Algunos viriones portan enzimas, requeridas para iniciar el proceso de replicación.
Esquemas representativos de las estructuras de
viriones desnudos y envueltos
COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LOS GENOMAS VIRALES
DNA
	Doble cadena:
		lineal
		circular
	Simple cadena:
		lineal
		circular
	Parcialmente doble cadena
RNA
	Doble cadena lineal
		segmentado
	Simple cadena lineal	 entero
		segmentado	
		
Rango de tamaño de los genomas virales
El tamaño de los genomas virales varía aproximadamente entre 2.000 (familia Circoviridae) y 1.200.000 (familia Mimiviridae) bases o pares de bases. 
La capacidad codificante de los genomas virales oscila aproximadamente entre 2 y 1.000 marcos abiertos de lectura.
FUNCIONALIDAD DE LOS GENOMAS VIRALES
Polaridad (-)
Se considera de polaridad negativa a las moléculas de RNA o DNA virales de simple cadena, contenidas en los viriones, cuya secuencia es complementaria a la de los mRNA virales.
Polaridad (+)
Se considera de polaridad positiva a las moléculas de RNA o DNA virales de simple cadena, contenidas en los viriones, de secuencia idéntica a la de los mRNA virales.
RNA genómico
mRNA
viral
Polipétido
viral
(-)
(+)
Transcripción
Traducción
EXPRESIÓN DE GENOMAS RNAsc DE ACUERDO
 A LA POLARIDAD
CÁPSIDES VIRALES
Estructuras proteicas externas de los viriones, cuyas funciones generales principales son:
	Contener, proteger y transportar al genoma viral en el medio extracelular
	En los virus desnudos, reconocer específicamente estructuras superficiales celulares y servir de vehículo para la transmisión del genoma viral.
Principio de economía en el uso de la información genómica viral
La mayoría de los virus poseen genomas relativamente pequeños, con una capacidad codificante limitada. Por lo tanto, en cada virus sólo unos pocos genes pueden destinarse a la estructura de la cápside. En consecuencia, las cápsides virales están constituidas por copias repetidas de uno o unos pocos polipéptidos virales, ordenados en estructuras espacialmente SIMÉTRICAS. Existen dos tipos básicos de simetría:
	Helicoidal
	Icosaédrica
DEFINICIÓN: nucleocápside
Se denomina nucleocápside al conjunto formado por el genoma viral y la cápside, cuando forman parte de la estructura más compleja de un virión. 
Estructura de las nucleocápsides
helicoidales
Constituidas por la repetición de una única sub-unidad polipéptidica
                           
VIRUS DEL MOSAICO DEL TABACO
VIRUS HELICOIDALES DESNUDOS
DEFINICIONES: subunidad y unidades
	Subunidad: cada polipéptido plegado que forma parte de la estructura de una cápside o nucleocápside.
	Unidad estructural (protómero, unidad asimétrica): unidad a partir de la cual se construye una cápside o nucleocápside. Están constituidas por la unión de varias subunidades, que pueden ser iguales o diferentes entre sí..
	Unidad morfológica(capsómeros): estructuras superficiales observables al microscopio electrónico, formadas por “clusters” de unidades estructurales.
Estructura de las nucleocápsides
icosaédricas
Viriones desnudos con nucleocápside icosaédrica
PAPILOMAVIRUS
ADENOVIRUS
DEFINICIÓN: Envoltura
Membrana derivada de la célula donde se originó la partícula viral, en la cual se insertan proteínas y glicoproteínas virales.
Son funciones de la envoltura la protección del genoma (relativa), el reconocimiento de estructuras superficiales celulares que permiten la infección, y la provisión de mecanismos especializados de ingreso y egreso viral de la célula infectada. 
Estructura de las envolturas
virales
Bicapa
lipídica
Glicoproteína 
viral
Proteína
viral
Proteína de
matriz
Viriones envueltos con nucleocápside helicoidal
SARS-CoV-2
Viriones envueltos con nucleocápside icosaédrica
HERPES SIMPLEX VIRUS 2
                           
Viriones de simetría compleja
POXVIRUS AVIAR
No forman una nucleocápside definida, la protección al genoma es conferida
por un sistema de envolturas redundantes
TAXONOMÍA VIRAL
El sistema taxonómico vigente, definido y regido por el ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses) presenta las siguientes características:
	es jerárquico (ordena a los virus en órdenes, familias, subfamilias, géneros y especies);
	es politético (agrupa a los virus considerando diferentes propiedades, sin asignar prioridad universal a una dada propiedad);
	es no sistemático (la asignación de un virus a un determinado grupo depende de criterios ad hoc establecidos por comités de expertos constituidos específicamente para cada grupo taxonómico).
PROPIEDADES VIRALES USADAS COMO CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN
	MORFOLOGÍA: tamaño, forma, simetría de la cápside, presencia de envoltura.
	GENOMA: tipo, estructura, función, secuencia.
	PROPIEDADES QUÍMICAS: proteínas estructurales y no estructurales, lípidos, hidratos de carbono.
	PROPIEDADES ANTIGÉNICAS
	PROPIEDADES BIOLÓGICAS: estrategia de replicación, rango de huésped, transmisión, patogenicidad.
DEFINICIÓN: Especie
Una especie de virus es definida como una clase politética de virus que constituyen un linaje replicativo y ocupan un nicho ecológico particular.
Se define una clase politética como aquella cuyos miembros comparten una variedad de propiedades, aunque no necesariamente compartan una única propiedad definitoria común.
NOMENCLATURA VIRAL
	Orden: en itálica y mayúscula inicial, un nombre seguido del sufijo virales (Ej.: Herpesvirales)
	Familias: en itálica y mayúscula inicial, un nombre seguido del sufijo viridae (Ej.: Herpesviridae)
	Subfamilias: en itálica y mayúscula inicial, un nombre seguido del sufijo virinae (Ej.: -Herpesvirinae).
	Géneros: en itálica y mayúscula inicial, un nombre seguido del sufijo virus (Ej.: Simplexvirus)
	Especies: pueden contener más de una palabra, en mayúsculas sólo la primera, y en itálica (Ej.: Virus herpes simplex 1).
Los nombres de los virus se escriben en minúscula y en letra común (p. ej.: “...el virus dengue-1 que ocasionó el brote en Santa Fe...”).
Entidades subvirales
- Viroides
- Virusoides
- Priones
Viroides
Consisten en moléculas de RNA sc circular, cortas (246 a 467 nucleótidos), con un alto nivel de complementariedad interna, que carecen de proteínas de cubierta. Son replicados por la RNA pol II celular. Algunos viroides tienen actividad de ribozimas, capaces de autoclivarse y ligarse a partir de intermediarios replicativos de mayor longitud.
Estructura del viroide del tubérculo fusiforme de la papa
Secuencia conservada
Virusoides
Constan de RNA circulares de simple cadena, que dependen de un virus auxiliar (“helper”) para su encapsidación y replicación. Se los clasifica como satélites, por su dependencia de otros virus.
Priones
Proteínas plegadas de manera deficiente, cuya acumulación en neuronas es responsable de patologías neurodegenerativas como la enfermedad de Creutzfeld-Jakob (humanos), el mal de la vaca loca (bovinos) y el scrapie (ovinos).
Hipótesis acerca de la multiplicación de los priones