Estructura e importancia de los virus y su utilización en el campo medico

Los virus

GENERALIDADES

La palabra virus significa veneno y corresponde a la denominación que se le dio a los originalmente a finales del siglo XVIII a ciertas sustancias que tenían poder patógeno.

Los virus son partículas submicroscópicas capaces de causar enfermedades en las plantas y otros organismos vivos. Debido a que no tienen metabolismo propio, los virus sólo pueden vivir en las células vivas por lo que no pueden multiplicarse en medios de cultivos artificiales. Estos agentes sólo pueden ser observados bajo el microscopio electrónico y consisten en una proteína que encapsula a un ácido nucleico. La clasificación de estos patógenos esta basada en sus propiedades morfológicas, bioquímicas, biofísicas, inmunológicas y moleculares.

    A diferencia de otros agentes infecciosos como los hongos y bacterias, los virus muchas veces no presentan síntomas destacados, por lo que puede pasar inadvertidos y/o confundidos con otros factores que afectan las plantas. Los efectos sobre los árboles se manifiestan de diferentes formas, lo cual lleva a que las pérdidas causadas sean difíciles de evaluar. Algunos inciden a nivel de vivero causando disminuciones en el poder germinativo de las semillas, menor prendimiento de yemas e incompatibilidades entre la variedad y portainjerto. En plantas adultas producen distintos grados de disminución del vigor y crecimiento, la mayoría causa disminución en el número y tamaño de fruta como asimismo pérdida en la calidad de los frutos.

    Existen a nivel mundial, ejemplos de los desvatadores efectos de las enfermedades virosas en algunos países. Así por ejemplo, el virus de la "Tristeza de los cítricos" causó en Argentina la pérdida de más de 5 millones de árboles. Por otro lado, la producción de frutales de carozo a desaparecido en regiones de Europa donde se ha manifestado el virus causante de la "Enfermedad de Sharka". Estos, son dos ejemplos extremos de pérdidas causadas por estos patógenos. Sin embargo, la mayoría de las enfermedades causadas por virus en las plantas frutales, aún cuando no tienen efectos desastrosos, se manifiestan en forma crónica causando un daño permanente anual a los huertos de frutales de carozo, pomáceas y vides.

    La clasificación de los virus está basada en aspectos morfológicos, tipo y cantidad de ácido nucleico, estructura del genóma y tipo de vector. Considerando estos aspectos los grupos de virus más comunes en las plantas frutales son: nepovirus (Figura 1), ilarvirus (Figura 2), potyvirus (Figura 3) y closterovirus (Figura 4).

Figura 1: Nepovirus

Figura 2: Ilarvirus

Figura 3: Potivirus

Figura 4: Closterovirus

    El grupo de los nepovirus se distingue por ser transmitidos en condiciones naturales por nemátodos vectores. El virus tiene dos tipo de partículas isométricas de 25 a 28 nanómetros de diámetro. Este virus presenta una gran versatilidad puesto que afecta a una gran variedad de especies frutales, hortícolas y malezas. Esta característica, junto a su capacidad de ser transmitido a través del material de propagación, semillas y polen, le permiten perpetuarse en la naturaleza y ser de muy difícil control.

    El grupo de los ilarvirus se distingue por su propiedad de ser transmitido mediante el material de propagación, polen y semillas. Su genóma esta compuesto de tres tipos de partículas isométricas de entre 25 a 35 nanómetros de diámetro. Este es el grupo de virus más común dentro de las plantas frutales y aunque su daño no es severo causan pérdidas consistentes a través del tiempo.

    El grupo de los closterovirus se distingue por su tamaño; son filamentosos de entre 800 y 2000 nanómetros de largo. La mayoría se transmite en condiciones de campo mediante áfidos vectores en forma semipersistente. Es decir, el virus sólo permanece pocos minutos viable en el aparato bucal del insecto para ser transmitidos desde una planta enferma a otra sana.

    El grupo de los potyvirus se distingue por tener las partículas morfología filamentosa de aproximadamente 800 nanómetros de largo. Este grupo de virus se caracteriza por ser transmitido en forma eficiente por áfidos vectores, lo que le permite diseminarse rápidamente dentro de las plantas de un huerto.

    Dentro del ciclo biológico de los virus, siendo parásitos obligados, su mecanismo de transmisión de plantas enfermas a otras sanas es esencial para su perpetuación en la naturaleza. Por esta razón, los diferentes grupos de estos patógenos han desarrollado habilidades para diseminarse por medio de materiales vegetales y vectores. Normalmente, formas de propagación vegetativa de las plantas tales como; yemas, púas, estacas y mugrones son las vías más importantes de transmisión dentro de las especies frutales. No obstante, algunos grupos de virus han desarrollado una eficiente capacidad para ser diseminados rápidamente por medio de vectores. Entre los más importantes están los insectos y nemátodos. Entre los insectos, los áfidos son lejos los más importantes transmisores de virus, tanto a larga distancia como dentro de las plantas de un mismo huerto. En los frutales los géneros de nemátodos que transmiten en forma eficiente la mayor cantidad de virus son Xiphinema sp y Longidorus sp.

    Actualmente se considera que los síntomas causados por los virus en las plantas frutales, no es el método más adecuado para su identificación. Síntomas similares pueden ser causados por diferentes virus, o viceversa. Asimismo, otros factores tales como; enfermedades radiculares, déficit hídrico, exceso o déficit nutricional pueden confundir o enmascarar la presencia de una enfermedad virosa. En la década de 1980, se masificó el uso de la prueba inmunológica ELISA ( Enzyme Linked Immunosorbent Assay) que permite con un alto grado de eficiencia y confiabilidad identificar virus específicos. Esta metodología fue clave en el avance del conocimiento de las enfermedades virosas en los frutales. En la actualidad, se dispone comercialmente de estuches de diagnóstico serológico para la mayoría de los virus que afectan los frutales. La prueba ELISA se ha constituido en una herramienta fundamental en los viveros para detectar y propagar material limpio de virus.

    El avance en el ámbito de la biotecnología ha repercutido en dos aspectos en relación a los virus. Primero, se han diseñado métodos altamente eficientes, específicos y confiables para la detección e identificación de enfermedades virosas en frutales. La prueba de la reacción en cadena de la polimerasa, comúnmente conocida como PCR (Polimerase chain reaction), permite identificar virus con casi un 100% de confiabilidad y a la vez, ha permitido desarrollar formas de clasificación de estos patógenos basadas en la composición de su genóma. Segundo, la transformación genética de plantas ha permitido desarrollar plantas con características de inmunidad frente a la infección virosa. Existen, ya en la actualidad, comercialmente, plantas resistentes a diferentes virus. Sin duda, en el futuro, la biotecnología jugará un rol importante en el conocimiento y control de estas enfermedades.

Posteriormente con el descubrimiento de las bacterias y la formulación de la teoría de los germenes patógenos se pudo reconocer que existían ciertas organizaciones mas pequeñas que las bacterias que también podrían ser patógenos.

Características de los virus

• Los virus son organismos macromoleculares

• Se encuentran constituidos fundamentalmente por ácidos nucleídos y proteínas en ocasiones algunos virus pueden poseer lípidos e hidratos de carbono

• El acido nucleico que poseen constituyen el genoma viral

• Las proteínas virales están codificadas por el genoma viral y suelen ser pocas en cuanto a su naturaleza, pero se encuentran en cantidades apreciables en la partícula viral.

• Los virus corresponden a partículas sub microscópicas de tamaño variable; entre los virus más pequeños se encuentran los parvovirus que producen el eritema infeccioso y entre los más grandes están los virus pox responsables de la viruela.

• Son agentes infecciosos con carácter estrictamente intracelular.

• Los virus son capaces de reconocer células e infectarlas. Esta propiedad se debe a la presencia de receptores en las células y a la de proteínas ligandos o deinfectividad en los virus (anti receptores), que permiten la unión del virus a la célula y su posterior penetración.

• Los virus son parásitos estrictamente intracelulares. Como no poseen la capacidad de multiplicarse o de sintetizar por sí mismos sus propios componentes, al infectar las células vivas aprovechan la maquinaria metabólica celular para realizar la síntesis de sus componentes, y de esta manera replicar se generando.

• Los virus son microorganismos capaces de infectar diversos tipos celulares en los organismos vivos. Pueden infectar bacterias, células vegetales y animales. Las infecciones naturales por virus permiten las interacciones de material genético viral y celular; esto puede afectar la expresión génica de las células y contribuir a la variabilidad de las especies y, por ende, a su desarrollo y evolución.

• En la naturaleza también existen los denominados "Virus-like agents"como transposones , plásmidos, viroides, priones que comparten algunas características de los virus. Estos elementos son capaces de autoreplicarse independientemente del genoma celular. Por ejemplo los plásmidos de una hebra de DNA circular sereplican en forma similar a los virus DNA de una hebra. A diferencia de los virus, los plásmidos no son patogénicos y se transfieren por conjugación entre células. Los viroides son RNA circulares desnudos de una hebra, que causan enfermedades en plantas. Se presume que se replican por intermedio de la RNA polimerasa del hospedero y causan efectos patogénicos al interferir co nel metabolismo de la célula . En humanos el agente Hepatitis delta,dependiente de Hepatitis B, es estructuralmente similar a un viroide. El agente delta codifica una proteina estructural. Los priones son agentes infectivos de naturaleza proteica que son patogénicos en vertebrados.

Estructura viral

Los virus están constituidos por macromoléculas, las cuales se organizan de tal manera que le confieren sus propiedades biológicas y físico-químicas. Estos componentes moleculares son los siguientes:- Acido nucleico: DNA o RNA.- Proteínas.- Lípidos.- Hidratos de carbono. Estos componentes se organizan constituyendo las partículas virales. El conjunto de ácido nucleico y proteínas es altamente organizado y recibe el nombre de nucleo cápsula. Esta estructura se ordena de acuerdo a ciertas simetrías, adoptando las siguientes formas

a)EI icosaedro : consiste en un poliedro regular de 20 caras planas triangulares.

b) Helicoide: la organización corresponde a una estructura en espiral o hélice.

c) Compleja: en este tipo de nucelocápsula no hay una simetría regular. La estructura de la nucleocápsula le confiere a las partículas virales diversas propiedades, como estabilidad termodinámica y capacidad de almacenar un máximo de masa en el menor volumen. La organización física de los virus como partículas se denomina virión, que corresponde a la particula viral completa extracelular. Las proteínas virales se agrupan en unidades estructurales llamadas protómeros. Estas unidades estructurales, que pueden estar formadas por una o varias proteínas, se ordenan entre sí para formar los capsómeros que corresponden a las unidades morfológicas observadas por microscopía electrónica que integran la nucleocápsula. Algunos virus poseen lípidos e hidratos de carbono que se organizan en bicapas de lípidos con glicoproteínas insertas, en la misma organización que las membranas celulares. La estructura de los virus.

Para describir la estructura de los virus esta el denominado bacteriofago T Even, las partes de este se observan en la siguiente figura:

La capsida, esta contiene una capa de proteína que la envuelve alrededor de un núcleo central de un producto químico altamente complejo llamado ácido nucleico, utilizado por el virus para su reproducción. Típicamente, la capsida se divide en subunidades llamadas los capsomeros. Las radiografias han mostrado que los virus tienen una capsida en forma de un sólido de 30 caras.

EL Cuerpo, posee una simetría compleja, asociada a la capsida hay un vástago con una estructura que consiste en una vaina retráctil que rodea a un núcleo y es usada a modo de inyección.

La cola, localizada al final del nucleo, es una placa espigada que lleva 6 fibras delgadas, que ayuden a asegurar al virus a sujetarse a la célula anfitrión, durante la invasión de la misma.

En una serie de experimentos realizados en 1955,por Fraenkel Conrat y Williams ,demostraron que el virus del mosaico del tabaco (TMV),se formaba espontáneamente cuando se mezclaba una proteína purificada de la capa y su RNA geonómico ,al ser incubadas juntas, la estructura del TMV se regenera por si sola. A pesar de la gran variabilidad mostrada en las características del virus, todos se basan en algunas características básicas.

Genoma viral

El genoma viral está constituído por DNA o RNA. El genoma contiene la información genética (genes) necesaria para la síntesis de las proteínas virales. El análisis y secuenciación de los ácidos nucleicos viralespermite conocer la naturaleza de las proteínas de un virus. En algunos virus se conoce su secuencia nucleotídica completa y en otros sólo la naturaleza de ciertos genes. Es así como se puede apreciar que los ácidos nucleicos virale stienen ciertas características en cuanto a su organización; algunos poseen secuencias nucleotídicas repetidas e invertidas en determinadas regiones del ácido nucleíco

Proteínas virales.

Las proteínas que forman parte de la estructura viral están codificadas en el genoma viral; no son muchas porque los genomas virales son pequeños. Algunos virus, como el de la polio, poseen 4 proteínas y otros más complejos, cerca de 100 Las proteínas virales presentan ciertas propiedades y son responsables de diversas funciones biológicas. Algunas de ellas corresponden a la infectividad, protección del genoma viral, actividad enzimática, capacidad patogénica, virulencia, inmunogenicidad y antigenicidad. Existe una relación entre la estructura y la función de estas proteínas. Variaciones y cambios en las proteínas virales como consecuencia de cambios en el genoma dan origen a variantes genéticas que determinan tipos y cepas, las que presentan distintas propiedades biológicas y patogénicas. La manipulación controlada de los genomas virales y la obtención de partículas virales con proteínas que presentan determinadas características, han sido fundamentales en la obtención de vacunas.

Clasificación de los Virus, con Importancia Médica

CLASIFICACION SEGUN GENOMA Y FAMILIA VIRAL

VIRUS ADN

Parvoviridiae: Parvovirus B19.

Papovaviridae: Papilomavirus.

Poliomavirus. Virus JC.

Virus BK.

Adenoviridae: Adenovirus.

Hepadnaviridae: Virus de la hepatitis B.

Herpesviridae: Virus del herpes simple 1 y 2

Virus de la varicela-zoster (Virus del herpes tipo 3)

Cytomegalovirus (Virus del herpes tipo 4).

Epstein Barr (Virus del herpes tipo 5)

Virus del herpes tipo 6

Virus del herpes tipo 7

Virus del herpes tipo 8 (Virus del Sarcoma de Kaposi)

Poxviridae: Virus de la viruela

Virus de la vaccinea.

Molusco contagioso.

 Citomegalovirus

VIRUS ARN

Picornaviridae:

Rinovirus.

Virus de la hepatitis A.

Poliovirus.

Enterovirus.

Coxsackie A.

Coxsackie B.

Echovirus.

Enterovirus.

Reoviridae:

Reovirus.

Rotavirus.

Fiebre de la garrapata del Colorado.

Togaviridae:

Virus de la rubéola

Virus de la fiebre amarilla.

Retroviridae:

Lentivirus

HIV 1.

HIV 2.

HTLV.

Coronaviridae:

Coronavirus.

Caliciviridae:

Agente Norwalk.

Virus de la hepatitis E.

Orthomixoviridae:

Virus de la gripe.

Paramixoviridae:

Virus parainfluenza.

Virus del sarampión.

Virus de la parotiditis.

Virus sincitial respiratorio.

Rhabdoviridae:

Virus de la rabia.

Arenaviridae:

Virus de la coriomeningitis linfocítica.

Virus Junin (fiebre hemorragica Argentina).

Virus Mapucho (fiebre hemorragica Bolivia).

Virus de la Fiebre Lassa.

Bunyaviridae:

Virus de la encefalitis de California.

Virus de la fiebre por jején.

Filoviridae:

Virus de la Marburg

Virus del Ébola.

Flaviviridae.

Virus de la encefalitis de San Luis.

Virus de la fiebre amarilla.

Virus del dengue.

Virus de la fiebre del nilo occidental (West Nile).

Virus de la encefalitis europea.

Virus de la hepatitis C.

Introducción

(Del latín, "veneno"), entidades orgánicas compuestas tan sólo de material genético, rodeado por una envuelta protectora. El término virus se utilizó en la última década del siglo pasado 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 Dmitry 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.

Características

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 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.

Replicación

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, 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.

Los virus en la medicina

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. Algunos de éstos son la gripe, el sarampión, las paperas, la fiebre con calenturas (herpes simple), la varicela, los herpes (también conocidos como herpes zóster), enfermedades respiratorias, diarreas agudas, 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, y se sospecha de algunas formas de papilomavirus. 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. Algunos virus tardan mucho tiempo en originar síntomas, y producen las llamadas enfermedades víricas lentas, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jacob y el kuru, en las que se destruye el cerebro gradualmente.

Todavía hoy se descubren virus responsables de enfermedades humanas importantes. La mayoría pueden aislarse e identificarse con los métodos actuales de laboratorio, aunque el proceso suele tardar varios días. Uno de ellos es el rotavirus que causa la gastroenteritis infantil.

Propagación

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.

Tratamiento

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, 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 ésta 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 le protegerán cuando vuelva a ponerse en contacto con el mismo virus. Las vacunas contienen siempre virus alterados para que no puedan causar la enfermedad.

Infecciones en plantas

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, gusanos cilíndricos, 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.

Papel en la investigación

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.

Bacteriófago T4

Esta micrografía electrónica de transmisión muestra un bacteriófago T4, un virus que infecta sólo a bacterias (en algunos casos sólo a Escherichia coli). Los fagos carecen de cualquier mecanismo de reproducción, y aprovechan los mecanismos de la bacteria para replicarse. Esto lo hacen agarrándose a las paredes celulares con las fibras, a modo de patas, visibles aquí. La cola es una vaina que se contrae para inyectar el contenido de la cabeza, el material genético (ADN), dentro del hospedador. En 25 minutos, son capaces de utilizar con éxito los mecanismos reproductores de la bacteria, y la progenie viral llena la célula. Entonces, la atestada bacteria estalla, liberándose unas 100 nuevas copias del bacteriófago.

Estructura viral

Algunos bacteriófagos (virus que parasitan bacterias), izquierda, tienen una estructura bastante complicada y elaborada. El fago T4, representado aquí, consta de cinco proteínas y de las siguientes partes: cabeza, cola, un cuello o collar, placa basal y unas fibras a modo de patas. Por contra, un virus de la gripe, derecha, es más simple. Una envuelta lipídica envuelve el caparazón proteico, o cápsida, el cual, como en el bacteriófago, encierra el material genético enrollado. Desde esta envuelta se proyectan dos tipos de proteínas a modo de púas, que determinan las propiedades infectivas del virus. Los hospedadores humanos deben producir nuevas defensas inmunes cada vez que éstas mutan; de aquí las vacunaciones anuales que se realizan.

Replicación viral

Fuera de una célula hospedante, un virus es una partícula inerte. Pero una vez dentro de la célula, el virus se reproduce muchas veces y forma miles de individuos que abandonan la célula para buscar otras a las que parasitar. Los virus patógenos actúan destruyendo o dañando las células cuando abandonan aquéllas en las que se han reproducido.

Virus

Los virus son parásitos intracelulares obligados, partículas compuestas de material genético (ADN o ARN, pero no ambos) rodeado por una cubierta proteica protectora. Fuera del huésped son inertes; dentro, entran en una fase dinámica en la que se replican, utilizando las enzimas de la célula huésped, sus ácidos nucleicos, sus aminoácidos y sus mecanismos de reproducción. Así, llevan a cabo lo que no pueden realizar solos. La replicación viral conlleva, a menudo, perjuicios para el hospedador: enfermedades como el herpes, la rabia, la gripe, algunos cánceres, la poliomielitis y la fiebre amarilla, son de origen vírico. Entre los 1.000 a 1.500 virus conocidos, hay unos 250 que causan enfermedades en los seres humanos (unos 100 de los cuales, provocan el resfriado común), y otros 100 infectan a distintos animales.

Autor:

Bryan Pach