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CONCEPTO GENERALES Virus Son agentes infecciosos de amplia distribución en la naturaleza que tienen como característica que son parásitos intracelulares obligados. Ademas: • En general, a diferencia de las células, los virus tienen una estructura simple y estática • No tienen un sistema metabólico propio. • Dependen de la maquinaria de la célula hospedera para su replicación (parásitos intracelulares estrictos) • Tienen genomas de ADN o ARN , pero carecen de ribosomas y otros factores necesarios para la traducción de proteínas. Así pues, dependen de la célula hospedera para la producción de proteínas virales. • Sus genomas codifican información mínima para asegurar lo siguiente: 1) replicación del genoma y empaquetamiento; 2) producción de proteínas virales; y 3) subvertir funciones celulares para permitir la producción de viriones. • Algunos virus (bacteriófagos) infectan células procariontes, mientras que otros infectan células eucariontes. ANATOMIA VIRAL La cubierta proteica o cápside de un virión (virus completamente ensamblado o partícula viral) está compuesta de múltiples copias de uno o más tipos de proteínas. Estas proteínas se ensamblan, formando unidades estructurales llamadas capsómeros. Al ácido nucleico más la cubierta o cápside de una partícula viral es frecuentemente llamada nucleocápside Los virus más simples son aquellos que carecen de envoltura y tienen ADN o ARN de cadena sencilla. Los virus envueltos contienen una membrana externa que rodea a la nucleocápside. La envoltura viral se deriva de membranas de la célula hospedera (nuclear, de aparato de Golgi, de retículo endoplásmico o membrana plasmática). Tal como estas membranas, la envoltura viral se compone de una bicapa lipídica con proteínas insertadas en ella, proteínas que son codificadas por el virus. TAMAÑO Los tamaños varían entre 18 nm en los casos de parvovirus o 27 picornaviridae hasta 250 nm como los poxvirus. GENOMA Los virus pueden tener: ARN Doble cadena Simple cadena ADN Circular o linear Doble cedena Simple cadena Genomas segmentados Los virus ARN son los de interés veterinario lineales, de cadena sencillas con doble o simple cadena. La mayoría tienen una sola pieza de (monopartita) mientras que otros esta dividido en 10 (como reovirus) 8 (orthomyxoviridae, 3 (bunyavirus), etc. Estructuras secundarias y terciarias. Son secuencias complementarias en ADNss y ARN viral que forman estas estructuras. Las mas clásicas son los stem loops, y bultos. Los ARN forman estructuras a veces conocidas como pseudoknotts donde algunos tienen actividad enzimática y otros están relacionados con el frameshifting ribosomal (se vera mas adelante) Secuencias repetidas. Estas secuencias incluyen promotores, enheancers, orígenes de replicación (ORF), etc y están relacionadas con la replicación de los virus. Otros tienen secuencias repetidas al final (secuencia de terminación) DTRs direct terminal repeats. Cuando las repeticiones van en la misma dirección ITRs inverted terminal repeats. Cuando las repeticiones van en sentido opuesto. Estas están relacionadas en algunos virus con los procesos de circularizacion porque de esa forma se vuelven complementarios sus regiones . GENERALIDADES DE LOS VIRUS PROTEINAS VIRALES- CAPSIDE En los virus podemos clasificar las proteínas en dos grupos. Proteinas estructurales: son proteínas que forman el virus y tienen varias funciones como: Protección del genoma viral. Unión del virus a estructuras de la celula hospedadora. En virus envueltos también incluye a las proteínas en la envoltura relacionada con la fusión de membranas Proteinas no estructurales: cumplen variadas funciones: Enzimas: TR, proteasas, etc Factores de transcripción Primer s relacionado con la replicación. Formación de canales en virus y membranas Interferencia con el sistema inmune. Capside Cubierta formada por pocas moléculas de proteínas repetidas (capsomeros). En virus desnudos es la que contiene los sitios que reconocen los receptores celulares. Se repiten una o varias proteínas distintas, en cada unidad estructural: Protomero Existen dos tipos de simetría de interés: 1- helicoidales Pueden ser envueltos o desnudos 2- Icosaedrica pueden ser envueltos o desnudos. Dos tipos de proteínas forman el icosaedro los pentámeros en los vértices y los hexámeros en las caras. MEMBRANAS La envoltura viral, característica de algunas familias virales, se deriva de membranas de la célula hospedera por protrusión de yemas, lo cual ocurre durante la liberación de viriones de la célula (infectada). Esta membrana es frecuentemente una porción de la membrana plasmática, sin embargo puede ser parte del aparato de Golgi, del retículo endoplásmico o de la membrana nuclear, dependiendo del tipo de virus y del compartimiento celular donde la replicación se lleva a cabo. Independientemente de su origen, la membrana se compone de una bicapa lipídica - de origen celular - con proteínas asociadas. Estas proteínas asociadas con la bicapa lipídica son principalmente de origen viral (codificadas por el virus) y son en su mayoría glicoproteínas. Membrana: Bicapa lipídica: origen celular Proteinas asociadas: como glicoproteínas de origen viral TAXONOMIA VIRAL El esquema básico de clasificación jerarquica es: Ordenes Familia Subfamilia Genero Especie Cepa/tipo Grupo taxonómico Sufijo Ejemplo Orden -virales Herpesvirales Familia -viridae Herpesviridae Subfamilia -virinae Gammaherpesvirinae Genero -virus Macavirus Especie - BoHV-6 1- Ordenes/ Familias: Esta basada en tres principios: 1- Solo el virus, no el huésped 2- el tipo de ácido nucleico 3- Las características físicas del virion: simetría de la capside, dimensiones, envoltura lipídica. 2- Suflia/ Generos: Basadas en otras características antes biológicas, ahora basadas en secuencia. 3- Especies/virus Una especie de virus se clasifica como “ una clase politetica” (definida por mas de una propiedad) de virus que constituyen un linaje replicativo y ocupa un nicho ecológico particular. Clasificación basada en secuenciación del genoma. Mediante estos métodos podemos generar un árbol genealógico para el virus y asi determinar el origen de las cepas actuales provenientes de algún ancestro en común. CLASIFICACION DE BALTIMORE Los virus se dividen en 7 grupos de acuerdo al tipo de genoma y la manera que te tiene ese genoma de transcribirse y replicarse. A- INGRESO INTRODUCCION 1-Fase de eclipse: etapa en donde son detectado muy pocos virus luego de la infección, esto es debido a que en esta etapa los virus estan adhiriendose y penetrando las celulas. 2- Fase de maduración y liberación: etapa de crecimiento por aumento de la progenie viral. Acumulación de grandes cantidad de virus 3- Fase de decaimiento: la cantidad viral empieza a decrecer esto es debido a que las células empiezan a morir. No todos los virus son líticos ni todas las infecciones productivas. Existen virus con muchos huéspedes mientras que otros son específicos de especie. Susceptibilidad: La capacidad de un tipo celular (o especie animal) de ser infectado por un virus. La definición puede ser aplicada a nivel celular o animal. Por ejemplo las células epiteliales del tracto respiratorio son susceptibles al virus de la influenza porque tiene los receptores para su adhesión o por ejemplo un ratón no es susceptible al herpesvirus bovino. Permisividad: La capacidad de un tipo celular de garantizar la multiplicación completa del virus. La infección de células susceptibles con un virus puede ser 1- infección productiva Ocurre en células permisivas donde el virus tiene lo que necesitapara replicar. 2- Infeccion abortiva Célula susceptible pero no permisiva. No puede replicar. A veces estos virus esperan un momento donde la celula es permisiva momentáneamente a esto lo llamamos infección restrictiva. 3- Infeccion Latente. El virus ingresa y no replica (herpes). Algunas veces tienen genes que producen oncogénesis. ETAPA DE CICLO INFECCIOSO: 1- Adhesion o anclaje interacción del virus con receptores y co receptores. 2- Entrada y penetración componentes del virus atraviesan la barrera de la membrana citoplasmática. 3- Denudamiento (uncoatting) liberación del genoma en el sitio de replicación. 4- Expresion y Replicación producción de nuevas proteínas y AN para formar nuevo viriones. 5- Ensamblaje + encapsidacion reunión y ordenamiento de todos los componentes virales neosintetizados para la formación de nuevos viriones. 6- Maduracion reorganización de algunos componentes del virion para que se convierta en infectivo. 7- Egreso liberación de la célula. INGRESO Los virus son parasitos intracelulares obligados que necesitan de células hueaspedes para poder replicar. El inconveniente que tienen es que son demasiados grandes para poder difundir por el citoplasma por lo que ingresa por mecanismos específicos. Los virus localizan las células correctas de modo azaroso y siguen movimientos brownianos (difusión-electrostaticas) Buscando la celula correcta Etapa 1: adhesión a superficie celular (interaccion electrostática) no es especifico Etapa 2- unión a receptores moleculares específicos (interaccion especifica) Etapa 3- entrada hacia el interior de la celula Consta de las 3 primeras etapas Adhesión Penetración y transporte Denudamiento ADHESION (ATTACHEMENT) Mediante la interaccion de virus con receptores Se debe tener en cuenta: Distintos tipos de moléculas Un virus puede adherirse a mas de un receptor Un receptor puede ser compartido para mas de una familia de virus El receptor determina el tropismo: el huésped, el tejido y el tipo celular. El tropismo de un virus no depende solamente si tiene los receptores o no los tiene. Por ejemplo si una celula no tiene receptor para picornavirus, podemos decir que la celula no es ESTRATEGIAS VIRALES DURANTE EL CICLO REPLICATIVO susceptible, pero si uno inocula el ARN viral de este, replica igual o sea es permisiva. Receptor: Molécula de superficie a la cual se ancla el virus Co-Receptor: Molécula adicional sobre la superficie cellular que es requerida para la entrada del virus a la celula. RECEPTORES. 1- Receptor simple Un solo receptor mayor responsable del ingreso a la celula. Ac sialico orthomyxoviridae Pvr Poliovirus (AAV: adeno asociado; HPV: papilomavirus humano; HSV: herpesvirus; IAV: influenza; RSV y RV: paramyxos; HCV: hepatitis C (flavi); DV: dengue; EBOV: ebola; FMDV: aftosa; etc). 2- Receptor + Co-Receptor Hay un receptor principal pero requiere de otra molécula para asegurar la entrada. Retroviridae: HIV I su proteína gp120 se une al receptor CD4, pero las cepas que infectan macrófagos además necesitan de co receptor CCr5, mientras que los que infectan LTcd4 necesitan CXCr4 HIV 2: también ingresa sin necesidad de un correceptor, usando una quimioquina, esto podría llevar al aumento del rango de hospedadores 3- Receptor alternativo Virus usa mas de un receptor. Rhabdoviridae se une al receptor de acetilcolina en la placa neuromuscular, pero también usa NCAMpara llegar al SNC. Hay virus que mutan sus receptores y asi pueden saltar de especie por lo que aumentan su afinidad por nuevos receptores. Tener en cuenta que el encuentro inicial es azar-virus-probabilidad. La presencia de su receptor y co-receptor (susceptible) no asegura que el virus replique en una celula. Para ello debe ser permisiva o sea que tenga componentes intracelulares que permita la replicacion. PENETRACION Si los virus (envueltos o desnudos) entran por via endocitica tienen diferentes mecanismos para formarse el endosoma luego de la adhesión: Mediada por Clatrina Adenovirus, papilomavirus, poliomavirus, parvovirus, reovirus (orbivirus), erterivirus, coronavirus, flavivirus, picornavirus (aphtovirus), bornavirus, bunyavirus, filovirus, rabdovirus, paramixovirus, retrovirus. Mediada por Caveolinas Papilomavirus, picornavirus (enterovirs), poliomavirus (SV40), retrovirus (gamma Retro), hepadnavirus Mediada por mecanismos independiente a esos dos Picornavirus (enterovirus); calcivirus, papilomavirus, reovirus (rotavirus), circovirus; Ortomyxovirus (influenza tipo A) VIRUS ENVUELTOS Todos los virus envueltos deben fusionar sus membranas para poder ingresar a la célula. Cuando se produce a nivel de la membrana plasmática es independiente de pH mientras que si es a nivel endocitico es dependiente de pH. Los virus tienen proteínas de anclaje que se unen al receptor y proteínas de fusión, una porción hidrofóbica capaz de anclarse a otra membrana y permitir la fusión de ellas. El péptido fusión solo se expone en el momento de unión, sino permanece oculto y cambios de conformación ya sea por pH, acción enzimática, interacción con otra proteína hace que se exponga. A- Penetración por fusión en la membrana plasmática. A.1- Proteína de anclaje y fusión separadas. Paramixoviridae: la proteína HN es la responsable de la unión y la proteína F es el péptido fusión. La proteína F tiene dos unidades F1 y F2. El péptido fusión esta en F1 pero normalmente esta oculto por F2. La interaccion de HN con su receptor genera un cambio conformacional que hace que se exponga el péptido fusión que es clivada por proteasas provocando la unión a la célula (B). A.2 Proteína de anclaje y fusión juntas. Retroviridae: la glicoproteína env está formada por dos subunidades. SU (gp 120) y TM (gp41), esta ultima porta el peptido fusión. La unión de SU con su receptor generan un cambio de conformación que provoca que se exponga el péptido fusión y se una al co-receptor (imagen c en grafico anterior) B- Entrada por via endocitica. B.1 Mediada por receptor, fusión a nivel del endosoma pH dependiente. Orthomixoviridae: la interacción se produce mediante su HA y el acido sialico. HA esta formado por un homotrimero (3 proteinas idénticas). Unidas por un puente disulfuro. Cada monómero tiene dos subunidades HA1 y HA2. HA1 forma una cabeza globular que es el sitio de reconocimiento con el receptor, porción genéticamente mas variable y sus mutaciones son responsables de la variación antigénica. HA2 es fibrilar contiene porción transmembrana y carga con el péptido fusión oculta por la HA1. Cuando HA1 contacta con el receptor se produce un endosoma. El ambiente endocitico se acidifica, este cambio de pH genera cambios conformacionales exponiendo el péptido fusión con la consiguiente fusión de membranas liberando la ribonucleoproteina al citoplasma. Al mismo tiempo que se produce esto, por los canales M2 del virus hay influjo de protones que provoca el desacople de la ribonucleoproteina de las proteínas M1. VIRUS DESNUDOS A- Via endocitica. A.1- Endocitosis y lisis de la membrana endosomal Adenoviridae: la capside tiene proteínas de adhesión (fibras o proteínas IV) que se ancla a una base pentamerica (proteína III) que se une al correceptor. Cuando ingresa la disminución del pH genera la disgregación de la capside parcial donde se desprenden proteínas (III) que tendrían acción lítica sobre el endosoma. Otros: papiloma y parvo A.2- Endocitosis con Denudamiento lisosomal- permeabilizacion Reovirus: En estos casos aprovechan las enzimas producida por los lisosomas (pocos virus llegan a este nivel de maduración endosomal) ya que tiene proteínas muy resistentes. La acción enzimática degrada la capa externa, produciéndose la activación de las nucleasas.Las proteínas que resisten la acción de los lisosomas+ genoma+ nucleasas forman las famosas particula subviral infecciosa (ISVP) capaz de atravesar la membrana del lisosoma. A.3- Poros en la membrana Picornaviridae la proteína VP1 se une al receptor mediante sus cañones o loop según genero. Esto genera la perdida de VP4 y la exposición de regiones de VP1 que antes estaban ocultas provocando poros en la membrana introduciendo asi su genoma Poliovirus lo realiza en membrana citoplasmática mientras que aphtovirus lo realiza en membrana endosomal. Mecanismos alternativos. A- Fusión de celula sana con Celula infectada: De esa forma escapan del Sistema inmune. De esta forma también puede pasar de una célula infectada a una celula NO susceptible pero permisiva. Un ejemplo de ello es la formación de sincicios células infectadas exponen en su membrana proteinas virales que “pegan a las células vecinas” fusionándose las membranas permitiendo al virus pasar a células vecinas no infectadas Ej: herpesviridae, paramyxoviridae, poxviridae, reoviridae y retroviridae B- Mediada por Ac: Formación de Ag-Ac que se une a receptores Fc mediando la fagocitosis posterior. Esto por ejemple se da con el virus de Dengue, Aftosa y virus Epstein Barr. TRANSPORTE CITOPLASMATICO Dentro de la celula el citoplasma esta lleno de organelas por lo que la movilidad esta imitada y les lleva tiempo a los virus. En la celula, estructuras en exceso de 20 nm requieren movilidad dependiente de energía para desplazarse por el citosol. Por ello usan el motor celular para moverse. La mayoría lo hace por microtubulos, otros usando el citoesqueleto. A-Transporte dependiente de actina Inducido por proteinas virales que interactúan con la actina promoviendo su polimerización-despolarizacion para desplazarse. B- Transporte microtubular Usan proteinas como dineina y kinesina. Medio usado por casi todos los virus que llevan su genoma al nucleo. PENETRACION DENTRO DEL NUCLEO La via de entrada al nucleo ocurre por varias vías: ARN virus, ADNds virus y lentivirus entran via complejo poro nuclear mediando el trasporte por importinas celulares. ADNss virus cruza a través del poro NPC ya que son pequenos La capside de herpesvirus es muy grande que no entra por el poro NPC, queda “atascado” en el poro liberando luego el ADN viral dentro del nucleo. Los retrovirus simples necesitan que la celula este en mitosis para poder ingresar. B- EXPRESION Y REPLICACION CONSIDERACIONES GENERALES. 1- las células carecen de enzimas para producir ARNm a partir de ARN 2- Las células no replican ADN en citoplasma 3- el aparato de traducción celular solo opera con ARNm monocistronicos (codifican para una proteína), de lo contrario produce poliproteinas que luego van a tener que ser clivadas. 4- Los virus tienen que desarrollar una estrategia para apoderarse de la maquinaria de traducción para la síntesis de proteínas, ya que la celula produce también ARNm Los virus ARN+ son infectivos por si mismo porque su genoma es igual al ARNm Los virus ARN - no son infectivos sus genomas porque no pueden ser leidos y por ellos todos llevan su polimerasa consigo.. SINTESIS DE ARN Recordar que promotor y transcripción hace referencia a generar ARNm a partir de ADN. Por ende está mal decir que un virus ARN transcribe ARNm, lo que se dice es que sintetiza ARNm 1- virus ARN (-): su polimerasa es empaquetada dentro de la particula viral, lista para iniciar con la síntesis de ARN una vez dentro de la celula. 2- virus ARN (+): sus genomas son desnudos y están listos para ser traducido una vez que entran en la célula. Excepciones: retrovirus, coronavirus). 3- virus con genoma doble cadena: las partículas virales contienen ARN polimerasa, sin ella los ARNm no pueden ser sintetizados en la celula. Es característico que los genomas de los virus de ARN estén asociado a proteínas (proteína N en rabdoviridae), o que tengan estructuras secundarias o terciarias Reglas que dirigen la síntesis de ARN a partir de ARN La síntesis de ARN inicia y termina en sitios específicos del templado La ARN polimerasa dependiente de ARN puede llevar a cabo una síntesis de novo sin primer (parecida a una ARN polimerasa dependiente de ADN) o bien requerir un primer Otra proteína viral o celular puede ser requerida El ARN es sintetizado bajo la incorporación de NTPs dirigida por un templado, es elongado en dirección 5’ 3’ Sintesis de ARN sin templado Inicio de novo A- iniciación 3’ terminal: la ARN pol inicia en 3’ agregando NTPs sin necesidad de un primer. B- templados que tienen en el extremo 3’ una estructura similar al cap que tiene los ARNm celulares en su extremo 5’. Esa estructura es reconocida por la ARN pol iniciando en un sitio intermedio, luego el producto recién sintetizado se desplaza un poco hacia atrás para que la polimerasa lea los primeros pares de bases. La polimerasa inicia en un sitio interno donde la secuencia es repetida. Inicio dependiente de cap A- proteínas asociadas a un cebador B- CAP asociado a cebador Cuando se sintetiza una cadena de ARN al igual que en el ADN se necesita para su correcto funcionameinto del ion Mg. Este mantiene en su lugar los residuos de aspartato de la ARN pol. Además ayudan a llevar a cabo la rn de polimerización interactuando con el oxigeno de la ribosa, generando un ataque nucleofilico sobre el grupo fosfato permitiendo posteriormente el agregado de una nueva base nitrogenada (enlace fosfodiester) ARN (+) Picornaviridae Su genoma liberada en el citoplasma actua como ARNm directamente y además se genera el ARN (-) para hacer las copias genómicas. Esto ocurre en vesículas de membrana generada por la infección donde replican. Vpg en extremo5’ y cola poli A. se traduce en una poliproteina que posteriormente es clivada por 2A y 3C. 2A tiene acción en trans sobre otras proteínas igual que 3C. Cloverleaf: Secuencia Cre Pseudonock Los ARNm celulares no pueden copiarse por la polimerasa viral por que no tiene el psedonockt que es el ditio de unión de la polimerasa viral. Cre sirve como punto de nucleación para la adición de base. Vpg funciona como primer de la polimerasa viral. 3D se une a Cre, las proteasas virales cambian la conformación de la secuencia cre permitiendo que una tercera ARN pol 3D se una al sitio, ahí recién Vpg se asocia al complejo donde la ARN pol adiciona nuevas bases a Vpg En las vesículas de membrana ocurre la síntesis de ARN: el precursos de Vpg (3AB) esta anclada a la vesicula y a la vez unida a la proteína PCbp. Esta ultima está unida al cloverleaf junto a la proteína 3Cdpro. Este complejo interactúa con la proteína de unión a la cola poli A PAbP que se une a su vez al extremo 3’ del genoma llevándolo a un sitio intermedio del genoma. La proteasa viral corta la unión con la proteína 3AB liberando la VPg. La polimerasa viral adiciona nucleótidos sobre la VPg usando la secuencia cre como base, esa cadena de nucleótidos es transferida al extremo 3’ del genoma siendo usada como primer por la ARN polimerasa. Coronavirus: El ARNm/genoma no se traduce por completo. Lo hace parcialmente en extremo 5’ produciendo sus polimerasas y proteínas accesorias. Esta ARN pol puede replicar el genoma (+) completo para producir su copia antigenomica (-)y es capaz de producir pequeños ARNm (usando de molde a la ARN (-) de molde) llamado ARNm subgenomicos (para proteínas estructurales). ARN (-) Rabdovirus Su genoma es copiado mediante la polimerasa que viene con e virion en diferentes tipos de ARNm que traducen a un solo tipo de proteína. Algunas de ellas participan en el proceso de replicación del templado antigenomico genómicoCada uno de los mensajeros tiene cap y están poliadenizados Cuando el virus entra en la celula produce primero los ARNm, luego de la traducción hay cambio de función de la polimerasa para las copias genómicas. La prooteina N genera el cambio cubriendo el ARN genómico en secuencias intergenicas principalmente permitiendo que la polimerasa genere la copia antigenomica para realizar las copias genómicas luego. Esta polimerasa no depende de primer se une directamente en 3’, genera la copia finalizando en una secuencia intergenica (separándose el primer ARNm); la polimerasa inicia otra vez con el segundo gen hasta la siguiente secuencia intergenica La secuencia intergenica presenta la señales de poliadenilacion y cap. Orthomyxovirus El proceso es similar pero se lleva a cabo en el nucleo. Esto es por que necesita primer con cap del nucleo y además algunos de sus ARNm necesitan splicing generándose un nuevo marco de lectura para una proteína diferente. Aca también la proteína NP esta relacionado con el cambio de síntesis de ARNm y síntesis de ARN genomico La polimerasa depende de un primer que son los cap ¨robados¨de los ARNm de la celula hospedera (por ello debe ir al nucleo). En primer lugar la polimerasa sintetiza ARNm para la traducción de proteínas. El acumulo de proteína NP recubre el genoma viral haciendo que la polimerasa copie todo el genoma sin necesidad de primer (antigenomica genómico). La copia antigenomica no tiene cap ni cola poli A ya que es el que se va a usar de molde para la cadena complementaria genómica. Robo de cap En la síntesis de ARNm una enzima (endonucleasa) que posee en la particula viral se une a los cap de la celula hospedera clivando su porción 5’ hasta un tamaño de 13 bases después del cap, los cuales luego añade en el extremo 5’ del ARNm sintetizado Adicion de la poli-A en los ARNm La polimeras viral forma un trímero, el templado es leído de 3’5’ y se va moviendo por el sitio activo de la enzima mientras se genera el ARNm (5’3’). Cuando llega a la señal de poliadenilacion que posee el genoma se agrega la cola poli-A liberando el ARNm ARN DOBLE CADENA Reovirus Posee doble hebra y la cadena positiva posee cap pudiendo actuar como ARNm, sin embargo como esta interactuando con su hebra complementaria no esta disponible para ser copiada. Cuando entra la polimerasa viral que viene con la partícula) se encarga de copiar cada segmento para producir los ARNm que serán traducidos a proteínas virales. En algún punto cuando se ensambla parte de la capside viral, algunos de los mensajeros se empaquetan y dentro de la capside que tiene ya la ARN pol genera la hebra complementaria. Su replicación es conservativa La particula de reovirus tiene dos capas concéntricas de proteínas de característica icosaedrica durante su entrada se elimina una de sus capas formando una particula infecciosa subviral (ISVP), luego la capa externa se separa liberando la nucleocapside que es transcripcionalmente activa. Para degradar sus capas utilizan los lisosomas (ver replicación). El genoma es copiado dentro de la nucleocapside por lo que nunca se muestre su genoma doble cadena. REPLICACION DE VIRUS ADN La replicación siempre requiere como minimo la expresión de al menos una proteína viral, algunas veces de muchas. El ADN siempre es sintetizado en dirección 5’3’ (o sea lee de 3’ 5’) mediante una via de replicación semi conservativa La replicación inicia en orígenes definidos (Ori) utilizando un primer La célula huésped provee otras proteínas Pasos para la replicación de ADN Reconocimiento del origen (Ori) para la iniciación Cebado de la síntesis de DNA Elongacion Terminación Modos de replicación 1- Horquilla de replicación Se produce la separación de las hebras de ADN y se sintetiza la cadena complementaria en cada hebra al mismo tiempo Poliomavirus Papilomavirus Herpesvirus Provirus retrovirales 2- Desplazamiento de cadena (primer) Se requiere un primer, se sintetiza una cadena y la otra se desplaza. Luego se sintetiza la otra cadena Adenovirus (proteína) Parvovirus (horquilla de ADN) Poxvirus (horquilla de ADN) Los virus pequeños no codifican ADN polimerasa, pero codifican proteínas que organizan al anfitrión (papilomavirus, poliomavirus, parvovirus) Virus de genoma grande codifican la mayoría sus polimerasas (herpesvirus, poxvirus y adenovirus) Proteínas virales necesarias para la replicación ADN polimerasas y proteínas accesorias Proteinas de unión al origen Ori, helicasas (desenrrolla el ADN) Exonucleasas (corrige errores) Enzimas del metabolismo del acido nucleico (TK, RR,dUTPasa) Orígenes del ADN para la replicación Segmentos de ADN ricos en A-T reconocidos por proteinas de reconocimiento viral Algunos virus tienen un Ori, otros mas de tres y son usados para diferentes propósitos. Parvovirus Genoma de ADNss. Este tipo de genoma se convierte en ADNds y esto es asi por que solo se sintetiza ARNm a partir de ADNds. Los extremos forman horquillas y son parcialmente de doble cadena, esto es por que los extremos están invertidos y son complementarios de esta forma generan estructuras de horquillas apareando los extremos y actúan como primers para la síntesis de ADN De la horquilla 3’ la polimerasa sintetiza la hebra complementaria. Para no perder una parte de la secuencia del genoma, la proteína Rep78 lo que hace es separar en ADN descubriéndose un extremo 3’ usado como primer por la polimerasa. De esa forma una vez sintetizado ese extremo vuelve a formar una horquilla para reiniciar el ciclo Resumen: El parvovirus se autoceba un primer con su templado Solo utiliza una proteína viral Rep 78/68 La infección no tiene efecto en la síntesis de ADN. Los parvovirus replican en celulas en división celular. Poliomavirus ADN ds circulares. La replicación en el Ori teneindo una replicación bidireccional generándose dos horquillas de replicación. La proteína LT tiene muchas funciones. Se une al origen de replicación en 2 hexameros de LT generando un cambio conformacional de ADN donde se este se separa gracias a la función de helicasa de la misma proteína. La cadena líder es iniciada por un primer de ARN y la polimerasa simplemente avanza en direccion5’3’ Del otro lado del Ori esta la cadena retrasada donde se sintetiza de a porciones con muchos primer de ARN (segmentos de Okazaki) Los primer son removidos y posteriormente se rellena los huecos y ligadas. Resolución: mientras se replica se va torciendo las 2 cadenas, allí las topoisomerasas rompe una de las cadenas para liberar la tensión y lograr la liberación de ambas cadenas Otra función de LT es el de mantener a la celula replicándose asi tiene proteinas necesarias para replicar. Adenovirus Genoma ADNds lineal. Presenta una proteína en el extremo 5´unido covalentemente llamada TP, actua como primer. Cebado o priming: la polimerasa se une a la proteína TP inicialmente covalentemente pero luego una proteasa rompe esa unión pero sigen juntas, una citosina se une (primera base) a un residuo de serina en TP de esa forma funciona de primer por interacción de esa citosina con la guanina de la hebra Elongacion: la polimerasa copia la cadena desplazando la otra hebra. Cuando termina de sintetizar la hebra una proteasa viral corta TP de la hebra. La cadena desplazada se une a una proteína del virus llamada DBP (proteína de unión a ADN de cadena sencilla. La cadena desplazada sintetiza su otra hebra de forma independiente circularizando cubierta de la proteína DBP (menos en los extemos que hibridizan) ya que presenta extremos complementarios entre si para repetir el ciclo antes visto Resumiendo Es un ejemplo de síntesis por desplazamiento de cadenas Utiliza una proteína como primer El origen se encuentra en dos sitios terminales La ADN pol es viral Herpesvirus Presenta genoma ADN ds linear.Presenta 3 Ori: 2 Oris idénticos y un OriL media la transición de latencia a ciclo lítico único que es activo en neuronas diferenciadas terminales El ADN entra como molécula lineal y se convierte en circular Replicación por circulo rodante Cuando replica primero circulariza, luego se produce un corte en una de las hebras que sirve de punto de origen para que la ADN polimerasa viral para sintetizar una nueva cadena de ADN al copiar el circulo interno (síntesis de ADN continua). La otra cadena se va desplazando de alguna manera pudiendo ser copiada por otra enzima (síntesis de ADN discontinua). La cadena desplazada se separa del circulo a medida que se genera la ora cadena mediante circulo rodante, esto forma los concatameros Proteinas relacionadas con la replicación UL5,8 y 52: forma la primasa, helicasa UL 42: proteína de posesividad: requerida para que la polimerasa se mueva por el templado UL 9: proteína de unión al origen UL29: proteína de unión a cadena sencilla UL 30: ADN polimerasa 5 enzimas de metabolismo de acido nucleico diferente como TK Inhibición de la síntesis de ADN celular Cuando la replicación de ADN viral se lleva a cabo en mayoría por proteinas virales, la síntesis de ADN celular es generalmente inhibida. El virus quiere aumentar la disponibilidad de sustrato para el. Herpesvirus, adenovirus usan esta estragias TRANSCRIPCION DE ARN A PARTIR DE ADN Etapas genéricas de la transcripción 1- Reconocimiento del promotor 2- Formación del complejo pre-inicio 3- Inicio 4- Elongación 5- Terminación Sucesos que le ocurren a los transcriptos de ARN 1- Adición de cap (“capping’) El ARNm generado es “encapuchado” en su extremo 5’ . el capped es la unión de una guanosina trifosfato al último nucleótido del extremo 5’ mediante unión 5’-5’ (lo normal es 5’-3’). El cap está involucrado en: Transporte del ARNm del núcleo al citoplasma Protección del ARNm de las exonucleasas. Iniciación de la transcripción Los virus que replican en el nucleo usan la enzima de la célula para hacer el capping. Orthomixoviridae que replica también en el núcleo lo que hace es “ robar” los caps de otro ARNm de la celula. Los virus que replican en citoplasma tienen sus propias enzimas en general para el capping (reovirus, coronavirus), otros también “roban “los Caps y otros como picornaviridae no usa caps (aca la transcripción no depende de caps) 2- Poliadenilacion Agregado de una serie de residuos de adenosina en el extremo 3’ . su función es estabilizar más el ARNm . No todos los virus lo realizan. Cuando se genera el ARNm hay una señal que indica que ahí se debe cortar el ARNm y colocar su cola poliA. 3- Procesamiento (Splicing) Utilizado en los virus. Dos exones que poseen información relevante para la traducción de alguna proteína están separadas por un intron el cual es removido por exonucleasas. Se realiza en núcleo por lo que solo los virus ADN, retrovirus y otomyxovirus pueden hacerlo. 4- Transporte Recién cuando sale del nucleo es ARNm 5- Silenciamiento Degradación Inhibición de la traducción ARN Polimerasa celular En el núcleo podemos encontrar las siguientes polimerasas: Pol I- pre ARNr (no la usa el virus) Pol II- Sintetiza ARNm y algunos ARNmi Pol III- Adenovirus VA ARN, EBV, EBERs y algunos ARNmi El aparato de transcripción solo trabaja con ADN ds. Por ello parvovirus necesita en primer lugar sintetizar su cadena complementaria Los virus ADN y retrovirus necesitan una ARN polimerasa dependiente de ADN para poder trascribir a ARNm (ARN pol II celular en el nucleo). Los virus ADN que replican en citoplasma llevan su propia ARN polimerasa. Elementos de un promotor Secuencias específicas de ADN TATA box- secuencia definida- TFIID reconoce TATA. Iniciador-asegura inicios precisos Enheancers: Contiene secuencias de consenso. Son sitios donde comienza la transcripción como por ejemplo la TATA box. Los Enhancers contiene secuencias donde se une factores de transcripción que luego interactúa con los factores de transcripción ubicados en el sitio promotor. Esto incrementa la transcripción por la ARN polimerasa II. La polimerasa II reconoce el promotor, pero necesita algo que le ayude a especificar un inicio preciso y viene de proteínas celulares o virales. Luego de reconocer el promotor se forma el complejo de iniciación cerrado (nucleo de proteínas sobre el promotor) posteriormente el complejo de iniciación se abre, las helicasas colaboran. Asi la polimerasa empieza a transcribir (es fosforilada) Adenovirus: Los ARN tardíos de adenovirus que codifican para proteínas de la capside se descubrió que todos provenían de un mismo promotor (ML). Todos ellos estaban compuestos de 4 partes: un líder tripartita en 5’ terminal y un cuerpo y mediante splicing obtiene los diferentes ARNm. Toda la transcripción depende de E1a MLP-secuencia líder: Se transcribe la secuencia completa, ese ARN transcripto es procesado hibridación de ADN con el ARN generado formación de tres asas que no hibridan con el ADN (A-B-C), esas son zonas de splicing. De esa forma adenovirus cambiando el patrón de splicing puede cambiar la proteína generada. Retrovirus (lentivirus): Tiene LTR (repetición terminal larga) son promotores fuertes leídos por la polimerasa celular Rev es una proteína que promueve el splicing en todo el genoma. Poliomavirus: tiene un enhancer duplicado que trabaja a distancia y es independiente de la orientación. Algo característico es que puede trabajar el Trans (no tiene que pertenecer a la misma molecula que se esta transcribiendo). Varias proteínas interactúan con el enhancer interactua con el complejo de inicio aumentando resultando en mayores niveles de iniciación de transcripción. Regulación Los virus usan proteínas del huésped y/o proteínas virales especializadas para la regulación de la expresión de genes. Los virus codifican o llevan consigo moléculas activadoras La especificidad al tipo celular puede limitar la expresión Dominios reguladores en proteínas Las moléculas reguladoras están compuestas de multiples dominios que contribuyen a la regulación de genes virales Unión a ADN Activación/represión Interactor Multimerizacion Los virus pueden regular de forma temporal la transcripción de ARNm de forma temporal siendo que una proteína traducida autoregule su expresión (positiva o negativamente) o regule la expresión de otros genes (como sucede en herpes donde los productos de genes A estimula la expresión de genes B) esto lo llamamos cascada regulatoria. Esto de forma coordinada. La cascada transcripcional Proteínas inmediatas: es lo primero que transcriben los virus Transcripción de genes tardíos Asegura la produccion coordinada de genomas de ADN y proteínas estructurales, libera el templado de represores: la síntesis de ARN libera represores de la síntesis del templado, al producirse la síntesis del ADN llegara un momento donde habrá mas moléculas de ADN que proteínas regulatorias de la transcripción ppalmente silenciadores y eso permite que los promotores complejos ahora si sean transcriptos. Poliomavirus: lo primero que hace es transcribir para la produccion de la proteína LT, esta vuelve al nucleo y reprime su propia transcripción y se permite asi la síntesis de ADN viral posteriormente. LT: se une al oris de polioma como hexámero, promotor temprano apagado y tardío activado. Adenovirus: primero expresa la proteína E1A, esta activa la transcripción de los genes E2 para ello interactua con proteínas celulares. E2 es un antirepresor libera la obstrucción de la promotores de los genes tardíos y permite la expresión de 4E2 E1a: necesaria para la transcripción de unidades transcripcionales tempranas. Reúne los proteínas celulares en varios promotores tempranos para permitir la transcripción de los mismos. E2 es requerida parala síntesis de ADN y la entrada a la fase tardia de transcripción IVa2 aumenta la transcripción de genes tardíos Herpesvirus: Vp16 activa expresión de genes inmediatamente tempranos estos estimulan los genes de los tempranos y estos últimos de los tardíos TRADUCCION Proceso en el cual el ARNm proteína Maquinaria de traducción en una celula normal: Ribosomas ARNt Proteínas de inicio (eIF) Proteinas de elongación (eEF) {rpteinas de terminación (eRF) Mecanismos normales de iniciación en celulas Iniciación 5’ dependiente (mayoría de los ARNm) Ocurre con la interacción de muchas proteínas de inicio. Las de importancia son eIF4E que es la que interacciona con el cap del ARNm y el otro factor importante es eIF4G que se una al factor anterior con el 40s eIF4G es muy grande y es blanco de modificaciones por células infectadas Luego de formado el complejo de iniciación, este se mueve hasta encontrar el codón de inicion (AUG). Una vez encontrado se libera los factores de iniciación y se acopla la subunidad 60s del ribosoma, allí inicia la traducción. Cuando ocurre la traducción el ARNm circulariza mediante la unión a la proteína PABP que unida a la vez a eIF4G Mecanismo normal de elongación Los aminoácidos + ARNt se unen a su codón en el sitio aminoacil del complejo de elongación, una transferasa liga el aminoácido que se encuentra en el sitio peptidil con el recién llegado. Posteriormente se produce la trascolcacion del ARNt + péptido naciente de AP y el ARNt que quedo sin su péptido en P E para finalmente salir del complejo. Cuando la célula es infectada, el SI detecta el genoma viral iniciando la rta a INF, este induce la transcripción de los genes estimulados por INF como Pkr fosforila iEF2, si Pkr “ve” ARNds NO fosforila a ese factor inhibiéndose la traducción celular (ver modulación virus- celula). Existen diferentes estrategias para la síntesis de proteínas: 1- A nivel de la transcripción: Presencia de diferentes promotores Transcripción en dos direcciones Reiniciacion de la transcripción (rhabdoviridae- ARN-) 2- A nivel del procesamiento Presencia de diferentes sitios de poliadenilizacion Splicing alternativo 3- A nivel de la traducción: Leaky scanning Reiniciacion de la transcripción Supresion de la terminación Ribosomal frameshifting Inicio de la traducción independiente del CAP Ribosomal shunting 4- A nivel post traduccional Clivaje de la poliproteinas. TRADUCCION INDEPENDIENTE DE CAP Iniciación cap independiente IRES (internal ribosome entry site) son estructuras secundarias en el ARNm que pueden iniciar la transcripción desde cualquier lugar del ARNm La subunidad 40 s del ribosoma se une a IRES mediado por eIF4G sin necesidad de cap El virus de la hepatitis C es particular ya que puede la subunidad 40s ribosomal unirse al IRES directamente sin necesidad de ninguna proteína de inicio (no requiere cap) luego de unirse la subunidad 4os se une eIF3 y comienza la traducción La proteasa 2A procesa eIF4G inactivandola para la celula pero es competente asi clivado por el virus interaccionando con el IRES y Subunidad 40s RIBOSOMAL FRAMESHIFT Mecanismo alternativo de la traducción para fusionar proteínas codificadas por superposición de dos marcos de lecturas abieros (ORF) -1 ribosomal frameshift compuesto por un heptanucleotido o secuencia resbaladiza y un pseudoknott (5-8 nucleotidos rio abajo). El ribosoma viene leyendo los codones y se topa con estas dos estructuras lo que hace que se detenga vaya un nucleótido para atrás (-1) corriendo el marco de lectura. Retomando la transcripción por cambio del codón terminados al moverse uno para atrás. Ej: retroviridae, coronaviridae, picornaviridae, flaviviridae Retrovirus: el ribosoma viene leyendo y sintetizando la proteina de gag hasta que se encuentra con el codon de stop para finalizar gag (esto acurre en un 95% de las veces). Ese codon de finalizacion esta en un sitio heptanucleotido llamado secuencia resbaladiza, lo que hace alli es frenar dirigirse un codon para atrás y continuar sintetizando una proteina mas grande (gag-pol) coronavirus +1 ribosomal frameshift el complejo de traducción va leyando hasta que se topa con un codón raro que forma parte de una secuancia resbaladiza, frena, se adelanta un nucleótido cambiando el marco de lectura del codón y continua. Ej orthomixoviridae RIBOSOMAL SKIPPING (“SALTO”) En un determinado momento de la translocación la peptidiltransferasa es inhibida por lo que el ribosoma salta 3 codones y comienza de nuevo generando una nueva proteína. REINICIACION DE LA TRADUCCIÓN EN OTRO AUG Son ARNm bicistronicos que poseen 2 ORF. El complejo de traducción finaliza la primera proteína, pero corriente arriba había un codón de inicio el cual la subunidad 40s se vuelve a unir para iniciar la transcripción de la segunda proteína. Ejemplos de estos casos es Cytomegalovirus humano donde posee 2 ORF, uno corto corriente arriba y otro mas largo corriente abajo separados por una región intersistronica. Otro es influenza donde uno de sus genomas tiene dos genes que están solapados el de M1 y M2 (2 ORF solapados) LEAKY SCANING Escaneo débil. Es un fenómeno en donde un codón de iniciación del ORF 1 en el ARNm es a veces saltado por el ribosoma en la iniciación de la traducción. La subunidad 40s continua escaneando hasta encontrar otro codón de iniciación (ORF2) iniciando la transcripción. Estas secuencias de iniciación débiles están en una zona de consenso de Kozak. Ej: orthomyxoviridae, herpesviridae, papilomaviridae, paramixoviridae, calciviridae, arteriviridae, etc. Un ejemplo es Poliomavirus (SV-40) donde sus proteínas VP1-VP2 y VP3 las genera por este método. Paramyxoviridae En el ejemplo de abajo vemos que el codón de inicion AUG para la proteína P es altamente leído por los ribosomas, no asi el codón ACG pudiéndolo pasar por algo (solo un 5% iniciara ahí) SUPRESIÓN DE LA TERMINACIÓN Existen codones de terminación normalmente como UGA (opalo) y UAG (ambar) que son en un 90 % reconocido por el factor liberador de la traducción eRF en vez del ARNt, con la consiguiente finalización de la traducción. Algunos virus tienen la posibilidad de no frenarse en ese codón por Pseudoknots por delante del codón de stop lo que impide que el factor se una a dicho codón, pero si permite la unión del ARNt continuando la traducción. Algunos ejemplos son: togavirus (A) y retrovirus (B). Retrovirus: Para gag-pol usa este sistema. Los ribosomas sintetizan gag al final encuentra un codón de paro, la mayoría de las veces para ahí (importante por que son proteínas que forman la estructura y se necesita en cantidad, pero también se necesita la TR, IN y PR, estas son generadas por el mecanismo de supresión de la terminacion RIBOSOMAL SHUNTING Llamado también descarrilamiento de ribosomas Las estructuras secundarias ribosomales deben ser “desarmadas” en el momento que el ribosoma con el complejo de iniciación va escaneando buscando el codón de inicio. Esto lo lleva a cabo IEF que tiene función helicasa, pero este proceso tiene un gasto de energía importante. En el caso del ribosomal shunting el ribosoma se decarrila sorteando todas las estructuras secundarias El descarrilamiento disminuye la dependencia de los ARNm por eIF4F durante la iniciación por reducir la necesidad de desenrollar el ARNm El ejemplo mas clásico se da en adenovirus: El ARNm recluta la subunidad 40 S, se realiza un escaneo muy limitado y rápidamente se trasloca al codón de inicio En la etapa tardia de infección los adenovirus traducen los ARNm y en forma simultanea suprime la traducción de ARm celulares. Los ARNm tardíos tienen cap y se traducen, a pesar de estar bloqueada la traducción celular, ya que poseen la secuencia líder tripartita en elextremo 5´ que les da la habilidad de iniciar la traducción por este mecanismo. En el mismo el ARNm recluta la subunidad40S, realiza el escaneo limitado y rápidamente va al codón de inicio MODIFICACIONES POST-TRADUCCION 1- GLICOSIDACION. Adición de oligosacaridos a la cadena polipeptidica O-glicosidacion: grupo –OH en serina o treonina. La proteínas glicosidadas por este método se tradujeron en el RER N-glicosidacion: grupo –NH2 en asparagina. Las proteínas glicosidadas por este método se tradujeron en el RER aparato de golgi. (ver en maduración orthomyxoviridae y retroviridae) 2- ACILACION. Adición de grupo acilo (R-CO-) , el mas común es el ácido miristilo. Están asociadas generalmente a proteína de membrana o de capside de virus. La adicion de lípidos a las proteínas virales permite dirigirlas a la membrana independientemente de una secuencia señal. Las proteínas virales son sintetizadas en el citoplasma, y modificadas con lípidos posttraduccionalmente. Retroviridae: el precursor Gag, en su termina amino “N” donde esta la proteína matriz MA presenta miristato (lípido) que se une covalentemente al extremo amino aumentando la afinidad de la proteína por la membrana. Además presenta cargas positivas mejorando esa afinidad. 3-FOSFORILACION Agregado de grupo fosfato a residuos –OH de tirosina, treonina y serina.. la fosforilacion puede alterar la actividad, localización, y la estabilidad de la proteína. 4-CLIVAJE DE POLIPROTEINAS Llevada a cabo por proteasas que cortan una proteína. No solamente pueden autoclivarse sino que también pueden actuar en trans y clivar otras poliproteinas nacientes. Las de picornavirus son 2A pro y 3C pro ARNmi Los micro ARN son pequeñas secuencias de ARN producidas por la ARN polimerasa III. Pueden ser celulares o virales y cumplen un rol en la regulación post transcripcional de la expresión génica via represión de la traducción o degradación de ARNm. Su principal blanco es el extremo 3’ UTR del ARN los ARNmi funcionan como en un complejo, los miRNPs, compuestos como Ago, Dicer y TRBP asi determinamos si los degrada a los ARNm Se cree que los micro ARN virales estarían involucrados en algunos virus en inhibición de apoptosis, modulación de la respuesta inmune etc… TRANSPORTE DE MOLECULAS DENTRO LA CELULA Proteinas sin péptido señal: quedan en citoplasma Proteina con péptido señal: comienzan sintetizándose en ribosomas libres pero luego el complejo se dirige al RER donde finaliza la traducción. El producto de traducción es empaquetado por golgi y transportado a la membrana celular. Las proteínas que una vez sintetizadas tienen que volver al nucleo poseen una secuencia de proteínas señal. C- SALIDA Incluye: Ensamblaje Formación de unidades estructurales de la capside (capsomeros). Armado de la capside Encapsidacion Empaquetamiento del genoma viral y otros componentes del virion en la capside Egreso Adquisición de la envoltura viral con proteinas. Liberación de la celula hospedadora Maduración Reorganización de los componentes del virion necesario para su infectividad ENSAMBLAJE Las proteínas virales alcanzan altas concentraciones por viarios métodos. 1-La replicación viral y traducción ocurre en un compartimiento ¨fabrica viral¨ 2-Produccion localizada de proteínas virales e interacciones proteína-proteina permiten la formación de sub-ensambles individuales 3- Concentraciones locales de componentes virales estructurales que pueden ser implsados por interacciones laterales entre proteinasasociadas a membranas Las proteínas virales tienen “direccionaes” intrínsecas en su envoltura 1- Proteinas de membrana que dirigen a las membranas correctas Secuencia señal, modificación de acidos grasos 2- Proteinas de membrana se mantienen en las membranas correctas Proteína de retención 3- Proteinas nucleares que van a nucleo Secuencias de localización nuclear 4- ARNm viral o complejos ribonucleicos se movilizan al citoplasma Senal de exportación nuclear 5- Las capsides y los complejos proteicos exhiben movilidad dirigida, no difusa Microtubulos y filamentos intermediarios son de transportes: dineinas, kinesinas y miosinas motores POR PROTEINAS INDIVIDUALES Las proteínas se traducen en el citoplasma ensamblándose en forma de subunidades. Se da al azar no hay interacción entre las proteínas Poliomavirus: las proteínas son producidas en el citoplasma individualemnte y luego se ensamblan en subunidades llamados pentámeros. Adenovirus: la proteína IV (fibra) y la proteína III (penton) se sintetizan por separado, luego la proteína IV forma un trímero y 5 proteinas III forman un pentámero. Ambos capsomeros se encuentran luego para formar la capside del virion A PARTIR DE POLIPROTEINAS Cada capsomero se forma a partir de una poliproteina, por lo tanto no ocurren al azar, siendo mas eficiente. Es una interaccion intramolecular. La poliproteina interacciona consigo mismo en sus diferentes dominios y luego es clivada en las distintas proteínas. Picornavirus: lo hace con VP1, VP2, VP3, VP4 que luego de plegarse son clivada por 3CDpro. A PARTIR DE CHAPERONAS Pueden ser celulares o virales. Son proteinas que direccionan a las proteinas de la capside para que produzca su correcta reunión. Adenovirus: requiere chaperona viral llamada L4 para formar el trímero con la proteína II que posteriormente se une a los otros componentes de la capside Algunos virus producen producen proteinas Scaffolding o de andamiaje que generan un esqueleto alrededor del cual se van a ensamblar las proteinas de capside. Una vez conformado el virion estas proteinas son eliminadas. Herpesvirus: presenta proteinas de andamiajes llamadas VP22 y VP21. Una vez formada la procapside son removidas por una proteasa viral (VP24) y la capside queda disponible para recibir el ADN viral ENCAPSIDACION Proceso en el cual el acido nucleico es incorporado a la capside. Secuencias especificas en el acido nucleico dirigen la señalización del proceso (señal de empaquetamiento). También importa el tamaño del genoma en relación a la capside. En virus ADN: señales cortas y repetidas generalmente cerca del ORI, rereconocidas por proteinas virales Por ejemplo en SV240 la señal de empaquetamiento esta próximo a la región regulatoria del genoma que contiene el sitio de origen de replicación, enheancer y sitios promotores. En el caso de herpesvirus, los nuevos genomas se sintetizan como una única molecula de ADN larga que contiene genoma tras genoma en forma continua (concatameros). El portal al reconocer la señal de empaquetamiento (pac 1 y pac 2), el extremo de la molecula es ingresada a la capside hasta que reconoce una segunda señal de empaquetaminto que indica el comienzo de un segundo genoma donde se cliva. En virus ARN: mediado por nucleoproteínas o estructuras secundarios Por ejemplo retrovirus presenta una estructura secundaria llamada psi que varia en localización y complejidad. En la imagen abajo se ve la región psi donde el cuadro naranja (dis) es el sitio de dimerización inducida, eso quiere decir que cuando dos genomas del virus interaccionan por su región psi forman el complejo “ el beso de las asas” permitiendo la dimerización de los gonomas (por que se empaquetan dos genomas en retrovirus) Cuando un genoma interacciona con otro genoma de retrovirus ocurre una hibridación entre estos dos, esto genera que se expongan secuencias que estaban escondidas en el monómero normalmente. Esos sitios son de unión de la proteína de NC (nucleocapside) que luego los transporta a la membrana para la encapsidacion. (ver esquema a continuación). Virus ARN segmentados (orthomyxoviridae) Toma de 8 segmentos aleatoriamente, si eso ocurre habría 1 partícula correcta cada 400 ensambladas. Hay evidencia de empaquetamiento especifico de secuenciapara cada segmento de ARN. Cada segmento tiene una secuencia especifica que le permite ser incorporada dentro del virion. Coordinada: formación de capside dirigido por el acido nucleico Rabdovirus: mecanismo coordinado, la proteína N se asocia al genoma dando origen a la nucleocapside. Señal de empaquetamiento en extremo 5’ Orthomyxovirus: los genomas tienen señales que asegura una asociación entre fragmentos para que sus 8 genomas se empaqueten de forma coordinada. La ribonucleoproteinas generadas se les une M1 y Nep que transportan el ARN viral al citoplasma. La ribonucleoproteina interacciona con la membrana celular que tiene las glicoproteínas virales de membrana. La cara interna de la membrana se cubre de la proteína M1 y allí interacciona la ribonucleoproteina para finalmente salir por gemación. Secuencial: primero se genera la capside y luego se incorpora el genoma Picornavirus: ensamblaje por precursores poliproteicos, encapsidacion secuencial en vesículas citoplasmáticas. Herpesvirus: uso de proteínas de andamiaje que deben degradarse para la entrada del genoma mediante mecanismo secuencial Adenovirus: mecanismo secuencial donde los componentes se ensamblan uno a uno, aunque hay autores que hablan de ensamblaje concertado donde todos los elementos se unen a la vez. Incorporación de enzimas y otras PNE En muchas situaciones esas proteínas pueden unirse covalentemente al genoma para se transportadas junta a esta al momento del empaquetamiento como por citar un ejemplo. EGRESO VIRUS DESNUDOS Tienen los siguientes mecanismos: Lisis celular Viroporinas Apoptosis Exocitosis Fusión de vesículas provenientes de organelas Picornavirus: tienen un mecanismo de salida por lisis celular, aun asi se ha propuesto para algunos generos modelos no líticos de liberación donde las proteínas 2BC y 3A forman vesículas que recuerdan fagosomas que son sitios de replicación y ensamblaje. Posteriormente engloban al virus formándose cuerpos multivesiculares que liberan los virus por exocitosis. VIRUS ENVUELTOS Mecanismos: Envoltura: membrana celular plasmática o de organelas con glicoproteínas virales Gemación (budding) Exocitosis Gemación: I- las proteínas de cubierta y de capside son escenciales para la gemación de alfavirus II- Las proteínas de matriz interna o capside dirigen la gemación en retrovirus III- las proteínas de cubierta dirigen la gemación en coronavirus IV- Las proteínas de matriz dirigen la gemación pero componentes adicionales (Glicoproteinas, RNP) son escenciales para la eficiencia del proceso. Poxvirus: adquiere una doble membrana de Golgi, se lo denomina en este estadio como virion inmaduro, luego de sufrir cambios conformacionales se transforma en un virion maduro (IMV). Este ultimo puede salir de la celula si se destruye la celula pero es infectivo. Sin embargo una proporción de losIMV adquieren una cuádruple envoltura en un sitio posterior a Golgi. Esta membrana mas externa es capaz de fusionarse con la membrana citoplasmática liberando un virus con triple envoltura. Ambos tipos de viriones liberados tienen membranas diferentes con composiciones proteicas distintas permitiendo infectar diferentes células.(en ciclo de poxvirus esta la imagen) Herpesvirus: adquiere una membrna por budding de la membrana interna nuclear (procesos mediados por UL31-UL34), esta membrana es posteriormente perdida liberando el virus con las proteínas de tegumento a su alrededor. Otras proteínas de tegumento (UL11-46 y 49) interaccionan con la futura membrana del virion en Golgi, es aquí donde adquiere sus glicoproteínas y donde es finalmente liberado por exocitosis al medio externo Orthomyxoviridae: egresa por gemación (budding). Mecanismo de ensamblaje coordinado: 1- nucleoproteínas 2- M1 3- NEP y proteínas de exportación. La liberación se produce por clivaje del acido sialico mediante sus neuramidinasas, sino quedaría pegada a la celula u a otros virus. MADURACION Consiste en el clivaje de algunas/s proteína/s entructurales del virionn ensamblado. Ocurre siempre como un paso posterior al ensamblaje. Puede ser antes, durante o después del egreso y siempre se lleva a cabo por enzimas virales. No todos los virus necesitan paso de maduración Retrovirus: el ensamblaje coordinado y egreso por gemación. La maduración es extracelular por autoclivaje de la poliproteina gag y gag-pol Cuando retrovirus produce sus copias genómicas, son exportadas al citoplasma, las proteínas de NC (que aun es en realidad gag por que tiene NC, MA, CA) se unen al genoma y lo dirigen a la membrana celular donde estan las glicoproteínas TS-SU. El virion empieza a gemar cuando se agregan los genomas junto a todas las proteínas de Gag, finalmente se incorporan las proteínas corresponentes de Gag-Pol (que además de las proteínas antes nombradas posee las proteasa, integrasa y retrotranscriptasa. Finalmente gema completamente pero aun no es un virion maduro. Esto se produce extracelularmente por parte de la proteasa El receptor TM-SU es una glicoproteína que presenta oligosacáridos y sitios de clivaje por parte de proteasas virales quedando finalmente SU unido con TM mediante puente disulfuro. El péptido fusión esta oculto y solo se expone cuando SU reconoce su receptor. Orthomyxoviridae: la enzima neuramidinasa se encarga de remover los residuos de acido sialico presente en las glicoproteínas de envoltura El extremo de HA presenta el sitio de unión a acido sialico, mientras que en extremo opuesto ceraca de la membrana presenta oculto el péptido fusión que se expone recién cuando hay cambios de pH durante la entrada a una celula la cual va a infectar. HA es una glicoproteína transmembrana. Presenta oligoproteinas y varios puentes disulfuros que mantienen la estructura de la proteína. En el esquema se ve que se necesita de una proteasa que clive en la región próxima al péptido de fusión para que exponga su extremo N terminal. A pesar del clivaje se puede ver que hay un puente disulfuro que mantiene unida HA1 y HA2 La HA es traducida por ribosomas del RER. A medida que se traduce la proteína queda anclada en la membrana del RER. Una vez finalizada mediante vesículas pasa al Golgi donde a mediada que avanza en su trayecto se van agregando los oligosacáridos (permiten un correcto plegado). En la parte final de la via secretoria ocurre el corte proteolítico del que se comento anteriormente. Algo importante de aclarar es que el corte proteolítico intracelular de HA por proteasas obicuas ocurre solamente en cepas de influenza de alta patogenicidad. Las de baja patogenicidad son clivadas una vez eliminadas las partículas mediante proteasas propias del aparato respiratorio. Se sabe también que las sepas patogénicas presentan esa característica por: Inserción de aminoácidos básicos en el péptido conector entre HA1-HA2. Perdida de un carbohidrato en posición 22 (que sino enmascara el sitio de clivaje IC) Sustitución de aminoácidos acidos en P5y P6 dentro del loop Las vesículas llevan las HA a la membrana Formación de sincicios (ya visto antes): herpesvirus, paramyxovirus, reovirus, retrovirus PARVOVIRIDAE Simetría de capside: icosaedrica Desnudo o envuelto: desnudo Arquitectura del genoma: ADNss linear Pol. Para replicación: ADNpol dependiente de ADN (celular) Replicación: núcleo. Pol. Para transcripción: ARN pol (celular) dependiente de ADN Tamaño: 20 nm Clase de Baltimore: I ORGANIZACIÓN DEL GENOMA Los viriones replican en el nucleo de las celulas en alta division. El ADNss sirve de molde para sintetizar la cadena complementaria (ADNds) por las enzimas del huesped. ADNss linear de 4-6 kb.tiene una region terminal TR (terminal repeats) que contiene secuencias palindromicas y juegan un rol importanteen la replicacion, transcripcion y encapsidacion (en dependovirus tambien en la integracion dentro del ADN celular). En el caso de los dependoparvovirus dependen de un virus helper (herpesvirus o adenovirus) para replicar eficientemente. Mecanismo de replicacion del genoma: “Horquilla rodante” El genoma replica a través de un proceso llamado horquilla rodante. Cuando el virus infecta una célula la horquilla de la región 3´ sirve como primer por las enzimas reparadoras del huesped para producir la hebra complementaria para replicación y transcripción. La replicacion es activa durante la fase S de la celula es iniciada por una endonucleasa viral llamada rep (en dependovirus) o NS1 (en el resto) que crea una union entre la horquilla y la secuencia codificada creando un extremo 3´ que ceba el inicio de la replicacion Transcripcion Promotores de transcripcion: Eritroparvovirus: 1 ORF Protoparvovirus: 2 ORF Dependoparvovirus: 3 ORF El splicing alternativo permite la expresion tanto de proteinas estructurales como no estructurales. Los parvovirus independientes producen 3 transcriptos (R1NS1, R2NS2, R3VP), su productos son promotor dependiente y estan distribuidos a lo largo de todo el genoma viral. Presentan 1 sitio Poly A (poliadenilacion) (ejemplo: dependoparvovirus abajo) (Eritroparvovirus y protoparvovirus: abajo) REPLICACION Adhesion y Penetracion 1- Reconocimiento de ligando por partes del virus en la célula hospedadora (TfR: receptor de transferrina en células en crecimiento, sialoglicoproteinas, sulfato de heparina). Se introduce dentro la célula mediante una endocitosis mediada por clatrina. 2- En el interior del endosoma el cambio de pH genera cambios de conformación del virus: expone la región amino terminal de VP1, clivaje de VP2 en región amino terminal. Denudamiento 3- transporte microtubular, lleva al virion al nucleo donde ocurre el denudamiento dentro del mismo Replicacion transcripción y traduccion VIRUS ADN 4 El ADNss es convertido en ADNds mediante proteínas celulares. 5- La transcripción de ADNds da lugar a ARNm cuando el hospedador entra en fase S, y traduce para producir proteína viral. 6-Etapa temprana: Cuando la celula entra en estado S, se transcriben y traducen proteínas no estructurales que actúan regulando la transcripción génica actuando como priming o iniciadores para la transcripción y luego traducción de proteínas estructurales (VP) NS1: actua como factor de transcripción, replicación de genoma. Actúa como nucleasa y helicasa. Interfiere con la replicación del ADN celular deteniéndolo en la transición G2/M, de esa forma se provee de factores esenciales que el virus necesita para la replicación y con la maduración del ADN viral. Promueve la apoptosis en la celula hospedadora En el caso de Rep68 en dependo: se une a ITR en 3’ y 5’ del ADN viral y cliva lugares específicos para generar un sitio priming para el inicio de la replicación viral de la hebra complementaria 7- Replicación: ocurre a través del proceso horquilla rodante, con la endonucleasa NS1 covalentemente a la porción 5´del genoma. 8- Etapa tardia: se transcriben las proteínas estructurales VP1, VP2 y VP3 que conforman la capside. Ensamble y liberación: 9- El ensamble ocurre en el núcleo, liberándose luego mediante lisis celular. Dependovirus Cuando ingresa a la célula y se genera la doble hebra se inserta en el genoma de la célula del huésped y entra en latencia (esto debido a que no puede evadir los sistemas de defensa del huésped, un proteína nuclear que detecta ADN viral en el núcleo y que otros virus pueden evadirla como herpesvirus y Adenovirus, por ello se necesita la infección concomitante con alguno de ellos). Cuando un adenovirus infecta la misma célula induce la fase S de replicación celular mediante sus proteínas, induciendo también el promotor p5 del dependo produciéndose la proteína Rep68, esta proteína es un activador transcripcional y represor de la latencia, iniciando el ciclo como se vi arriba. FILOGENIA DE VPLF-VPC Mediante secuenciación se pudo determinar la filogenia del virus de parvovirus para determinar el origen del mismo pudiéndose determinar que modificaciones en la proteína estructural VP2 permitieron el salto entre especies. El FPV felino se pudo adaptar a huéspedes como el zorro mediante el cambio en 6 aminoacidos en diferentes porciones de la proteína. El salto de zorro al perro domestico se produjo en cambios de la misma proteína en 3 aminoacidos llamándolo CPV tipo 2. A partir de este, dos modificaciones posteriores de aminoácidos generaron la variante CPV tipo 2b pudiendo afecta gatos. Del parvo b al c hubo un cambio aminoacidico. POLIOMAVIRIDAE Simetria de capside: icosaedrica Desnudo o envuelto: desnudo Arquitectura del genoma: ADNds circular Pol. Para replicación: ADNpol (celular) dependiente de ADN Replicación: núcleo. Pol. Para transcripción: ARN pol (celular) dependiente de ADN Tamaño: 40 nm Clase de Baltimore: II ORGANIZACIÓN DEL GENOMA Tiene un genoma ADNds circular de 5kb, se asocia con las histonas en el nucleo de la celula hospedadora (25 nucleosomas) formando un complejo similar a la cromatina (minicromosomas). La replicación se lleva a cabo con enzimas celulares (ADN pol celular dep ADN) y solo de una proteína viral (proteína LT). La replicación es bidereccional semidiscontinua. Su genoma codifica para 6 proteinas. La transcripción ocurre en ambos sentidos (genes en ambas cadenas). REPLICACION Entrada y denudamiento El mecanismo de penetración de los PoVs es mediado por clatrina (estudios recientes dicen que se unen a receptores de MHC-I para SV-40). La endocitosis caveolar transporta al virion por microtubulos hacia el retículo endoplasmatico. Allí adentro ocurre un rearreglo de la estructura de la capside. Posteriormente el virion malplegado es exportado al citoplasma (via ERAD) donde pierde la VP1 cuando hay bajo calcio en el citoplasma, liberando el ADN viral el cual es importado al núcleo. Transcripción de genes tempranos La transcripción se lleva a cabo por el complejo de transcripción celular (ARN pol II y factores de transcripción). El primer gen que es transcripto es el antígeno T. El transcripto primario del antígeno T sufre splicing alternativo para originar ARNm’s que serán traducidos a dos proteínas: proteína LT (large T) y la proteína sT (small T). La transcripción de este gen esta controlado por una región regulatoria que presenta pequeñas secuencias de nucleótidos en fila o motivos (motifs), siendo promotores de dicho gen. La región regulatoria de ese gen tiene áreas donde sirven de unión para la proteína LT autoregulandose su expresión negativamente ante altas concentraciones de esa proteína. El paso siguiente es la replicación del genoma, pero como el virus depende de la maquinaria de la celula, necesita que la misma entre en fase G1S para poder reclutar no solo la polimerasa celular sino también los factores de transcripción. El paso intermedio entre G1 y S esta regulado por pRb y p53. Por ello la proteína LT tiene la capacidad de secuestrar ambas proteínas pudiéndose inducir asi que la celula entre en fase G1 (produciendo lo que el virus necesita) y fase S ( donde el virus replica)( se desarrolla este tema mas ampliamente en el capitulo de oncogénesis). La proteína sT se cree que activa una fosfatasa involucrada con la replicación de la celula con lo que colaboraría con la proteína LT Replicación del genoma La proteína LT se liga a secuencias regulatorias, localizada en las proximidades de promotores/enheancer (genoma SV-40), llamado ori de replicación. Se forman hexámeros de Proteina LT que separan las hebras de ADN, ese proceso depende de energía del ATP hidrolizado por la ATPasa propia de la proteína LT. La proteína RPA celular mantieneseparada las hebras, se recluta la ADN polimerasa α (primasa) y la topoisomerasa I celular formando el complejo de iniciación. La replicación es bidireccional precedida por la actividad helicasa de la proteína LT. Los factores del hospedador (PCNA y la ADN polimerasa δ) participan en la síntesis de la cadena líder (continua) y la retrasada (discontinua). Una exonucleasa y ligasa I de la celula son necesaria para remover los primers y ligar los fragmentos de Okazaki. Finalizada la replicación ambas hebras están entrelazadas (parenteral e hija), siendo separadas por la topoisomerasa II celular. Finalmente las histonas acumuladas en fase S se unen a las hebras de virus. Expresión de genes tardíos Luego de la replicación se generan modificaciones que hacen que se expresen los genes tardíos. Se transcriben dos ARNm tardíos que sufren splicing alternativo. 1er transcripto VP1 2do Transcripto VP2-VP3 separación por clivaje a VP2 y VP3 Las proteínas virales en el citoplasma son transportadas al nucleo (mediado por señalización de localización nuclear NSL). Ensamble y egreso El ensamble ocurre en el núcleo donde se plegan las VP’s y posterior incorporación del genoma. Todo ocurre en “fabrica virales nucleares”. La salida es por lisis celular. Se conoce una proteína tardia VP4 que aparentemente actúa como una viroporina, uniéndose a las membranas fosfolipidicas alterando su estructura formándose poros. Oncogénesis Naturalmente en células permisivas ocurre todo el proceso descripto anteriormente. Cuando el virus ingresa a células no permisivas, resulta en una replicación abortiva en la cual ocurre la integración del genoma viral al cromosoma celular con la expresión de los genes tempranos o iniciales continuamente de LT que pueden llevar a la célula a la inmortalización y transformación celular. Lo mismo ocurre con papilomavirus que integra su genoma en la porción de los genes de E6 y E7 produciendo esas proteínas continuamente hasta que ocurre un desregulación del ciclo celular que genera la formación de fenotipos celulares malignos (invasión- angiogenesis, etc) produciéndose tumores malignos Proteína LT Funciones 1. Regulador de la transcripción viral Autoregula la transcripción de los genes tempranos y modula la transcripción de los genes tardíos. 2. Proteína ligante de ADN A partir del Ori del genoma. 3. Actividad helicasa, ATPasa y de chaperona 4. Modula el ciclo celular Lo hace en G1/S afectando a p53 y pRB 5. Suprime la señalización mediada por INF PAPILOMAVIRIDAE Simetria de capside: icosaedrica Desnudo o envuelto: desnudo Arquitectura del genoma: ADNds circular Pol. Para replicación: ADNpol (celular) dependiente de ADN Replicación: núcleo. Pol. Para transcripción: ARN pol celular dependiente de ADN Tamaño: 55 nm Clase de Baltimore: II GENOMA ADNds circular de 8 Kb en tamaño, asociado con histonas celulares. Sus genes se clasifican en tempranos y tardíos, y al contrario que PoVs, son codificados en una sola de las hebras de ADN por los que la transcripción es en un solo sentido. Posee una secuencia larga de control (LCR) que contiene las secuencias regulatorias. La cantidad de promotores varia entre especies. Al igual que el anterior puede ser integrado al ADN del huésped, esto, inactiva la integridad del virus pero puede dar a la celula la capacidad de replicar descontroladamente pudiéndose producir tumores malignos (algunos). CICLO REPLICATIVO Entrada y denudamiento El ciclo replicativo del virus esta relacionado con la diferenciación de los queratinocitos. La infección se produce por microlesiones en la epidermis que exponen el compartimiento de células basales. El virus se liga al sulfato de heparina y luego ingresa por endocitosis (se desconoce el receptor usado). El material genético ingresa directamente al nucleo igual que en PoVs (decapsidacion citoplasmática). La replicación del genoma se divide en dos etapas: A) Replicación plasmidica B) replicación vegetativa. Expresión de genes iniciales La expresión de los PpVs es compleja por la presencia de multiples promotores, sitios de Splicing alternativo y por la produccion de diferentes ARNm’s. Los ARNm de PpVs son polisistronicos, o sea que posee mas de una secuencia codificante (ORf- open Reading frame). Los primeros genes en ser expresados son los que codifican para las proteínas E1 y E2, mediante la ARN pol II celular E2: 1- regulación de la transcripción (se une al ADN viral y de a acuerdo a la concentración de las proteínas regula positiva o negativamente) de genes 2-regulacion de la replicación del ADN (permite la unión de E1 al ADN cuando su concentración es aun baja) E1: Es una proteína de replicación. Presenta actividad ATPasa/ helicasa. Forma hexámeros (para separar las hebras en el Ori del genoma-accion helicasa) y complejos con la ADN pol α, la RPA y chaperonas Replicacion del ADN e interferencia con el ciclo celular Replicacion plasmidica: La produccion de E1 y E 2 sumado a la polimerasa celular + sus factores necesarios para la replicación (recordar que las células basales están en continua división o sea en fasa S, para producir células que luego se diferencian en queratinocitos) colaboran con la produccion de copias de ADN viral. Esos genomas virales producidos se ubican homogéneamente en el nucleo y a medida que se van dividiendo las células basales se distribuyen los genomas virales. Replicacion vegetativa: cuando se produce la diferenciación de los queratinocitos, estos entran en G0 (no replica), siendo un desafio para el virus ya que tuvo que encontrarle la vuelta para sacarla de ese estado. Por ello las proteínas tempranas E6, E7 y E5 E6 1- Se liga a p53 e induce su degradación (p53 es proapoptotica) dada a la asociación de E6 con la proteína ligadora de ubiquitina enviando a p53 al proteosoma 2- Inducción de telomerasa mediante la degradación proteosomica del represor de la enzima. 3- Inhibe la apoptosis: Inducir la degradación de BAK (proteína proapoptotica mitocondrial), procaspasa 8 y FADD 4- Inhibe la via de señalización del interferón E7 Se une a la pRb y p107 (proteínas supresoras de tumores) degradándolas con lo que cambia el control del ciclo celular. Interfiere con la funciónes antivirales del INF E5 Interactúa con receptores de factores de crecimiento como (EGF) proporcionando una señal mitogenica aumentando la expresión de sus receptores (del factor de crecimiento epidermal). Inhibe la sinapsis inmune de la celula infectada con linfocito T citotóxico. Altera el pH de los endosomas por interaccion con la bomba de protones de la vacuola. Además modula el SI previniendo el transporte de la MHC-I a la superficie celular y lo retiene en Golgi. La modlacion a este nivel es importante por que hasta el estrato espinoso es donde llegan las células de langerhans Expresión de genes tardíos La transcripción de los genes tardíos es controlada por un promotor que es estimulado por factores de transcripción presente solamente en los queratinocitos en el ultimo estadio de diferenciación. Ese promotor esta involucrado con la producción de las siguientes proteínas: E4 Proteína poco conservada de los PpV. A pesar de ser un gen ubicado en los genes iniciales su transcripción es temprano/tardia y por splicing alternativo. Tiene varias funciones: 1- en citoplasma se asocia a una proteína que es un regulador del Splicing celular, para favorecer la expresión de los transcriptos primarios tardíos. 2- disminuye la integridad de los queratinocitos mediante la interrupción del citoesqueleto de la queratina 3- inducción de apoptosis a través de la alteración de la función mitocondrial para favorecer la salida de los viriones. L1 y L1 Proteínas estructurales que forman la capside. Estimulan la formación de Ac pptantes Encapsidacion y liberacion La encapsidacionse realiza en el nucleo y posteriormente el virus es liberado por la lisis de la celula. ADENOVIRIDAE Simetria de capside: icosaedrica Desnudo o envuelto: desnudo Arquitectura del genoma: ADNds linear Pol. Para replicación: ADNpol (viral) dependiente de ADN Replicación: núcleo. Pol. Para transcripción: ARN pol (celular) dependiente de ADN Tamaño: 90 nm Clase de Baltimore: II GENOMA Cadena de ADN linear de doble cadena con un tamaño de 35 kb. Presenta secuencias repetidas invertidas (ITR) que están en regiones terminales El genoma esta asociada con 4 proteinas virales (V, VII, X y TP) para formar un nucleo o core de la particula viral. Los genes conservados del virus son de localización central, mientras que los genes genero-especifica (no conservados están en los extremos). El genoma de adenovirus codifica para 45 proteinas aproximadamente de las cuales 12 son encontradas en el virion. Los genes están ubicados en ambas cadenas del genoma y varios ARNm son producidos por cada unidad transcripcional. La gran mayoría de los transcriptos primarios son procesadas por splicing. Todos los genes son transcriptos por la ARN polimerasa II excepto el gen asociado a virus (VA) que es transcrpto por la ARN polimerasa III REPLICACION Entrada y decapsidacion El virus se une a receptores celulares mediante sus fibras del pentámero y subsecuentemente es internalizado mediante la interacción entre la base del penton y las integrinas celulares. Luego hay una endocitosis clatrina dependiente. Las partículas son transportadas hacia el nucleo, en su paso disminuye el pH dentro la vesicula esto genera cambios estructurales de las proteínas de la capside y la ruptura del endosoma liberando la capside al citoplasma. El ADN viral ingresa directamente por el poro nuclear junto a la proteína VII (la capside queda “trabada” en el poro nuclear). Expresion inmediatamente tempranos y tempranos de genes Genes inmediatamente tempranos La ARN polimerasa celular reconoce factores en el genoma viral iniciando la transcripción de los primeros ARNm que se transportan fuera del nucleo para traducir la proteína E1A. Esta proteína tiene señalización nuclear entra al nucleo y actua como factor de transcripción para las siguientes proteínas. E1A Inducción de la progresión del ciclo celular (síntesis de ADN) para proveer un ambiente óptimo de replicación: se une a pRb resultando en la disociación de E2F-pRb Protección de células infectadas de los antivirales producidos en la célula suprimiendo la via de señalización mediada por INF Induce la transcripción de proteínas virales relacionadas con la replicación Modula la actividad de la proteína ligadora de ubiquitinas E1B: 1- En ciertos adenovirus pueden unirse a la p53 bloqueandola (inhibiendo también la apoptosis celular). 2- Actua como la proteína bcl que es antiapoptotica inhibiendo la activación de las caspasas Genes tempranos Mediante la colaboración de E1A y la ARNpol celular se transcribe ARNm que va a codificar para las siguientes proteínas: Gen E2ARNm síntesis de proteínas relacionadas con la duplicación del genoma viral como la ADNpol viral y la proteína TP Gen E3 ARNm Es una glicoproteína que por ende es traducida y glicosidada en retículo endoplasmatico. 1- Su dominio luminal se une al MHC-I provocando su retención en RE (disminuye la presentación antigénica). 2- Se une a la proteína TAP e impide la transferencia de péptidos a la MHC-I. 3- Down regulation de receptores de TNF inhibiendo la apoptosis. VA-ARN ARN relacionado con con la inhibición de producción de INF, este ARN viral reconoce el ARNm del interferón, se pega a una región de ese transcripto y lo manda a degradar. Genoma de Adv GenE4 se traducen proteínas a partir de los transcriptos que se genera como la proteína temprana 4 ORF 3forma una red multivalente, evita las actividades antivirales de la celula. Esta relacionada con el splicing de transcriptos primarios en eventos tardíos de la replicación. La proteína E4 ORF4: juega un rol con el splicing alternativo de los pre ARN virales mediante la fosforilacion de la proteín fosfatasa 2a celular. E4 inhibe la respuesta apoptotica capturando proteínas celulares. Replicacion del genoma viral Ocurre entre la etapa anterior y la tardia. Es por desplazamiento de cadena. Las proteínas TP acumuladas se unen al extremo 5´ del genoma y como tiene residuo OH se le une la ADNpol viral, otra proteína viral la DBP se une a una región mas abajo (hacia 3’), en conjunto con factores celulares. La interacción de estos complejos dan inicio a la replicación del genoma. La función de la pTP es la de actuar como primer para la polimerasa viral, la cual es luego es clivada para originar TP. La DBP forma multimeros y su función es separar las hebras de ADN En un principio una de las cadena se polimeriza, la otra se circulariza uniéndose por sus extremos complementario, asi se genera su cadena complementaria. Expresión de genes tardios El promotor tardío si bien es activada desde un principio de la replicación, la expresión de sus proteínas es baja y va incrementando a medida que avanza la replicación viral. La transcripción de la región tardia del genoma resulta en un transcripto primario largo que sufre poliadenilacion en mutiples sitios, y por splicing puede generar varios ARNm tardíos que son transportados al citoplasma para su traducción, mientras que los ARNm celulares no pueden ser transportados. Además se inhibe la eIF-4F, que normalmente se une a los ARNm para la traducción, la región 5’ de los ARNm virales tardíos contienen una región no codificante que permiten que sean traducidos en ausencia de eIF-4F. Las proteínas tardías de AdVs son componentes estructurales del virion y factores involucrado en la morfogénesis. IV2a: involucrada con el empaquetamiento del genoma dentro de la capside IX: relacionada con el ensamble y la entrada (recluta kinesina para transporte al nucleo cuando entra). L1: proteínas de empaquetamiento, L2: proteína X (unión capside-ADN), nucleoproteína simil histona (empaqueta ADN en ensamblaje), proteína penton. L3: proteína VI (relacionado con el la trimerizacion del hexon-ensamble), proteína hexon (de capside) L4: proteína shutoff (se une a la secuencia líder tripartita de los ARNm virales tardíos y recluta eIF4G, poliA y prot. PABPC1 y 40S ribosomal. Inhibe la transcripción cap dependiente), proteína 33k (ensamble viral), proteína VIII (de unión de hexones). L5: proteína fibra (de la capside) Ensamblaje y liberación 252 capsomeros, siendo 240 hexones y 12 pentonas. Los hexones forman 20 triangulos equiláteros y se asocian a las proteínas IIIa, VI, IX y VIII. El genoma esta asociado a 4 proteinas (V, VII, X y la TP). Proteina V y VII asociado con el envasado del ADN viral. V media relaciones entre la capside y el ADN la VII actua como una histona. El ensamble IN y liberación por lisis celular probablemente por la prohibición del virus de usar a la celula su propia maquinaria para sintetizar proteínas. HERPESVIRIDAE Simetria de capside: icosaedrica Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ADNds linear Pol. Para replicación: ADNpol (viral) dependiente de ADN Replicación: núcleo. Pol. Para transcripción: ARN pol (celular) dependiente de ADN Tamaño: 120-300 nm Clase de Baltimore: II MORFOLOGIA Nucleo Posee en ADN junto a proteínas codificadas por el virus. Capside Icosaedrica, compuesta por 162 capsomeros. 150 como hexámeros formando la cara triangular de los icosaedros y 12 capsomeros pentamericos que forman los vértices Tegumento Capa de proteínas entre la capside y la envoltura. Su espesor varia dependiendo de la ubicación del virus dentro de la celula. Por lo menos se codifican 8 proteinas del tegumentopor parte del virus. Algunas de ellas son importantes en la replicación viral como VP16 y VHS implicado en la activación transcripcional de los genes y la supresión de síntesis de proteínas celulares. Envoltura Trilaminar. Poseen numerosas glicoproteínas en la membrana que varían en número según en virus. Esas glicoproteínas están relacionadas con las funciones de fusión a las membranas , penetración y transporte en la celula. También son los puntos donde los Ac neutralizantes actúan. ORGANIZACIO DEL GENOMA. ADNds lineal. El genoma tiene entre 125-235 Kb. Los genomas de los HVs son clasificados en seis clases (A-F) según la organización del mismo según la presencia de regiones repetidas y terminales (ejemplo: genoma E presenta secuencias terminales repetidas en orientación invertida y yuxtapuestas internamente dividiendo el genoma en dos regiones, una mas corta (S) y una mas larga (L) donde cada región esta flanqueada por regiones repetidas e invertidas Su genoma tiene mas de 70 genes en ambas cadenas, por lo que la transcripción es en ambos sentidos. Los genomas de los herpes varian según extensión, composición (contenido GC-AT) y presencia de secuencias repetidas. Poseen genes que no están implicados con la reproducción viral. Los genes ubicados en región única (US y UL) solo presentan una copia, mientras que los ubicados en secuencias repetidas están en mas de una copia. Expresion genica Los HVs presentan entre 70-200 genes, la mayoría monocistronicos, por los tanto codifican para una sola proteína. La ubicación de los genes esta en ambas cadenas de ADN viral. La expresión génica es controlada por la caja TATA box y la transcripción es realizada por la ARN pol celular. La mayoría de los transcriptos NO sufren splicing. Algunos transcriptos de genes parecen no tener ORF traducibles como por ejemplo el trascripto relacionado a latencia (LAT). Algunos virus producen microARNs que presentan potencial para silenciar expresión de genes celulares. CICLO REPLICATIVO Herpesvirus tiene 2 ciclos reproductivos 1) una infección lítica, 2) una infección latente. La infección latente se produce en el sitio de entrada del virus en el husped (epitelios y tejidos subyacentes) y probablemente también neuronas. Antes y durante de la reactivación de la infección latente, se produce la expresión de todos sus genes. La infección latente en neuronas se produce principalmente en ganglios sensoriales y autónomos. En la infección latente no hay síntesis de proteínas ni replicación viral, el ADN queda en el nucleo y solo se reactiva en situación de estress. La infección es de por vida. Ciclo lítico. Entrada y denudamiento El virus se une mediante sus glicoproteínas (gpC o gpD) a receptores celulares como el sulfato de heparina, la adsorción se continúa con la unión a un co-receptos de la membrana plasmática (en HVs es un receptor relacionado al TNF). Luego se produce la fusión de la envoltura viral con la membrana plasmática (colaboran para el mismo la gpD y el heterodimero entre gpH-L y B) Tras la fusión proteínas del tegumento son liberadas al citoplasma y otras migran al nucleo. La nucleocapside con proteínas del tegumento se une a los microtubulos y son transportados al poro nuclear liberando el genoma dentro del mismo. Expresión genica El genoma en el interior circulariza inmediatamente. Y mediante la ARN pol celular y factores de transcripción celular y viral se produce la transcripción del genoma. A penas se introduce el genoma al nucleo podemos dividir la replicación viral en 3 etapas. Genes alfa o Transcripción inmediatamente temprana Genes ALFA su transcripción es apenas entra al núcleo. Precisan de una proteína del tegumento para iniciar la transcripción VP16 o αTIF, estos se unen a factores celulares y estimula la transcripción de 4 genes que traducen a las proteínas Us1.5 ICP0, ICP4,ICP22, ICP27 e Genoma de Hvs ICP47. Estas proteínas tienen como función actuar como factores de transcripción de los genes BETA. También se encontraron otras funciones como inhibir el splicing de ARNm (ICP27), modulación de la degradación de proteínas celulares (ICP0) y reducción de la expresión de ciclinas inductoras de la fase S (ICP22/Us1.5) Genes Beta o Transcripción temprana Genes BETA se transcriben ARNm que luego se traducen a enzimas y proteínas accesorias relacionadas en el metabolismo de nucleótidos y la replicación de su genoma, incluyendo la polimerasa viral. Estos productos incluyen la timidina quinasa (TK), dUTPasa y la ribonucleotido reductasa (RR) que cataliza la síntesis de nucleótidos trifosfatos. Tambien se transcribe para una helicasa (UL9). Aca se produce la síntesis de nucleotidos para la replicación del ADN. Genes Gama o transcripción tardia Su pruduccion previa a la replicación del genoma es minima, su nivel de expresión aumenta cuando avanza el ciclo. Se sintetiza las proteínas de envoltura y capside.muchos procesos ocurren a esas proteínas como escisión proteolítica, fosforilaciones y glicosidaciones por enzimas celulares y algunas virales. Replicación del genoma Depende de al menos 7 proteinas virales (UL9 proteina que se une al origen de replicacion, UL29 que se une a las hebras, UL5/8/52 complejo helicasa primasa) y también de factores celulares como la primasa, la topoisomerasa II y la ADN ligasa. La replicación ocurre en dos etapas: Replicacion bidireccional: La topoisomerasa desenrrolla el ADNds en el punto de origen, proteínas se unen a la cadena ADNss, la primasa sintetiza los cebadores ARN que son usadas por la ADN pol. La cadena líder se alarga normalmente mientras que la cadena retrasada genera los segmentos de Okazaki que luego son ligadas. Circulo Rodante: El resultado de la replicación es la producción de moléculas largas, formada por varias copias genómicas. Estos concatameros son posteriormente escindidos, produciendo varias moléculas. Ensamblaje y liberación Las proteínas de la capside son transportadas al nucleo para que comience el montaje, donde los grandes concatameros de ADN son escindidos e introducidos dentro de la capside. Luego mediante brotamiento adquieren la envoltura de la membrana nuclear interna pero luego la perdería cuando se fusiona con la membrana nuclear externa (es una via de traslocacion de aquellas partículas que por su tamaño exceden el del poro nuclear) liberando la capside en el citoplasma. Posteriormente es incorporado por el aparato de Golgi donde adquiere la envoltura definitiva para egresar por exocitosis. Ciclo latente Como dijimos en esta etapa no hay replicación del virus, cursa sin síntomas y se mantienen asi en nervios de ganglios sensoriales y autónomos. Cuando se produce el ciclo lítico en mucosas algunos viriones son transportados por un flujo axoplasmatico retrogrado en los cuerpos de las neuronas. Por algún motivo la expresión de los genes ALFA (necesarios para cumplir el ciclo) son inhibidos por lo que el genoma viral persiste en el nucleo de forma episomal por el resto de su vida. Infección respiratoria ganglio trigémino Infeccion genital ganglios sacros Aun asi también puede hallarse en tonsilas , linfocitos SNC, etc. Ante una disminución de inmunidad en situaciones de estrés por ejemplo el virus se reactiva migrando por el mismo nervio de forma anterógrada a las mucosas realizando ciclo lítico. El estado de latencia viral se caracteriza por una represión importante de la transcripción de genes virales, salvo para un gen particular el que está asociado a la latencia viral llamado LAT (latency associated transcript). Este transcrito viral no-codificante (no codifica proteínas), es procesado en ARN pequeños (micro- ARNs, miARNs) que regulan negativamente la expresión de genes virales inmediatamente tempranos (α) esenciales para el desencadenamiento de la transcripción y traducción de genes tempranos (β) y tardíos (γ). A través de este mecanismoel virus es capaz de reprimir la expresión de un sinnúmero de genes virales involucrados en la replicación del genoma y síntesis de elementos estructurales del virión. Este estado silente, caracterizado por una expresión prácticamente nula de proteínas virales, evita que antígenos del microorganismo sean presentadas o reconocidas por el sistema inmune del hospedero. Con ello, el virus impide el desarrollo de una respuesta anti-viral contra neuronas infectadas. Asi mismo se postula la posibilidad de inhibir el clivaje de la caspasa 3 y 9 para de esa forma evitar la apoptosis celular durante el proceso lítico. La reactivación del virus es debida a factores como estrés, temeperaturas, rayos UV, injuria e hipoxia celular. POXVIRIDAE Simetria de capside: compleja Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ADNds linear Pol. Para replicación: ADNpol (viral) dependiente de ADN Replicación: citoplasma Pol. Para transcripción: ARN pol (viral) dependiente de ADN Tamaño: 220-450 nm Clase de Baltimore: II Son virus grandes que poseen enzimas para la síntesis de ARNm. Tienen una estructura compleja. Poseen una forma de ladrillo. Tienen una envoltura lipoproteica con dos estructuras laterales (cuerpos laterales) y un nucleo. Los viriones replican en citoplasma. La envoltura adicional la obtienen de la membrana plasmática los cuales son liberados por brotacion (EEV= extracelular mature virions) mientras que los que no tienen doble membrana son liberados por lisis celular (IMV= intracelular mature virions) ORGANIZACIÓN DEL GENOMA. Las dos hebras de ADN están covalentemente unidas en su parte terminal. Presenta secuencias terminales repetidas (ITR) en la porción terminal que permite la formación de loops de zonas no apareadas en el extremo. Los genes relacionados a proteínas estructurales y enzimas esenciales forman un cluster en la región central del genoma, mientras que los genes relacionados con virulencia, inmunomodulacion, etc se localizan en regiones de los extremos REPLICACION Entrada y denudamiento Unión a receptores celulares (GaGs o glucosaminoglicanos), luego se media la endocitosis con fusión de la membrana viral liberando el core o núcleo dentro del citoplasma Expresión génica 1- Fase temprana La ARN polimerasa viral + una guanidil transferasa (capping enzyme) + polimerasa poly-A + un factor de terminación de la transcripción que lleva el mismo virus trascribe ARNm, estos transcriptos son traducidos por la maquinaria celular a proteínas. Algunas de ellas tienen estructuras similares a factores de crecimiento, las cuales secreta induciendo la proliferación de células vecinas, otras presentan la característica de modular la respuesta inmunológica de la celula infectada. Existe una proteína que permite un segundo denudamiento donde el genoma viral es liberado desde el nucleo o core en un complejo nucleoproteico. Además se traducen la ADN polimerasa viral y enzimas para la síntesis de desoxiribonucleotidos (dNTPs) 2- Fase intermedia Una polimerasa viral sintetizada replica el genoma (formación de concatameros que son separados luego por una enzima tardia llamada resolvasa. El nuevo genoma viral sintetizado será usado como molde para producir mas genoma o como molde para la transcripción de ARNm intermedios, para que esto ultimo se lleve a cabo se requiere de proteínas de iniciación viral (producidas en la fase temprana) y una proteína celular Vitf2 que es traslocada desde el nucleo de la celula infectada al citoplasma. De esta forma produce proteínas necesarias para la fase siguiente 3- Fase tardia Se transcriben y traducen proteínas estructurales, enzimas y otras proteínas esenciales Ensamblaje y liberación En ensamblaje de las nuevas partículas virales se lleva a cabo en lugares llamado fabricas virales, contine membranas del RE reorganizado por proteínas virales Virion inmaduro: es de forma circular Virion maduro intracelular: adquiere su forma de ladrillo, se produce proteólisis y además se libera de la fabrica viral. Muchas de estas partículas pueden ser liberadas por lisis celular o continuar su evolución como se ve mas abajo Virion envuelto intracelular: adquiere una segunda membrana del trans- Golgi o endosomas tempranos Virion envuelto extracelular: se induce la polimerización de la actina permitiendo al virus transferirse directamente a una celula vecina o liberarse resultando en la ruptura de la membrana externa Ejemplos de tipos de fabricas virales: VIRUS ARN POLARIDAD POSITIVA 1- SU GENOMA COMPLETO ES EL MENSAJERO Produce una poliproteina que luego se cliva. Virus: Picornaviridae y flaviviridae El primer evento es la traducción. PICORNAVIRIDAE Simetría de capside: icosaedrica Desnudo o envuelto: desnudo Arquitectura del genoma: ARNss linear polaridad + Extremo 5’: VPG/IRES Extremo 3’: PolyA ARN subgenomico: No Pol. Para replicación: ARNpol (viral) dependiente de ARN Replicación: Citoplasma. Pol. Para síntesis de ARNm: ARN pol dependiente de ARN Tamaño: 20-30 nm Clase de Baltimore: IV ESTRUCTURA DEL VIRUS La capside tiene una superficie externa regular formada por las proteínas VP1, VP2, VP3 y VP4. Todas provenientes de una poliproteina (P1) que es clivada. La secuiencia de aminoácidos que conforman las PE forman estructuras donde se encuentran los receptores en los cañones de rinovirus y bucles en aphtovirus. Además la cúspide es blanco de Ac. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA. ARNss polaridad+ de 7-8 kilobases. Esta enlazada a una proteína llamada VPg en su extremo 5’ unido por un enlace covalente por el grupo –OH en un residuo de tirosina de la VPg. Posee una cola poliA en 3’. Al ser polaridad positiva puede ser traducida directamente por los ribosomas a proteínas. El ORF esta flanquada por dos regiones no traducidas (5´UTR y 3ÚTR). La región 5´ existe una región no traducida (5ÚTR) donde se encuentra IRES (sitio de reconocimiento donde direcciona los ribosomas al codon de inicio AUG para traducir y además factor de virulencia (FV)). En la región 5´ encontramos también a coverleaf, una estructura secundaria relacionada a la replicación. La región 3´ también hay una región no traducida (3ÚTR) que contiene estructuras secundarias como pseudoknotts que están relacionadas con la replicacion del genoma (FV tb). El ARN es infeccioso per se si se introduce artificialmente a una celula permisiva. Proteínas estructurales: P1 incluyen VP1, VP2, VP3 y VP 4 Proteínas no estructurales P2 + P3 2A, 2B,2C, 3A,3B y 3 C. todas ellas involucradas en la replicación del genoma, alteración de la síntesis de ARNm, traducción y procesamiento proteico celular y encapsidamiento del genoma. Proteina L proteasa. VIRUS ARN REPLICACION Adhesion y penetración Anclaje: interaccion del virus con receptores de membrana de la celula (poliovirus CD155). La unión con el receptor genera un cambio conformacional donde se pierde VP4 y se exponen regiones que antes estaban ocultas de VP1. Los rinovirus y poliovirus se unen por los cañones. Mientras que aphtovirus lo hace con sus bucles en VP1. Entrada: El virus penetra por endocitosis ( aphtovirus y rinovirus). Al introducirse se produce luego la denudación del virus por cambios de pH que generan un cambio conformacional en las proteínas de la capside antes nombradas liberando asi el genoma. Se libera de la proteína VPg por enzimas celulares, el ARN genómico actúa como molde para la traducción y la replicación Síntesis de proteínas Traducción: la realiza en citoplasma donde se produce la poliproteina usando a IRES que forma una estructura secundaria para la unión de los ribosomas, además se unen los factores de iniciación celular (menos eIF4E) produciendo una poliproteina que posteriormente es clivada en P1,P2 y P3 nuevamente se clivan dando las PE (VP1-VP2-VP3-VP4) y las PNE(2C (ATPasa),3B (VPg), 3D (pol)). Las cuales son incorporadas en membranas de vesículas celulares junto al genoma Picornavirus tiene una estrategia para garantizar que la maquinaria de traducción sea para el y consiste en una proteasa que es sintetizada que lo que hace es clivar el factor eIF4G por la proteína viral 2Apro (entero/rhino)/ proteasa líder (polio) previniendo asi la formación de complejo de la traducción en el 5` del ARNm con cap calular. Replicacion del genoma La replicación ocurre en fabricas virales en membranas vesiculares de RE. El paso de traducción a replicación es producto del aumento de la proteína viral 3CD que permite el switch. Dos moléculas de 3CD se unen a una estructura secundaria del genoma llamada Cre, (luego se une la VPg como se ve adelante). 3CD se une a la vez a coverleaf junto a la PCBP,formando un complejo ribonucleotido que interacciona con la cola poly A del extremo 3´ utilizando de nexo una proteína llamada PABP (proteina ligadora poli A). de esa forma la proteasa 3CD cliva la unión a membrana 3AB liberando VPg (o 3B) y 3A (también hay clivaje de 3CD a 3C y 3D polimerasa VPg-pUpU es sintetizado por 3D pol usando la secuencia AAACA de “cre” como templado llevándolo al extremo 3’ donde la 3D pol lo utiliza como primer para comenzaar la replicación del genoma. De esta forma la copia antigenomica es usada para sintetizar ARN ss polaridad positiva Ensamblaje y liberación Los nuevos genomas sintetizados son empaquetados por procapsides preensambladas El virus es liberado por lisis celular. La maduración de los proviriones es por proteasas del hospedador (mecanismo no claro aun). 2- ARN SUBGENOMICOS Virus que producen ARN mensajero subgenomicos. Virus: Coronaviridae, Arteriviridae. En estos virus el primer evento es la traducción (parcial). CORONAVIRIDAE Simetría de capside: helicoidal Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ARNss linear polaridad + Extremo 5’: Cap Extremo 3’: PolyA ARN subgenomico: Si (5-7) Pol. Para replicación: ARNpol (viral) dependiente de ARN Replicación: Citoplasma. Pol. Para síntesis de ARNm: ARN dependiente de ARN Tamaño: 80-120 nm Clase de Baltimore: IV ESTRUCTURA DEL VIRUS Tinen forma esférica con su envoltura rodeada de pleplomeros. Glicoproteínas S que presentan tres áreas: 1- dominio mayor externo que en algunas especies se dividen en S1 y S2. 2- dominio transmembrana. 3- dominio pequeño interno. Esta Gp es la encargada de unir el virus al receptor. Los Ac neutralizantes son dirigidos a estas estructuras. Proteina M: una proteína de membrana. Interactúa con la nucleocapside, opera en la morfogénesis y la gemacion de viriones. Hemoaglutinina estereasa (HE): tiene actividad acetilesterasa y es responsable de la escisión del ácido sialico. Producen hemoaglutinación y hemoadsorcion y esta involucrado con la penetración del virus. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA. ARNss polaridad +. Es el genoma mas grande de todos los virus ARN. Presenta en su extremo 5´ un cap y una cola de poliA en extremo 3´. Proxima a la region5´presenta una región líder y cerca de la región 3´una región UTR. Diferencia con los virus anteriores: 1-Las proteínas no estructurales son traducidas mas próximos al extremo 5´mientras que las estructurales se realizan en el extremo 3´ Los 2/3 anteriores del genoma corresponden a los genes que codifica para la ARN pol dependiente de ARN, esa región posee 2 secuencias abiertas de lecturas (ORFs) solapadas, lo que se traduce a una poliproteina en el inicio del ciclo replicativo. 2- Mayor numero de ORF (anteriores solo 1) En todos los coronavirus: 5´-POL-S- E – M- N - 3´ Entre esos genes hay otros ORFs que codifican a otra PNE y HA. El genoma se asocia a una fosfolipoproteina viral para formar con las proteínas N una nucleocapside helicoidal.La proteína N también se asocia a la proteína M. Tiene una alta tasa de mutación y de recombinación generando varias cepas. REPLICACION Adhesión y penetración Adhesión: unión a las celula. PIF, TGEV y CCoV unen sus glicoproteína S a una aminopeptidasa N y el receptor. BCoV que tiene HE también puede usar acido sialico. Penetración: via endocitica donde por bajo pH luego fusiona las membranas, o por fusión directamente en la membrana plasmática independiente de pH Denudamiento: una vez que ingresa y se libera el material genético en el citoplasma Traduccion inicial Se traduce las proteínas 1a y 1ab (la ultima por ribosomal freameshifting) que son autoproteoliticamente procesadas por proteasas virales para producir proteinas virales: 1- ARN polimerasa dep de ARN 2- Proteínas que remodelan membranas celulares para generar sitios donde sintetiza el genoma. 3- Enzimas que catalizan pasos para generar caps en 5’ en los ARNm 4- Exonucleasas A pesar de ser un ARNss pol + no se usa a si mismo de molde para la traducción de todas las proteínas (solo la polimerasa) Sintesis de ARNm a partir de ARN subgenomico A partir de la polimerasa se sintetiza del genoma original ARNss + ARN ss – subgenomico ( a partir de sitios que comparten la misma secuencia líder en 5’) que permite la sintesis de transcriptos primarios (ARNm ss +), usados para la traducción de Proteinas virales. La traducción es similar al celular por poseer 5´cap. Se realiza en ribosomas citoplasmáticos y ribosomas libres. Las proteínas sufren modificaciones postraduccionales S: glicosidacion N: fosforilacion M y HE: glicosidacion E: acilacion. Replicación del genoma A partir del ARN ss + se realiza la copia antigenomica de ARNss – para ser usado de molde para la replicación del genoma. Ensamble y liberación: Las proteínas N se empiezan a combinar con el genoma para formar la capside helicoidal (encapsidacion coordinada). La nucleocapside luego interactua con la proteína M que esta en la membrana del RER formando finalmente la envoltura. La salida es por exocitosis. Otros virus de las mismas caracteristicas Familia Extr. 5´ Extr. 3´ ARN subg genoma Calciviridae VPg poliA Si (1) ARN+ss linear Togaviridae Cap poliA Si (1) ARN+ss linear Arteriviridae Cap poliA Si (6) ARN+ss linear Todos Producen la ARN pol viral dependiente de ARN VIRUS ARN POLARIDAD NEGATIVA No poseen ORF en su genoma normalmente ORF presente en su ARN antigenomico (ARNm) Caracteristicas en común: Llevan sus propias replicasas Producen ARNm individuales para cada gen (ARN monosistronicos) Los ARNm tienen cap y poliA (hay excepciones) El genoma asociado a proteínas n la síntesis de ARNm y replicacion. 3- SECUENCIAS INTERGENICAS 3- Virus que reconocen secuencias intergenicas de inicio y poliadenilacion para producir diferentes transcriptos primarios Rhabdoviridae/paramixoviridae/filoviridae/bornaviridae En estos virus el primer evento es la replicación. RHABDOVIRIDAE Simetría de capside: helicoidal Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ARNss linear polaridad - Pol. Para replicación: ARNpol viral dependiente de ARN Replicación: Citoplasma. Pol. Para síntesis de ARNm: ARN pol dependiente de ARN Tamaño: 100-300 nm Clase de Baltimore: V ESTRUCTURA. Los viriones constan de una estructura helicoidal que contiene el genoma (ribonucleoproteina, RNP). La fosfoproteína (P), las proteínas de la nucleocapside (N) y la polimerasa viral (L) envuelve el genoma viral y constituyen el ribonucleocapsideo. La proteína Matriz (M) se asocia a la RNP y son los que terminan de dar forma de bala al virion. Posee una envoltura proveniente de la celula huesped infectada con glicoproteínas de superficie (G). ORGANIZACION DEL GENOMA ARNss lineal polaridad -. La organización de los genes esta muy conservada. El genoma tiene una pequeña secuencia líder no traducida en el extremo 3´ (único promotor) seguida por unasecuencia conservada de iniciación de transcripción de los genes N, P, M, G y L. Esos genes son separados por secuencias intergenicas que esta limitada por señales de poliadenilacion de un gen y la señal de iniciación del gen siguiente. En el extremo 5´hay una secuencia trailer también complementaria a la región líder 3´. Las región líder, secuencias intergenicas, poseen funciones en la regulación de la síntesis de ARNm y la replicación del virus. Proteína L (acción enzimática) Rol ARN polimerasa dependiente de ARN Replicación del ARN Poliribonucleotidil transferasa Capping de los ARNm Metil transferasa Metilación de los cap del ARNm poiliA polimerasa Poliadenilacion del ARNm Kinasa Fosforila la proteína P REPLICACION Adhesion, penetración y denudamiento Unión del virus a receptores de membrana, entrada por endocitosis mediada por clatrina. Dentro del endosoma la membrana del virion se fusiona con la membrana del endosoma liberando la nucleocapside (ARN+N+L+P) viral en el citoplasma (denudamiento) Sintesis de ARNm El ARNss – genómico es copiado por la polimerasa (L) asociada a la fosfoproteína (P) que copia a su genomas en 5 ARNm subgenomicos El ARNm producido es monocistronico y tiene cap y poliA. Las proteinas N, L y P son traducidas por ribosomas citoplasmáticos, mientras que la glicoproteína G lo hacen los ribosomas del RE Los ARNm que se traducen están en orden de gradiente (transcripción de atenuación: a medida que los ARNm son transcriptos, son producidas una cantidad menor de mensajeros de los genes localizados en el extremo 5´y mayor de los del extremo 3´) N> P>M>G>L (proteína N se produce mucho mas que la L). Lo que hace la ARN polimerasa dependiente de ARN (1L:3P es la relación entre proteína L y P para actuar) es reconocer la secuencia líder, copiar el ARNm, parar , reconocer las secuencia intergenica, copiar el ARNm del primer gen y asi sucesivamente con el resto de genes. Replicación del genoma Las proteínas N;P y L colaboran en la replicación del genoma donde en un principio se genera un ARNss + que será usado de molde para sintetizar los ARNss -. La síntesis del genómico la realiza mediante la participación de la proteína N, esta a medida que se produce se va acumulando. El excedente de N se empieza a adherir al genoma y cubre las regiones intergenicas, de esta manera no le da tiempo a la polimerasa de ver el sitio que antes interpretaba como mensaje. No posee cap ni cola poliA. Ensamblaje y salida Las proteína G generada en el RER es vehiculizada en endosomas exponiéndolas en la mebrana celular externa. El ensamble y encapsidacion coordinada, se produce en el citoplasma entre la ribonucleoproteina y las proteínas M, para luego salir de la celula por gemación, llevándose consigo la membrana plasmática con las proteínas G. PARAMIXOVIRIDAE Simetría de capside: helicoidal Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ARNss linear polaridad - Pol. Para replicación: ARNpol (viral) dependiente de ARN Replicación: Citoplasma. Pol. Para síntesis de ARNm: ARN pol dependiente de ARN Tamaño: 150-300 nm Clase de Baltimore: V ESTRUCTURA. Las glicoproteínas de superficie varia según los géneros. Los que contienen 2 Gp de membrana (paramixovirus) mientras que hay quienes tienen 3 (algunos rubulavirus y todos los pneumovirus). Una de ellas esta involucrada en la unión al receptor y la glicoproteína F esta involucrada con la fusión. Tiene una capside con simetría helicoidal. La ribonucleoproteina esta formada por: Genoma+N+L+P N= nucleoproteína. Protección del genoma contra las nucleasas. Se mantiene unida al genoma aun en la replicación y la transcripción. P= fosfoproteína. Es necesario para la transcripción. Se une a una región de la ribonucleoproteina (carboxi-P en la porción C de la proteina) L= ARN polimerasa dependiente de ARN Proteina M= matriz.conecta la nucleocapside con la membrana Complejo ribonucleoproteina (ARN+N+P+L) Proteínas de la envoltura Glicoproteinas H, HN o G en la envoltura, su función es la de adsorción de los viriones en la superficie celular. H= hemoaglutinina en respirovirus y morbilivirus. Fusogenaforma sincitios (H+F) HN= hemoaglutinina y neuramidinasa (escinde el acido sialico que es su receptor para evitar que otros virus se unan a el). Actividad fusogena formar sincitios (HN+F) Glicoproteina F= fusión a la celula. Es una proteína generada en RER que luego es clivada a F1 y F2 este clivaje es esencial para la infectividad de los paramixovirus y ejerce un papel determinante para la patogenicidad viral. Las cepas que clivan mas eficientemente son mas patogénicas (como ocurre en las cepas meso y velogenicas de Newcastle). El programa de síntesis de ARNm es similar al de rhabdoviridae. Lo que tiene característico es que en el gen P posee dos marcos de lectura (ORF) con lo que puede producir dos tipos de ARNm: uno para P y otro para otra proteína que varia según los generos y que parece que esta involucrada con la virulencia y la supervivencia invitro. C (respirovirus y morbilivirus) por leaky scanning y V (todos lo paramixo) por editing. Edicion (editing) Consiste en agregar nucleótidos (guaninas) no complementarios a ningún templado generando un mensajero diferente (y por ende una proteína diferente). La proteína P acoplada con la proteína N parece estar implicada en el proceso de cambio de transcripción (síntesis de ARNm) por el de replicación (síntesis de ARN genómico a partir de ARN antigenomico, este ultimo parece que esta involucrada la proteína C. La proteína V,C y W están involucradas con la evasión del sistema inmune innata de las células. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA ARN ss lineal polaridad negativa. Contiene secuencia líder en el extremo 3´. El numero de genes que posee depende de las subfamilias que varian entre seis y siete genes separadas por intergenes que indican el final y el inicio de cada gen. Los ARNm producidos poseen cap y poliA agregados por la misma polimerasa (L) Replicacion Unión de las proteínas de envoltura del virus a receptores de membrana celular. A continuación se produce la fusión de la envoltura viral con la membrana plasmática independiente de pH. Se libera la RNP (ribonucleoproteina) al citoplasma donde la nucleocapside (genoma +N) es transcripta por la polimerasa viral (L y P). cada gen tiene señal de iniciación y terminación de la transcripción Los ARNm (donde tienen cap y poliA) son traducidos a proteínas. Cuando se acumulan las proteínas particularmente la N ocurre un proceso similar al visto en rhabdoviridae donde las proteínas N cubren las regiones intergenicas y cesa la síntesis de ARNm pasando a la replicación del genoma Para la replicación la polimerasa (L) y la fosfoproteína (P) copian ARN-ARN+ y este es molde para producir mas ARN- y formar junto las proteínas N +P+L ribonucleoproteinas Por otro lado los ARNm producidos que codifican para HN y F son sintetizadas en RER Golgi vesículas a la membrana plasmática. Las proteínas matiz (M) también generada por los ribosomas citoplasmáticos también se dirigen a la membrana. Las ribonucleoproteinas migran a la membrana saliendo por gemación llevándose consigo las proteínas de la matriz y las glicoproteínas de membrana. 4- GENOMAS SEGMENTADOS 4- Genomas segmentados: cada segmento un gen. Orthomixoviridae/Reoviridae En estos virus el primer evento es la transcripción ORTHOMYXOVIRIDAE Simetría de capside: helicoidal Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ARNss segmentado (8) polaridad - Pol. Para replicación: ARNpol (viral) dependiente de ARN Replicación: Nucleo. Pol. Para Sintesis de ARNm: ARN pol dependiente de ARN Tamaño: 90-120 nm Clase de Baltimore: V ESTRUCTURA DEL VIRUS Envoltura.Presenta espiculas formadas por HA y NA (proteínas separadas a diferencia de paramixo que están en la misma proteína). HA Hemoaglutininas: HA es multifuncional responsable de la unión al receptor (acido sialico), además presenta epitopes para la acción de Ac neutralizantes. HA es sintetizada como un polipéptido único que luego es clivado durante el transporte a membrana (HA HA1 y HA2 que permanecen unidos por puente disulfuro formando una proteína funcional) HA1 tiene una región globular de unión al receptos y de acción de Ac. La variabilidad antigénica es en HA1. HA2 posee el péptido fusogenico, responsable de la unión de las membranas virales y del endosoma. Su exposición esta dada por cambios de pH NANeuramidinasas: NA responsable de clivar el acido sialico terminal en la HA glicosidada para facilitar la liberación del virus previniendo que el virus se “pegen” entre ellos. M2 proteína canal. Permite el influjo de H + cuando ingresa a la celula permitiendo asi la separación de la RNP de Proteina M. además tiene otra función en el egreso ya que permite la salida del los iones H + aumentando el pH dentro del virion previniendo la alteración conformacional de HA. Proteina MatrizM1 Asociada íntimamente a la envoltura y media la interacción con la nucleocapside. Confiere rigidez a la estructura del virion. Nucleocapside N La nucleocapside esta formada por el segmento de ARN conjugado con proteínas NP formando una estructura helicoidal. El complejo polimerasa (transcriptasa/replicasa) formada por PB1, PB2 y PA. El genoma Conformado por 8 genomas ARNss polaridad – lineales. Cada genoma posee una secuencia de inicio y de terminación. Genoma 1 PB2 Polimerasa básica 2. Componente del complejo replicasa. Reconoce y cliva caps de ARNm celulares para poder usarlos de primer por la PB1 Participa también en la inhibición de la inducción de INF mediante la proteína de señalización antiviral MAVS Genoma2PB1 Polimerasa básica 1. Componente del complejo replicasa. Posee actividad polimerasa responsable de la replicación y sintesis de ARNma partir de los segmentos de ARN viral PB1-F2 Producida por Splicing Altera membrana mitocondrial apoptosis Inhibe la producción de INF (MAVS) Genoma 3PA Polimerasa acida. Componente del complejo replicasa., Con PB1 y PB2 forman un trímero donde PB2 roba los caps y PA que tiene acción endonucleasa cliva para que que tenga 10-13 nucleotidos ese cap, luego PB2 lo une al ARNm viral para que la PB1 pueda usarlo de primer. Genoma 4HA Glicoproteína de membrana. Media la unión a receptores/fusion/ penetración. Altamente variable Genoma 5NP Nucleoproteina. Forma la nucleocapside Genoma 6NA Neuramidinasa, cliva al acido sialico. Genoma 7M1M2 M1: proteína de matriz media la interaccion con la nucleocapside y la envoltura. M2: producida por splicing de M1. Forma canales. Genoma 8NS1NEP NS1: inhibe las proteínas necesarias para la modificación post-traduccional del agregado de la cola poly A a los transcriptos primarios celulares e inhibe su salida. Inhibe el splicing celular impidiendo la salida del ARNm celular al citoplasma para producir proteinas. FACTOR DE PATOGENICIDAD. Esto no afecta al virus por que su polimerasa tiene función de poliadenilacion. Se une a Pkr y al ARNds y bloquea a Isg15 NEP: o NS2 proteina no estructural. Producida por splicing del anterior. Esta encargada de la exportación de las ribonucleoproteina del nucleo al citoplasma. REPLICACION Adhesion-penetracion y denudamiento Las HA se unen al ácido sialico Luego de la adsorción, el virus es endocitado. La disminución de pH producto de influjo de H + , son interiorizados dentro del virion por la proteína M2, esto genera: A- alteración conformacional de la HA que resulta en la exposición de la proteína fusogenica con la consiguiente fusión de membranas. B- disociación entre RNP y M1 denudación Una vez liberado las RNP al citoplasma son incorporadas activamente en el núcleo por NEP (viene con el virus). Sintesis de ARNm: Producido por el complejo transcriptasa/replicasa viral asociada a las RNP. PB1 con su actividad endonucleasa roba caps y poliA y “roba” oligonucleótidos de los ARNm celulares. Los ARNm que traducen para PB1,PB2,PA,NEP, NS1 y M1 son realizados por ribosomas citoplasmáticos, mientras que los que traducen para HA, NA y M2 en el RER Golgi membrana celular Los ARNm 7 y 8 splicing para producir otras proteínas. Replicación del genoma La síntesis del ARN genómico se produce en dos etapas donde primero se produce el ARN antigenomico pol + y después a partir de el se replica el genómico. Al igual que los virus anteriores el acumulo de proteína NP es la transición entre transcripcion y replicación. Ensamblaje y salida Una vez producidas las copias genómicas son conjugadas con las proteínas NP + su complejo de replicasa RNP Finalmente la proteína NEP exportan las RNP al citoplasma donde salen de la célula por gemación llevando consigo la membrana de la celula huésped y las glicoproteínas de membrana. (Bunyavirus y arenavirus también roban caps pero en el citoplasma) REOVIRIDAE Simetría de capside: icosaedrico Desnudo o envuelto: desnudo Arquitectura del genoma: ARNds segmentado (10-12) polaridad - Pol. Para replicación: ARNpol (vira)l dependiente de ARN Replicación: nuclear (retrotranscripcion: citoplasmática) Pol. Para Sintesis de ARNm: ARN pol dependiente de ARN Tamaño: 60-80 nm Clase de Baltimore: III ESTRUCTURA DEL VIRUS Formada por tres capas proteicas (capside externa, intermedia e interna). PE internas VP1, VP2 y VP3 PE intermedias VP6 PE externasVP4 y VP7 Las proteínas VP1 y VP2 están asociadas al genoma. VP1 tiene actividad ARN polimerasa dependeinte de ARN, VP3 tiene actividad guanililtransferasa involucrada en la adición del 5´cap a los ARNm Las PE externas se relacionan con la interaccion con receptores Si VP4 se trata con tripsina se cliva en dos proteínas VP5 y VP8 aumentan la infectividad del virus. Su genoma esta compuesto por 11 segmentos de ARNds. Posee una ARNpolimerasa dependiente de ARN. Los transcriptos (ARNm) poseen cap pero no tienen región poliA. Además todos codifican para una proteína menos el segmento 11 que tiene 2 ORF codificando para 2 proteinas. Son virus muy variables antigénicamente ya sea por mutaciones puntuales o por una coinfeccion entre dos cepas distintas donde se intercambian genomas. REPLICACION Adhesión –penetración y denudación La adsorción viral mediada por VP4 (o por su producto de clivaje VP5) y VP7. Los receptores son de dos tipos. A- acido sialico dependiente (VP-8: gangliosideos) y los acido sialico independiente (VP5: integrinas). Estudios dicen que pueden ser ambas. La interacción es dependiente de concentración de Na. La penetración esta en duda aun puede ser directamente o por via endocitica (mas probable). El denudamiento puede ocurrir por la disminución de Ca dentro de la vesícula generando un cambio conformacional disolviendo la capside externa. Sintesis de ARNm Las enzimas lisosomales entran en la vesicula subviral y se activa la transcriptasa viral (VP1 y VP3) produciendo la transcripción de los ARNm. Los nucleótidos para la síntesis entran por canales que posee la capside viral que son los mismos usados por los ARNm para salir al citoplasma. Traducción temprana: se producen proteínas las cuales se acumulan formando los viroplasmas. Todas las proteínas virales se producen en ribosomas citoplasmáticos. (ARNm con cap). Todas las proteinas estructurales Traduccion tardia: se sintetiza ARNm sin cap. Para lograr que la maquinaria celular quede integra para el lo que hace una de sus proteínas NSP3 es unirse a los ARNm celulares y “ pegarlos” en sus extremos 5´y 3´, mientras que la traducción viral sigue curso. Las proteínas tardías son VP7 y NSP4 que se sintetizanen RER. Replicación del genoma Cuando el virus entro, las enzimas lisosomales produjeron la proteólisis de la capside viral activando la maquinaria de síntesis de ARN. A partir de la hebra negativa del ARNds se sintetiza la hebra complementaria de ARN + tamaño genomico que sale por el poro de la vesicula subviral. Esta es empaquetada junto a VP1-VP2-VP3 para formar otra particula subviral. Dentro de esta nueva particula puede sintetizar su hebra complementaria para finalizar con la replicacion del genoma (ARNds). Esta estrategia permite esconder su genoma (ya que no existe ARNds en citoplasma de las células) del SI. Ensamblaje y salida La morfogénesis de las partículas virales es un proceso complejo que se produce en coordinación con la replicación. Después de la formación partículas dobles de la cápside , pasan del viroplasma al RER adyacente. Durante el paso por el RER partículas virales van adquirir una bicapa lipídica temporal. Esta membrana es eliminada incorporándose VP7 madurando por completo. Liberación por lisis celular. 5- USANDO LA MAQUINARIA CELULAR (RETROVIRUS) Aca el primer evento es la retrotranscripcion RETROVIRIDAE Simetría de capside: icosaedrico Desnudo o envuelto: envuelto Arquitectura del genoma: ARNss polaridad + (diploide) Pol. Para replicación: ADNpol viral dependiente de ARN Replicación: citoplasma. Pol. Para transcripción: ARN pol (celular) dependiente de ADN Tamaño: 90-130 nm Clase de Baltimore: VI ESTRUCTURA DEL VIRUS Estos virus contienen dos moléculas idénticas de ARNss polaridad+. Son los únicos virus que tienen esa característica con lo que se dice que son diploides. El genoma esta altamente condensado y asociado a multiples proteínas de nucleocapside (NC) formando un nucleo o core. En ese nucleo están presente también algunas proteínas catalíticas relacionadas a la replicación como proteasa (PR), transcriptasa reversa (RT) y una integrasa (IN). El complejo esta contenido en una capside de forma esférica o conica, formada por una proteína de la capside (CA). La nucleocapside (core + CA), esta revestido externamente por proteínas llamadas de matriz (MA) y a su vez todo esto esta envuelto por una envoltura lipoproteica en la cual encontramos dos proteínas: una transmembrana (TM) y otra de superficie (SU). Las partículas de retrovirus son eliminadas de la celula en una forma inmadura, ocurriendo la maduración extracelularmente donde hay clivajes de precursores proteicos y reareglos en la estructura. ORGANIZACIÓN DEL GENOMA El ARN genómico de los retrovirus es sintetizado por el provirus integrado en el cromosomas de la celula hospedadora, lo que significa que la maquinaria de la célula lo genero por eso contiene un cap en su extremo 5´ y una cola de poliA en 3´. Algo característico es que lleva un ARNt celular que actúa como primer en la transcripción reversa. El genoma posee secuencias relacionadas con la expresión génica de replicación en el extremo 5´ región R (repetida) y U5´. En la región 3´ secuencia R y U3´. Esto es importante porque cuando la RT actúa se genera un ADN (provirus) que contiene secuencias idénticas en ambos extremos (regiones terminales largas o LTR) esto hace que queden de la siguiente forma U3-R-U5. Donde en la región U3 estan las principales secuencias de unión de los factores de transcripción mientras que en R corresponde al inicio de la transcripción cuando esta integrado al ADN celular. Clasificacion de los retrovirus Retrovirus simples: Alfaretrovirus leucosis aviar Betaretrovirus Adenocarcinoma pulmonar ovino, tumor nasal enzootico Gamaretrovirus ViLeF; virus del sarcoma felino; reticuloendoteliosis avias Deltaretrovirus leucosis o leucemia bovina. Retrovirus complejos Lentivirus Maedi/visna; arteritis y encefalitis caprina; AIE; VIF; VIB, VIH Los virus complejos poseen mas genes involucradas en diversas etapas del ciclo celular. Un retrovirus con genoma simple, sus genes están localizados en diferentes fragmentos de lectura y están solapados entre ellos. LTR contine las señales de transcripcion. Como se ve del transcripto se producen 3 precursores: Precursos Gag: durante la maduración las proteasas lo procesan generándose MA, p10, CA, NC, PR Precursor Gag-Pol: ídem al anterior se genera las transcriptasas reversas y las integrasas. Precursor env: generado por splicing da origen a SU y TM En virus complejos los genes en el provirus están ubicados en 3 fragmentos de lectura. El primero es un transcripto que no sufre splicing (igual que el simple), el segundo sufre un Splicing que da origen luego a proteinas de envoltura y proteinas accesorias. El tercero sufre multiples splicings y da origen a proteinas accesorias también. REPLICACION Adherencia- penetracion y denudamiento Anclaje la proteína de anclaje SU se une a su receptor, esta interacción genera un cambio conformacional que expone la proteína TM que tiene el péptido fusogenico hidrofóbico permitiendo la fusión de membranas. Penetracion y denudamiento ocurre en conjunto con la penetración. Se forma el complejo de transcripción reversa. (algunos beta-gamma retrovirus entran por via endocitica). Transcripcion reversa e integración al genoma La transcriptasa reversa ARN+ ARN-ADN ADNds Integración del provirus el provirus es transportado como complejo de pre integración, asociado a proteínas. Incluye: TR, integrasa y las proteínas Matriz. Es transportada a través del complejo de microtubulos. La entrada al núcleo para los retrovirus simples: tienen que esperar la mitosis de la célula donde la membrana nuclear desaparece, no asi los complejos. La integrasa lo que hace es realizar cortes en el ADN celular e integra el ADN proviral, luego enzimas reparadoras celulares terminan de incorporarlo. El virus puede realizar la transcripción inmediatamente o permanecer en latencia (si la celula se divide, el ADN proviral también lo hace por lo que la celula hija permanece infectada). Transcripcion Factores de transcripción se unen a la región promotora en el LTR corriente arriba. La ARN pol II dependiente de ADN inicia la transcripción en la unión entre U3-R. la transcripción termina en el LTR corriente abajo donde hay señal de poliadenilizacion en R-U5. Estos transcriptos primarios poseen cap y cola poliA. Los genes env sufren splicing y luego son enviados al RER donde se glicosidan Golgi donde proteasas celulares la clivan a proteína TM y SU. Los genes gag y pol son traducidas en el citoplasma donde se traducen 2 proteinas: poliproteina gag (95% de los ribosomas) y poliproteina gag-pol (5%). El proceso puede ser: 1- un codón de stop AUG, donde el ribosoma finaliza una proteína cuando se encuentra con ese codón y empieza la otra proteína. 2- ribosomal frameshifting donde hay dos marcos de lectura en gag y pol de -1. Las poliproteinas generadas son miristizadas. Replicacion del genoma Generada del mismo modo que los ARNm, mediante la ARN pol II dependiente de ADN. Ensamblaje- salida y maduracion Ensamblaje y encapsidacion dos copias de genoma se parean entre si en regiones complementarias (“kissing-loop complex”) los ARNt se unen a la región PBS, las proteína gag se unen al genoma. El virus termina de encapsidarse de forma coordinada. Salida sale por gemación obteniendo la envoltura y las proteínas TM y SU. La maduración (e infectividad) es extracelular donde proteasas virales terminan de clivar las proteínas para dar forma al virion. Si una celula infectada esta cerca de una celula suceptible, cuando el virus sale por gemación, se fusionan las membranas de ambas células (“sinapsis virológica”) asi escapa del sistema inmune. Diferencia con los lentivirus Entrada: el virus interacciona con los receptores de membrana (CD4) y los correceptores(CXCr4 o CCr5). La proteína de anclaje es gp 120 y el péptido fusogenico es gp 41. Lego se produce la fusión con la liberación de la nucleocapside, matriz. Se forma a continuación el complejo de transcripción (MA- Vpr- RT- IN- genoma- ARNt). La proteína Vpr se une a los microtubulos y lleva el complejo al nucleo (mientras ocurre la TR). El complejo de pre integración es integrado dentro del genoma por la integrasa. Expresión de genes tempranos: la transcripción es igual a la vista anteriormente. Se producen tres tipos de ARNm 1- ARNm de largo genómico. 2) ARNm que sufren un splicing. 3) ARNm que sufren multiples splicing. En la transcripción temprana se producen las proteínas auxiliares Nef, Tat, Rev. A- Proteina auxiliar Tat (transactivador of transcription) incrementa la transcripción. Tiene una señalización de localización nuclear. En el núcleo se une a una región 5´ del ARNm en una región llamada TAR (transactivation response). También tiene acción kinasa fosforilando componentes de la ARN polimerasa II (haciéndola mas estable y procesiva) celular haciendo que transcriba el templado proviral aumentado la longitud de sus transcriptos En ausencia de tat la ARNpol genera transcriptos cortos no procesables que terminan 60 bp del sitio de inicio B- Proteina accesoria Rev (regulator of expression of virion protein), responsable del paso de síntesis de proteínas tempranas a tardías. La función de la proteína Rev es llevar los ARNm al citoplasma. Permite la expresión temporal. Los ARNm tienen una secuencia especifica llamado sitio que responde a REV (RRE).El receptor RRE esta presente en los ARNm tamaño genómico y en los ARNm que sufrieron un solo splicing. En los que tienen multiples splicing no tienen RRE. Cuando Rev se una a RRE provoca la traslocacion al citoplasma mediado por las importinas beta celulares desde el del poro al citoplasma Si el gen Rev es deleteado el virus no replicaría. C- Proteina accesoria Nef (Negative regulatory factor) codifica a una proteína NEF que su función es generar un downregulation en la expresión de CD4 en la membrana plasmática y además disminuye la expresión de MHC-I. Menor reconocimiento inmune. Si se deleciona Nef los virus son menos patógenos. Expresión de genes tardíos: se produce gag, gag-pol (ribosomal frameshift). Finalmente se producen las proteínas env, Vpr, Vpu y Vif. A- Proteina accesoria Vpr Permite al acido nucleico entrar al nucleo de las células que no están activamente replicándose. Incrementa la transcripción reversa, permite la la exportación nuclear del ADN viral y la transctivacion de los genes LTR. Proteina accesoria Vif Protege al virus de las proteínas APOBEC. Si estas enzimas se introducen dentro del virion. Cuando el virus infecte otra celula se muta el virus inhabilitándolo. Vif se une a esta enzima formando un complejo impidiendo que se incorporen dentro del virion Proteina accesoria Vpu Relacionado con el ensamblaje y encapsidacion del virus. Envia al proteosoma la proteína celular teterina que impide la salida del virus Proceso de retrotranscripcion Primera tanda de 3: 1. Una copia de genoma viral se le acopla el ARNt en su región PBS 2. La TR comienza la síntesis de ADN (-) en la región 3´del ARNt 3. La ARNasaH digiere el ARN desde la región donde ARN- ADN no esta complementaria. Segunda tanda de tres 4. El ADN(-) salta a la región 3´del ARN. Se complementan las regiones R 5. Elongación del ADN (-) continua, mientras la ARNasaH degrada el templado de ARN desde 3´ Tercera tanda de tres: 6. Sintesis de ADN (+) comienza. 7. El remanente de ARN es degradado 8. La hebra de ADN(+) se separa de 5´del templado de ADN(-) y se une al extremo 3´. Cuarta tanda de tres 9. Síntesis de ADN completa Proceso de integracion 1- PATOGENIA/VIRULENCIA CONTACTO VIRUS-HOSPEDADOR/ VIRUS- CELULA Una infección viral no es sinónimo de enfermedad, ya que podemos tener una infección viral subclínica donde no se manifiestan sintomatología y la forma de darnos cuenta por ejemplo es mediante detección de Ac o aislando el virus en el caso que siga en el organismo. Cuando aparecen los signos hablamos de enfermedad. El concepto de iceberg de la infección indica que a pesar de que un animal no tenga síntomas no significa que no se infecte. Una infección NO es enfermedad. Condiciones para que ocurra una infeccion Hay muchos mecanismo por el cual el virus genera la injuria, primordialmente las proteínas virales pueden afectar en: Reduccion de la síntesis de ADN, ARN, proteínas de la celula huésped Cuerpos de inclusión Acumulo de virus o sus productos que afectan al desplazar las organelas internas de la celula. Desarreglos metabólicos en la celula Transformación neoplásica Lisis o fusión celular: Formación de sinsicios por proteínas fusogenicas virales que contactan con receptores de la celula contigua “pegándose” de esa forma pasa de celula en celula. Para que se produzca una injuria celular depende de: 1- Cantidad suficiente de virus Depende de: 1. El ambiente: la dilución producida por el agua y el viento. El daño producido por el ambiente como la desecación y la radiación UV 2. La puerta de entrada: contacto con células equivocadas o detritos. Sistema inmunológico inespecífico (aparato mucociliar, saliva, pH INF, NK) 3. Celula infectada: falla en algunos de los pasos replicativos (no permisiva). Producción de partículas defectivas. 2- Células susceptibles en la puerta de entrada Tropismo: predilección del virus por replicar en un determinado tejido o tipo celular. Depende de si es una célula susceptible (tiene los receptores para la fusión) y permisiva ( tiene los elementos necesarios para que replique en su interior). El estudio del tropismo se realiza en cultivos celulares in vitro Ejemplos: Enterovirus (enterotropicos- neurotrópicos) Herpesvirus bovino tipo 1 (neurotrópico) Distemper canino, influenza de alta patogenicidad (pantotropo) Coronavirus felino (enterotropico y macrofagotropico) Influenza de baja patogenicidad en mamíferos (neumotropica) 3- Modulación del sistema inmune. Será tratado en la parte 3. Coronavirus felino INTERACCION VIRUS CELULA (P1) FECoV enterotropico Los gatitos se infectan generalmente cuando la protección dada por los anticuerpos calostrales decaen. Si los gatitos presentan un SI en condiciones de responder solo presenta signos entéricos y respiratorios leves pudiendo convertirse en PI . las defensas inmunológicas en equilibrio con producción baja de Ac. FPCoV Macrofagotropico El estrés puede producir que los gatitos presenten una baja de defensas, aumentado la posibilidad de mutaciones en el coronavirus entérico haciéndolo mas virulento, este penetra la mucosa intestinal afectando los macrófagos y CD (cambio del trpismo) que lo terminan diseminando. Según la inmunidad celular del animal puede ser una replicación restrictiva (donde es finalmente eliminado el virus), o puede terminar en una replicación continua donde la producción de Ac no protectivos forman inmunocomplejos que generan una vasculitis inmunomediada. Si es moderada las lesiones son piogranulomatosas (PIF no efusivo), pero si es severo hay un aumento de la permeabilidad vascular importante (PIF efusivo) Se estudio el genoma del coronavirus Felino y se sabe que el candidato de ese cambio de tropismo esta dado por mutaciones en S (PE- relacionado con la suceptibilidad) y 3c (PNE- relacionado con la permisividad) PATOGENIA/ VIRULENCIA PATOGENIA. La capacidad de un virus de causar enfermedad/efecto. Depende de la cantidad de virus, la accesibilidad, suceptibilidad y permisividad celular y del sistema inmune antiviral (su eficiencia) VIRULENCIA. Es un concepto relativo de patogenia que se utiliza para la comparación del comportamiento viral en un sistema (compararvirus bajo un mismo sistema de estudio) Nivel de severidad de la enfermedad causada por un agente, los altamente virulentos causan enfermedades graves y los avirulentos son los atenuados. Estudio de la virulencia: - Para detectar los genes determinantes en la virulencia - Para comprender los procesos de patogenia viral Virus virulento ↔ virus avirulento (atenuado) Ejemplo: la vacuna de la rabia es lapinizada o sea se logro mediante pasajes del virus de la rabia de perro en conejos. Con cada pasaje la virulencia para el perro/humano disminuyo (atenuándose) pero para el conejo fue aumentando sindo para este ultimo mas virulento. Modificación de la virulencia: Por acumulación de mutaciones - Mediante pasajes en animales o cultivos celulares - Atenuación programada (delecion de un gen no esencial, o sea replica y no produce daño) Lo que se modifican son los determinantes de virulencia: - Pequeños cambios en lugares claves - Puede haber muchos puntos de mutaciones - Puede haber grandes cambios de segmentos La virulencia puede ser reversible. 1. Reversión verdadera 2. Pseudorevervantes Supresión intragenica Supresión extragenica La reversión es menos probable en muchos puntos. Recordar que la interacción de los virus generan las mutaciones que puede conducir a la reversión también (complementación- Recombinación- Reasociacion) Si bien la reversión es menos probable en muchos puntos NO ES IMPOSIBLE. vacunas atenuadas pueden recombinar y formar virus de campo virulento El estudio fue en base a la aparición de 2 variantes nuevas de virus (CL8 y CL9) tras la introducción de una vacuna atenuada contra ILTV (laringotraqueitis infecciosa- HVs tipo 1) europea (Serva) utilizada en avicultura de Australia. Anteriormente Se utilizaba una vacuna también atenuada de origen Australiano (SA2 y A20). El genoma de las vacunas Australianas divergen de la Europea. Mediante secuenciación se evaluó los genomas de las nuevas variantes salvajes y las vacunas Europeas y Australianas. El resultado mostro que había una alta coicidencia en los genomas evaluados pudiendo determinar la recombinación de la cepa atenuada Europea con la Australiana produciendo dos variantes de campo nuevas muy virulentas Mediante otra técnica se determinó que hubo dos puntos de recombinación homologa entre ambas vacunas (cruce de líneas azul y roja) El estudio determino la rápida emergencia de unas nuevas variantes de virus de mayor virulencia producto de la recombinación de 2 vacunas atenuadas contra ILTV. Medición de la virulencia 1- Determinación de la cantidad de virus que producen la muerte del individuo 2- Tiempo promedio de aparición de los síntomas poxvirus lesiones cutaneas. Retrovirus latencia hasta aparicion de tumores) 3- Medición de la temperatura corporal o perdida de peso. 4- Medición del daño histológico (ECP: efecto citopatico). Los estudios de comparación de la virulencia depende de: Dosis (PFU/ ml) Cepa viral Via de inoculación/puerta de entrada Especie Edad del huésped, genero, susceptibilidad. Los parámetros tienen que ser homogéneos a la hora de comparar virulencia. La virulencia es una propiedad relativa. No puede utilizarse para comparar distintos sistemas. Durante el ciclo replicativo siempre hay algo que moleste a la celula. Esa interaccion entre virus celula produce un daño, un efecto patogénico. Si ese efecto patogénico es posible ser modificado mas o menos estamos hablando de virulencia, por lo tanto, cambios en el comportamiento replicativo que genere que el virus haga mas daño, estaremos frente a un virus mas virulento, si genero menos daño será menos virulento. Cualquier factor viral que sea susceptible de cambiar el comportamiento replicativo del virus para generar mas o menos daño, estamos ante un factor de virulencia. Puede ese factor ser un factor de patogenicidad? Depende de que haga o no daño. Factor de patogenicidad: Producto viral proteico o no que puede generar un daño. GENES QUE PARTICIPAN EN LA VIRULENCIA 1- Afectando la capacidad de replicación del virus 2- Modificando los mecanismos de defensa del hospedador 3- Facilitando la diseminación en o entre hospedadores. 4- Por toxicidad 1- MODIFICACION DE LA CAPACIDAD DE REPLICACION Mutantes que pueden replicar bien in vivo pero mal in vitro o viceversa. Ejemplo: Virus ADN que necesitan la celula en fase S como parvovirus. Alphaherpesvirus Mutaciones en los genes de timidina kinasa y ribonucleotido reductasa (produce la reducción de ribonucleotidos a desoxiribonucleotidos para la síntesis de su ADN) disminuye la virulencia en neuronas pero no en otro tejidos. Ya que esos son genes de neurovirulencia que le permiten replicar en células que están en fase G0 como las neuronas que no replican. Pero en células que replican (post mitóticas) no tiene drama por que usa la TK celular y luego genera la lisis de las células que infecta. Por ejemplo Herpes simplex virus-1 se deletea en ICP34.5 (inhibe la autofagia por parte de la celula) y en la ribonucleotido reductasa de esa forma no replica en neuronas, replica en células postmitoticas, produce muerte de las células que infecta Icp34-5 contrarestra la acción del INFb y se opone a la actividad antiviral innata de Pkr. Cuando se produce ARN de genes diferentes en hebras complementarias están interaccionan (ArNds) despertando a la PkR, fosforilandose e impidiendo la traducción de proteínas virales. ICP34.5 impide la fosforilacion de PkR. Lentivirus Presencia de genes accesorios Vpr transporte de la pre-integracion del complejo viral al nucleo sin necesidad que la celula este en mitosis. Es un factor de patogenicidad porque permite que el virus replique. Modificaciones en el gen de vpr van a generar que el virus no puede replicar la infección es abortiva. Picornavirus IRES en esta familia es su factor de patogenicidad. Mutaciones en el extremo 5´ no traducible del ARN viral es usado como Cepa atenuada de las vacunas Sabin (vacuna de la polio) haciendo que no replique en neuronas, dismunuyendo la traducción de proteinas La obtención se obtuvo por sucesivos pasajes in vivo e invitro (ver imagen) Modificación en IRES genera una mayor o menor de producción de proteínas (modificaciones en su virulencia) Orthomixoviridae Genoma 1 PB2 Roba los caps. Es un factor de patogenicidad por que la célula se queda sin mensajeros sin caps afectando el metabolismo de la celula por que no produce sus produce sus proteínas. 2- GENES QUE PRODUCEN MODIFICACIONES EN LAS DEFENSAS DEL HORPEDADOR. Viroreceptores Son homologos de los receptores celulares VCP: Proteina producida por orthopoxvirus cuya función es la de inhibir la cascada del complemento al unirse al C5 convertasa de esa forma no se forma CAM y la celula infectada no es destruida. Viroquinas Proteínas miméticas Un ejemplo claro es el de ebolavirus-filoviridae. Se genera una ssGP por fallas en el editing la cual es secretada. Esta proteína se une a los Ac neutralizantes bloqueándolos 3- GENES QUE FAVORECEN SU DISEMINACION Orthomixoviridae: El clivaje de la HA de la influenza es llevado a cabo por serin proteasas en la luz bronquial, pero los virus de alta virulencia tienen una mutación en ese sitio de clivaje que lo hacen reconocida por proteasas ubicuas (furinas, plasminas) permitiéndole diseminarse a otros órganos. El concepto de pantotropo no se refiere simplemente a que circule por todo el organismo sino a que puede infectar a las células de todo el cuerpo, de hecho tanto la influenza de alta como de baja patogenicidad se diseminan por todo el cuerpo, pero solamente la de alta patogenicidad tiene la posibilidad de infectar las células por que madura con la sola presencia de las proteasas ubicuas intracelulares. La de baja patogenicidad solamente puede madurar por la acción de las proteasas deltracto respiratorio (en otras células pueden entrar por la via endocitica pero nunca se fusionan las membranas). Paramyxoviridae La proteína F0 es sintetizada como un precursor inactivo que tiene que ser activado por clivaje mediante enzimas proteolíticas de origen celular. El péptido a clivar esta próximo a un puente disulfuro .La especifica naturaleza del clivaje depende del genero y en el caso de Newcastle de la cepa (meso o velogenica). Existiendo dos grupos: a) los que tienen un único aminoácido básico en el sitio de clivaje; b) los que tienen multiples aminoácidos en el sitio de clivaje. Esto es determinante para evaluar la patogenicidad. Si presenta multiples aminoácidos en el sitio de clivaje indica que puede ser clivada intracelularmente por la furina (una endopeptidasa de Golgi). Como es una enzima que esta en todas las células del organismo permite que el virus pueda llegar a infectar en varios sitios del organismo (velogenicas) Si presenta un solo aminoácido solo puede ser clivada en virus maduros por proteasas extracelulares de células epiteliales (enzimas simil-tripsina) ppalmente de TGI y respiratorio Reovirus Mutaciones en genes virales a veces impiden diseminaciones desde el punto de inoculación hacia la periferia. Tipo 1 llega al SNC por sangre Tipo 3 llega al SNC por via neural La proteína estructural σ1 determina la ruta de diseminación. 4- PROTEINAS TOXICAS Algunas proteínas producen injurias en los cultivos celulares, alteraciones en esos genes reducen la virulencia. Se han descubierto por purificación de la proteína y agregado de proteínas a cultivos. Rotavirus- reoviridae. La proteína nsP4 del rotavirus genera cambios en los canales de calcio y cloro (cuando es secretada) actuaría como una enterotoxinas que es la ocasional de las diarreas en animales. La sola presencia de la proteína afecta los canales de las células vecinas sin necesidad que estén infectadas (por eso decimos que es toxico). Ortomixovirus La proteína PB1-F2 como vimos genera alteraciones en la membrana mitocondrial conduciendo a la liberación del citocromo C que conduce a la apoptosis. La importancia en el estudio de la virulencia es debido: producción de vacunas: para generar una respuesta inmune estable, suficiente atenuación y que no revierta. El comportamiento replicativo del virus y su interacción determina el patrón de infección. PATRONES DE INFECCION Clasificación: Infeccion aguda Infeccion crónica o persistente 1. Infección latente 2. Infeccion persistente o crónica 3. Infección persistente temporaria INFECCION AGUDA Se caracteriza por: 1- Rapida producción de virus 2- Rapida resolución de la infección (clearance inmunológico o muerte) El termino agudo se refiere a la cinetica de replicación viral y no a las manifestaciones clínicas, de hecho muchas infecciones pueden ser subclínicas que se da en general en los virus mas adaptados a sus hospedadores (o sea pueden o no producir enfermedad). En caso de producir enfermedad esta puede ser grave o no. Los virus que admiten cambios en sus proteínas pero siguen siendo infectivos. Plasticidad estructural como por ejemplo influenza, rinovirus, parvovirus. En general la resolución coincide con el desarrollo de una rta inmune adecuada. INFECCION CRONICA La infección no se resuelve rápidamente. Algunas se resuelven eventualmente y otras persisten de por vida Para persistir en el animal los virus deben: Evadir de alguna manera la respuesta inmune del organismo Asegurar supervivencia de la célula infectada (bajo efecto citopatico) Existencia de productos virales que modulen a la célula. En general los niveles de replicación y excreción viral son mucho mas bajos que las agudas. Hay dos tipos de infección crónica: 1. Persistentes se dividen en dos grupos según características biológicas del virus en su interacción con el huésped. 2. Latentes el genoma viral permanece en las células y en determinadas situaciones vuelve a activarse para replicarse y producir progenie viral. INFECCION LATENTE Típica de los Alphaherpesvirus (BoHV-1, BoHV-5, PVR, EHV-1, herpesvirus canino y felino, etc). Se caracterizan por la permanencia de sus genomas de forma episomal inactivos en neuronas ubicados en ganglios sensoriales y autónomos luego de una replicación aguda. No hay producción de viriones. No interfiere con la replicación normal del ADN celular: por infectar células que no replican o su genoma es copiado en conjunto con la replicación celular. El SI es incapaz de detectar la célula con virus latente. Los genes del virus están apagados El genoma está intacto y puede iniciar un nuevo ciclo replicativo cuando las defensas del animal disminuyen (Stress). En el caso de herpes la infección es productiva pero se ve bloqueada (leaky) excepto por el ARNm (LAT) spliceado este transcripto primario es transportado al citoplasma y no es traducido. INFECCION PERSISTENTE CLASICA O CRONICA El virus continúa replicando y produciendo partículas virales por tiempo ilimitado y toda la vida del animal. La infección persistente se establece porque el sistema inmunológico del hospedadero no consigue erradicar el virus durante la infección aguda. Por diferentes mecanismos consigue coexistir con una respuesta inmune que mantiene un control parcial de la infección sin conseguir eliminarlo. Retrovirus (EIAV, BLV, FeLV, CAEV,etc) persisten al integrar su genoma viral en el cromosoma de las células hospedadoras BVDV infecciones tras placentaria en fetos de 40-120 dias de gestación esos animales se tornan inmonotolerantes al virus por lo que el SI lo reconoce como propio y no lo elimina. INFECCION PERSISTENTE TEMPORARIA Luego de la infección aguda el virus puede permanecer por un tiempo no definido pero temporariamente. El nivel de replicación depende del SI del hospedadero. La duración va de meses a años. Algunos ejemplos son: PRRSV permanece replicando en testículos de cerdos por 6 meses CAdV-1 meses replicando en los tubulos renales Moquillo luego de la infección aguda, si persiste se esconde el SNC. Eliminando el virus por secreciones y excreciones. Se desarrolla una enfermedad neuronal fatal. Calcivirus felino su permanencia es por las altas mutaciones escapando del SI. Aftosa si bien es aguda permanece el la faringe por un tiempo postinfeccion. Mecanismos involucrados en la infección crónica 1- ocultamiento del sistema inmunológico Infección de tejidos o células “restringidos” para el SI no todas las células están sujetas a la vigilancia del SI. Los epitelios por ejemplo la inmunidad pasiva juega un papel fundamental (alta tasa de recambio, mucus, pH,etc) pero una vez establecida la infección puede permanecer oculta del SI. Ej: papilomavirus, citomegalovirus (gl.salival) Ocultarse en el SNC pequeñas alteraciones de volumen, concentraciones de electrolitos productos de la inflamación, respuesta citotóxica: daños irreversibles en ese tejidos. Los linfocitos pueden atravesar la BHE siempre están de paso a menos que se topen con un antígeno. Las neuronas no tienen MHC por lo que son excluidas de la vigilancia de los LTc. Infectando directamente células del SI linfocitos y macrófagos. Permite al virus diseminarse por todo el organismo. Estas células van a muchos tejidos no relacionados entre si. Ej: VIF, ViLeF, AIE, OvHV-2, BHV-4 Inducción de tolerancia inmunológica virus no citopaticos capaz de infectar a los animales en el utero. Ej: VDVB, LCMV (virus de la coriomeningitis linfocitaria) 2- Modulacion del Sistema Inmune Sera tratado en la parte 4 3- Restriccion del efecto citopatico Sera tratado en la parte 2 4- produciendo oncogénesis Sera tratado en la parte 3 INFECCION LENTA El periodo entre que se establece la infección y se ven los daños es de años, muy largo y acumulativo Dificultad de estudio e identificación del agente Ecefalopatiasespongiformes transmisibles provocadas por priones 2- MODULACION DE LA APOPTOSIS APOPTOSIS. INTRODUCCION Procesos genéticamente programado mediante la cual las células del organismo pluricelulares llevan a cabo su autodestrucción en respuesta a una amplia variedad de estímulos. EVENTOS MORFOLOGICOS La apoptosis se puede activar por dos vías (intrínseca o extrínseca), ambas finalizan con la activación de caspasas ejecutoras que van a producir la ruptura del citoesqueleto para formar cuerpos apoptoticos y la activación de endonucleasas que van a destruir el ADN. Posteriormente esos cuerpos apoptoticos van a ser fagocitados por macrófagos. La apoptosis se diferencia de la necrosis en que: No hay inflamación No hay ruptura de la membrana citoplasmática. La apoptosis puede ser detectadas por técnicas moleculares, ya que la fragmentación de ADN se produce a nivel del nucleosoma (cromatina+ histona), o sea que entre nucleosoma y nucleosoma hay 200pb que puede ser detectado por SDSpage (electroforesis). Características de la célula apoptotica Reducción del volumen celular Condensación de la cromatina Degradación intranucleosomal del ADN Translocación de la fosfatidil serina desde la capa interna a la externa de la membrana citoplasmática. Fragmentación de la célula en cuerpos apoptoticos VIA EXTRINSECA: RECEPTORES DE LA MUERTE Involucra los receptores de la muerte que son de la familia de los TNF, poseen un dominio intracelular de interacción proteína- proteína que es llamado dominio de la muerte por destinar la señal de apoptosis. Cuando FAS se une a su ligando FASL lo que ocurre es la trimerizacion del receptor que va a reclutar las proteínas adaptadoras (FADD, TRADD), esto genera el reclutamiento de las procaspasas 8 que se clivan para generar la caspasa 8 (activa). Esta caspasa termina activando la caspasa ejecutora Inhibidores de esta via: FLIP: se une a las procaspasas 8 inhibiendo su clivaje VIA INTRINSECA: MITOCONDRIAL Normalmente en una célula existen proteínas dentro del mitocondrias que mantienen la estabilidad de las membranas, esas proteínas antiapoptoticas son de la familia de las Bcl-2 (Bcl-2 y Bcl- x). Cuando ocurre una lesión en el ADN por radiación uv, radicales libres, toxinas el daño celular activa a p53 que induce la via intrínseca, también por ejemplo la disminución de receptores para factores de crecimiento entre otros factores, disminuye la cantidad de Bcl-2/Bcl-x incrementándose la permeabilidad de la membrana mitocondrial aumentando la proporción de proteínas proapoptoticas tales como Bax, Bik, Bid, Bim que migran a la membrana formando poros que permite la translocación del citocromo C que se une a la proteína Apaf-1. Finalmente este complejo se une a la procaspasa 9 formando el apoptosoma, clivandose a caspasa 9 donde esta última termina activando las caspasas ejecutoras. Inhibidores de esta via: Proteínas antiapoptorticas mitocondriales: las proteinas antiapoptoticas se unan a la apoptoticas para formar heterodimeros e impedir la formación de poros en mitocondrias INTERACCION VIRUS CELULA (P2) CONVERGENCIA DE AMBAS VIAS Ambas vías finaliza con la activación de las caspasas ejecutoras, ellas son la caspasa 3 y la caspasa 6 que activan las endonucleasas para degradar el ADN y rompen el citoesqueleto para formar los cuerpos apoptoticos. Proteinas reguladoras: Iaps bloquea la caspasa 3 activa, inhibe una apoptosis inducida. Mac DIABLO inhibe Iaps por lo que su aumento de concentración estimula apoptosis Cruce entre la via extrínseca e intrínseca La caspasa 8 activada por la via extrínseca de los receptores de la muerte tiene la capacidad de clivar a Bid haciendo que esta vaya a la mitocondria y genere los poros activándose la via intrínseca al mismo tiempo. Cabe aclarar que existe un equilibrio entre las proteínas pro y antiapoptoticas y que esto es posible detectarlo por western blot para identificar mediante que via se produjo tal efecto. Para evaluar la via intrínseca veo si esta activa la caspasa 9, si quiero ver si esta activa la extrínseca la caspasa 8 activa. También se evalua Bid o citocromo C VIRUS QUE INHIBEN LA APOPTOSIS Codifican proteinas homologas a Bcl-2 Bcl-2 es una proteína antiapoptorica que estabiliza la membrana de las mitocondrias. Inhibimos la apoptosis por via intrínseca Adenovirus: E1B 19K Virus fiebre porcina: A179L Epstein Barr virus: BHRF1 Virus que codifican v-FLIP FLIP es una proteína que se une a la procaspasa 8 inhibiendo la via extrínseca BHV-4: BORFE2 EHV2: E8 Virus que codifican V-Iaps Inhibe la caspasa 3, o sea se inhiben ambas vías tanto la intrínseca como la extrínseca. Virus de la fiebre porcina: A224L Virus que inhiben la caspasa 8 Se inhibe la via extrínseca. Virus POX Pox bovino: Crm A Vaccina: homologa a CrmA Virus codifican a proteínas homologas a receptores T2 compite con TNRF (receptor de TNF), si el ligando se une a T2, se inhibe la apoptosis por via extrínseca. Myxoma: T2- homologa de TNFR Inhibición de p53 Adenovirus: E1A Polyomavirus: LT Papilomavirus:E6 Lo que hacen es secuestrar/degradar a p53. En particular los últimos dos virus, como necesitan que la célula este en continua división para poder usar su polimerasa y asi replicar ellos (no asi adeno que codifica su propia polimerasa) puede generar que esa replicación constante de la célula se generen errores en el ADN celular que activan a p53 pudiendo llevar a la celula a la apoptosis, pero de esta forma mediante esas proteínas lo retienen inhibiendo tal proceso. Se inhibe la via intrínseca. Adenovirus lo realiza en etapas tempranas. Necesita de otros factores. Papilomavirus: degrada a p53 Poliomavirus: se une y lo inactiva VIRUS QUE INDUCEN LA APOPTOSIS Adenovirus: E1A y E4. Factores producidos en etapas tardías Virus de la anemia del pollo: VP3. Su objetivo es formar cuerpos apoptoticos para asi ser fagocitados por Mo y poder infectarlos. HIV: Tat. Aumenta la producción de FASL, Bax. Disminuye la producción de Bcl-2 DVB: NS3. 3- ONCOGENESIS NEOPLASIAS VIRALES Son el resultado de una falla en la regulación de la proliferación celular. Normalmente los factores de crecimiento celular se unen a sus receptores citoplasmáticos activando una cascada de señalización intracelular que termina activando factores de transcripción que permite a la célula entrar en el ciclo celular para poder replicarse. Protoncogenes: Los protoncogenes son genes celulares normales que codifican para proteínas que regulan el normal funcionamiento del ciclo, estas incluyen: 1- Factores de crecimiento 2- Receptores para los factores de crecimiento 3- Traductores de señal intracelular 4- Factores de transcripción nuclear 5- Proteínas de control de ciclo. Oncogenes son derivados de mutaciones de los normales protooncogenes que desestabilizan el normal funcionamiento. REPLICACION CELULAR Fase G1: La cella crece de tamaño con produccion de ARN y proteínas, duplica todos sus componentes Fase S Duplicacion del ADN Fase G2 Síntesis de ARN y proteínas relacionadas con la mitosis Fase M Mitosis propiamente dicho En cada momento del ciclo se expresan diferentes ciclinas y CDK (kinasas dependientes de ciclinas, ambas en conjunto regulan el ciclo celular fosforilando proteínas. Son producidas por oncogenes. Checkpoints 1- punto de control de ADN no duplicado 2- Punto de control de ensamblaje de huso durante M 3- Punto de daño de ADN: se da en G1, G2 y S Forma para inducir oncogénesis por los virus Modificando la señal de transducción (activando la cascada mitogenica) 1- Aumentode factores de crecimiento celular 2- Aumento del número de receptores 3- Aumento de la señal de transducción 4- Aumento de activación de la transcripcion Bloqueando los reguladores negativos del ciclo celulares ( genes supresores de tumores) A- VIRUS QUE MODIFICAN LA SEÑAL DE TRADUCCION RETROVIRUS ONCOGENICOS Inducen la oncogénesis modulando la cascada de señalización a través de 3 mecanismos 1- Transduccion: retrovirus transductores. Portan un v-oncogen 2- Insercion: se insertan próximos a un c-oncogen (no transductores) 3- Transactivacion: transactivan genes que regulan el ciclo celular Activar en cis: por ejemplo la presencia de un promotor y un gen a continuación. La ARN pol reconoce el promotor y sintetiza el ARNm que le sigue. Decimos que ese promotor actua en cis Activar en trans: si se transcribe un ARNm de un gen que produce fina proteína que actua sobre un promotor a distancia activándolo decimos que activa en trans. VIRUS ONCOGENICOS TRANSDUCTORES Portan un oncogen que desregula el ciclo celular Son altamente carcinogénicos en los animales Transformación aguda Muchos son defectivos en su replicación (infección abortiva, no hay progenie viral. Le falta porción del genoma. Eso que le falta lo recuperan por complementacion) Todos los retrovirus transductores son retrovirus simples. Como se ve en la imagen de arriba, la mayoría de ellos son defectivos, o sea, les falta o gag o pol o env ya sea total o parcial. Estos retrovirus incorporaron en su genoma un c-onc (protoncogen celular) que muta por acción de la TR convirtiéndose en un v-onc (oncogen). Los diversos genes v-onc y las proteínas que codifican son asignados a las clases principales: factores de crecimiento (tales como v-sis); factor de crecimiento de los receptores y receptores de hormonas (tales como v-erbB); transductores de señales intracelulares (como v-ras); y factores de transcripción nuclear (como v-jun). La oncoproteína productos de los diversos genes retrovirales-V onc actúan en muchas maneras diferentes para afectar el crecimiento celular, la división, la diferenciación, y la homeostasis El virus cuando se integra dado a la presencia de su promotor fuerte hace que la ARN pol celular transcriba su genes entre ellos la v-onc provocando una desregulación del ciclo de la celula que es incapaz de detener (la versión viral de esos protooncogenes no los puede “apagar” dado que esa mutacion hace que se escape de la regulación de la celula) Como se vio el hecho de portar ese v-onc hace que sacrifique parte de su genoma y que por ende no puedan replicar. La excepción es la siguiente. Virus del sarcoma de Rous (virus completo) Posee gag-env-pol-v onc. La enzima c-Src (enzima que agrega grupo fosfatos a los residuos de torosina de proteínas) tiene dos conformaciones: activa e inactiva, el pasaje de una conformación a otra esta regulada por fosforilaciones que realizan kinasas celulares. Al fosforilarse la tirosina 416, la enzima pasa a su conformación activa. Al fosforilarse la tirosina 527, la enzima pasa a su conformación inactiva. Cuando el virus adquiere este gen: la enzima viral v-Src no puede adquirir su conformación inactiva porque solo tiene 526 aa. Es decir, que carece de la tirosina 527 y por lo tanto permanece siempre con su conformación activa. El virus del sarcoma incorpora el c-Src protoncogen de la celula y lo incorpora entre sus genes env y el LTR3´. El gen sufre una delecion en uno de sus extremos convirtiéndose en v-Src que cuando se transcribe produce una proteína que no puede ser fosforilada en el aminoácido 527 para desactivarse por lo que esta siempre activ Virus del sarcoma felino Proviene del FeLV + c-fms, donde sacrifico parte de su genoma y por mutacion se genero v-fms. Virus del sarcoma aviar De un modo similar con v-Ras VIRUS ONCOGENICOS NO TRANSDUCTORES Son retrovirus que no portan un oncogen Se produce por una activación por inserción: el LTR gobierna la transcripción de un gen celular debido a que se inserta dentro o próximo al mismo. Alteran la expresión o la actividad de proteínas celulares relacionadas con la traducción de la señal Activación por inserción Cualquier retrovirus puede tener capacidad oncogénica si se inserta próximo a un c-onc. Transformación lenta: por que la celula regula, pero el problema es que por una cuestión de cantidad producida no llega a regular a todas las proteínas. Ejemplos: Virus de la leucosis aviar Virus leucosis del raton Virus tumor mamario del raton A- de Promotor El promotor viral (LTR) gobierna la transcripción del c-onc. Como es un promotor fuerte la expresión del oncogen celular esta exacerbada. La integración esta dentro de la región codificante de un proto- oncogen. El promotor viral estimula su síntesis. Si transcribe a partir del promotor LTR izquierdo, genera un ARNm que tiene el secuencia del Virus para gag-pol-env y además el de c- onc, no seria funcional. Si transcribe a partir del LTR derecho se genera un ARNm que solo tiene la secuancia para c-onc. B- de Enhancer El enhancer viral (LTR) modula al promotor c-onc (protoncogen celular). Esto lleva a una transcripción exacerbada del c-onc. La integración no altera el protoncogen pero la proximidad del enhancer viral estimula la transcripción Virus de la leucemia aviar: El genoma del virus se incorpora dentro del genoma de la célula hospedadora en lugares específicos que son variados. Como tiene un LTR que actúa como promotor fuerte o enhancer, lo que logra es amplificar la expresión de un c-onc llamado c-myc. Experimentalmente se vio que solo con la incorporación del LTR se logra tal efecto. La proteína Myc tiene la función de incrementar la síntesis de ciclina D y E2F, tambien aumenta la degradación de p27. De esta forma logra que la celula entre en fase S VIRUS ONCOGENICOS POR TRANSACTIVACION Virus de la leucemia bovina (deltaretrovirus) Es un onchornaretrovirus trans. Posee un gen llamado Tax que codifica para una proteína que sirve para la transcripción de genes propios y celulares. Estos son retrovirus que tienen su genoma completo pero además poseen ese gen Tax que desde cualquier parte del genoma una vez insertado puede actuar a distancia sobre en protoncogen. B- BLOQUEANDO LOS REGULADORES NEGATIVOS DEL CICLO CELULAR Genes supresores de tumores Antioncogenes: Regulación celular de pRb (proteína retinoblastina) Permite el pasaje de G1 S Cuando una celula se divide factores de crecimiento estimulan la producción de ciclinas que interactúan con quinasas dependiente de ciclinas CDK formando un complejo que lo que hacen es fosforilar a pRb que esta unida a E2F, este es un factor de transcripción de genes que codificam para proteinas y enzimas necesarias para la síntesis de ADN (fase S). Función de p53 Actua durante la fase S. En condiciones normales se encuentra en bajas concentraciones. Cuando ocurre un daño en el ADN se active por fosforilacion y aumenta su concentración. P53 actúa como factor de transcripción de la p21, esta última se une al CycD-Cdk4/6 e inhibe su actividad kinasa, con lo cual no se fosforila pRb con lo cual sigue unido a E2F deteniendo la división celular Si la reparación es satifactoria la célula sobrevive, si el daño es irreversible se activan genes para la síntesis de bax que finaliza el proceso en apoptosis de la celular Esta alternativa es utilizada por virus ADN como: adenovirus, polyoma y papillomavirus. Estos virus pueden modular la celula para que replique asi pueden utilizar las polimerasas y maquinaria celular por que producen proteinas que obligan a la celula a pasar de G1 S Esto difiere de parvovirus que si o si necesita que la celula este replicando para poder usar tal maquinaria, por que parvo tiene un genoma tan pequeño que no porta ni de genes para modular la celula, inclusive se decapsida en en nucleopara escapar del reconocimiento celular, por ello su infeccion es muy aguda. Poder transformante del papiloma Normalmente papilomavirus se ubica de forma episomal dentro del nucleo de la celula. La forma de que se produzca una proliferación neoplásica es integrándose al genoma celular. La proteína E7 de papiloma secuestra pRb con lo cual E2F esta libre para activar el ciclo celular descontrolado (E7 presenta una porción de su estructura que se solapa con el sitio donde normalmente se uniría pRb con E2F, desplazando a este ultimo), esta aberrante proliferación genera un aumento de p53 cuyo objetivo es adetener el ciclo para la reparación y si esto no es posible para la apoptosis. P53 es bloqueada por la proteína viral E6. La proliferación continua y para evitar la erosión de la telomerasa E6+ c-myc que induce la síntesis de telomerasa para inmortalizar la célula. No todos lo papilomavirus son oncogénicos porque una cosa es la proliferación celular (verruga benigna extirpable y punto) y otra es la malignidad u oncogénesis generada por acumulo de mutaciones en el ADN celular Oncogenesis por Adenovirus y poliomavirus Poliomavirus se puede integrar al genoma en celulas que no replican, bajo ciertos estímulos promueve la replicación de la celula promovido por el virus (irradiación, tratamientos con químicos, etc) LT: utiliza un mecanismo de chaperona ATP dependiente para desarmar el complejo pRb/E2F, además secuestra p53 impidiendo que cumpla su función. Adenovirus, solo se vio en modelos experimentales no en la naturaleza. Puede llegar a integrarse parcialmente en el genoma de la celula que no esta replicando. E1A: separa el complejo pRb/E2F por un mecanismo diferentes. E1A con su porción N-terminal desplaza E2F de manera competitiva permitiendo que se activen los factores de trascripcion relacionados con el paso de G1S. esta desregulación es detectada por p53 que se acumula por que no es degradado por agregado de ubiquitina, lo que genera que detenga el ciclo, allí es donde actua E1b E1b inactiva a TP53 y en colaboración con otras proteínas (E4 ORF?) , está involucrada en el agregado de ubiquitinas a p53 para que sea degradado por los proteosomas. Mecanismo de oncogénesis: 1- infección de células por el virus 2- el virus induce la replicación el paso de G1S por bloqueo de pRb 3- la celula no tiene freno y replica, p53 al detectar daño en el ADN celular intenta frenar el ciplo pero es bloqueada por proteinas virales. 4- Acumulacion de mutaciones en genes que afectan la reparación celular, la apoptosis y el crecimiento (activación de oncogenes que promueven el crecimiento, inactivación de genes que suprimen tumores, alteraciones en genes que regulan apoptosis) Desregulacion en la proliferación celular 5- expansión clonal + mutaciones adicionales: angiogénesis, escape del sistema inmune, produccion de colagenasas para degradar la membrana basal e invadir, factores de crecimiento autocrinos que permita la migración de las células neoplásicas, etc. Heterogeneidad en las células tumorales. 6- Progrecion tumoral neoplasia maligna 7-Invasion y metastasis ONCOGENESIS PRODUCIDA POR HERPESVIRUS Virus de la enfermedad de Marek (Alphaherpesvirus) Produce un trastorno linfoproliferativo y se comporta como una enfermedad infecciosa de transmisión horizontal. Entra via respiratoria y tiene dos blancos: células linfoideas y el epitelio. Tiene diferentes fases: a) Fase proliferativa: replica en células linfoideas LT y LB. También se dirige al foliculo piloso produciendo lesiones proliferativas en el epitelio, al descamarse las plumas se transmite la enfermedad. B) Latencia: dentro de los linfocitos. C) Neural (neurolinfomatosis): la forma neoplásica transforma a las células linfoideas ubicándose en plexos nerviosos (ciáticos, braquial, vago) compuesto por población mixta de linfocitos. Este virus produce una proteína llamada meq que transactiva factores de transcripción y desregula el ciclo. La oncogénesis surge como una consecuencia de la desregulación, no es un fin en sí mismo! 4- EVASIÓN Y MODULACIÓN DEL SISTEMA INMUNE INTRODUCCION AL SISTEMA INMUNE Los virus evolucionaron con los huéspedes para poder persistir en el organismo mediante los mecanismos de evasión, asi mismo los organismos desarrollaron mecanismos de detección para poder eliminarlos. Clasificación de la respuesta inmune Barreras primarias: piel, moco, acido gástrico, aparato mucociliar. Los virus lo evitan por que generalmente entra por mucosa que es mas fácil, o heridas de la piel Respuesta intrínseca: (generalmente considerada dentro de la innata) ocurre dentro de la celula. Fenómeno intracelular. Apoptosis ARNi: son pequeñas porciones de ARN que hibridizan con ARN desconocidos por la celula induciendo su destrucción. Silenc epigenetico: enzimas que detectan patrones que generan un silencio epigenetico para dejar de producir proteínas así el virus tampoco produce sus proteínas Respuesta inmune innata: células NK, macrófagos, el complemento, etc. Respuesta inmune adaptativa: mediada por celula y anticuerpos Como se puede ver las barreras la gran mayoría de los virus son retenidos por las barreras primarias sin ni siquiera llegar a su célula target. Si el virus flanquea las barreras primarias las defensas innatas e intrínsecas entran en juego para tratar de detener el agente. En un momento se pasa un umbral con el desarrollo de la rta inmune adaptativa para ejercer un clearence viral y establecer células de memoria para optimizar futuras infecciones. Que hace el virus frente al SI? 1- Modular el SI Responder contr el SI Regular MHC y modificar la presentación Interferir con respuesta celulares TCD8, NK 2- Evasion o escape de la respuesta inmune Latencia (esconderse) Mutacion de epitopes 3.1 MODULACION DEL SI RESPUESTA INMUNE INTRINSECA Los patógenos cuando ingresan son detectados dentro de la célula, esto da paso a la rta intrínseca. Si el patógeno NO es reconocido por la rta intrínseca NO SE DESARROLLA UNA RTA INMUNE, tal es el caso de DVB en terneros infectados entre los días 40-120 de gestación donde el sistema inmune lo reconoce como propio por lo que el virus no tiene necesidad de evadir y esconderse (viremia persistente). De acuerdo a lo que reconozca se van a activar y direccionar el tipo de rta que se va a desarrollar. Estos receptores reconocen patrones, ya que no es lo mismo un virus que una bacteria, de esta forma se optimiza la rta inmune. COMPONENTES PRRs: receptores de reconocimiento de patrones. Son de dos tipos y se relacionan a la interacción receptor ligando. Lo que se reconocen son patrones que no están en la célula normalmente por ejemplo el ARN doble cadena. Lo que se reconoce: PAMPS: patrones moleculares asociados a patógenos DAMPS: patrones moleculares asociados a peligro. Sustancia de necrosis que es una forma no fisiológica de muerte celular Cuando en una célula uno de estos receptores es activado se desencadena una cascada de señalización, terminando con la activación de factores de transcripción que van al núcleo y estimula la trascripción de un montón de genes como interferones alfa y beta, también citoquinas proinflamatorias. PRRs: TLR: toll like receptor TLR 9: Ubicación: endosoma. INTERACCION VIRUS CELULA (P3) Detecta ADNds, ADN CpG (secuencias repetidas de citosina y guanina fosforilada, no metilada Ejemplos: HSV, CMV, adenovirus TLR7/8: Ubicación: endosoma. Detecta ARNss rico en uracilo y guaninas (GU) Ejemplos: rabdo, influenza, HIV TLR3: Ubicación: endosoma. Detecta ARNds Reovirus, Virus ARN y ADN cuyos ARNm sean complementarios entre si y formen ARNds transitorios. TLR 2/4 Ubicación:membrana citoplasmática Detecta: glicoproteínas virales Ejemplo: HIV NLRs: Nod like receptors (NALP 3) Son receptores IC que reconoce patrones moleculares bacterianos, también detecta ADN viral CLRs: C-type lectin receptors (DC-sign) RLRs: rig-like receptors RING-I Ubicación: citoplasmática Reconoce 5’ ppp ARN (sin cap) y ARNds corto Ejemplo: ARNss como Ortomyxo, rabdo, paramyxo, flaviviridae. Reovirus. Virus ADN como EBV MDA5 Ubicación: citoplasmática Detecta ARNds largos Ejemplo: ARNss como picornavirus, flaviviridae. Reovirus y Virus ADN (VACV) DNA sensors DAI Ubicacion: citoplasma Reconoce ADNds Ejemplo HVS Pol III Ubicacion: citoplasma Reconoce ADNds rico en AT Ejemplo: ADV, HVS AIM2 Ubicación: citoplasma Reconoce ADNds Ejemplo: VACV Como distinguen moléculas foráneas? Detectan moléculas que bioquímicamente no le sirve a la celula como el ADN ds. Además de la localización de esas moléculas porque además los PRRs tienen una localización estratégica relacionada con la replicación del virus y en donde pudiese encontrar esas moléculas. Por ejemplo hay receptores endosomales, citoplasmáticos, nucleares y en la membrana citoplasmática. Ejemplo en la superficie hay receptores para glicoproteínas virales que lo reconocen antes de entrar. Los virus que entran en vesículas se van a encontrar con los receptores en las vesículas. Los mas abundantes receptores de ARN están en citoplasma que es lugar donde replican, al igual que los receptores que detectan virus ADN están en núcleo . PAMPs virales Superficie: TLR para reconocer glicoproteínas ARNdc ARN ss intermediarios replicativos Ejemplo: picornavirus: cuando se produce el Swich de traducción a replicación de genoma, lo que hace en primer lugar es generar una copia antigenomica (3’5’) que se usa de molde para hacer las copias genómicas (5’3’) esas copias genómicas y antigenomicas pueden hibridizar produciéndose ARNdc detectado por los receptores celulares ADN virus como Adenovirus y herpesvirus tiene transcriptos complementarios (o sea que el marco de lectura se puede leer de un lado o del otro de la cadena) cuando se transcriben esos genes son complementarios y pueden hibridar (ARNdc). Ejemplo de detección: virus de HIV. Como pueden verse muchos receptores son activas Al momento de entrar es reconocido por TLR que reconoce glicoproteínas. Ademas el virus puede entrar por fusión de la membrana o mediante vesículas donde es reconocido también. En un momento mediante su TR genera un hibrido ARN-ADN que es reconocido. Cuando entra al nucleo es reconocida por receptores de ADN. Cuando salen las copias para poder ensamblarse también es reconocida Consecuencia de la detección Todas las vías de detección confluyen en la activación de moléculas adaptoras de la cascada de señalización que activan kinasas que fosforilan factores de transcripción con IRF-3,5,7; c-JUN; ATF2; NFkB. Su fosforilacion permeten que entren por el poro nuclear y promuevan la activación de genes que codifican para citoquinas y para los interferones (NFkB) Modulación de los PRR’s Paramyxoviridae Proteina V bloquea la activación de MDA-5 Rabdoviridae La proteína N bloque la fosforilacion de RIP1, no se activa con lo cual no ocurre la cascada de activación. Orthomyxoviridae NS1 bloquea la activación del RIG-1. Normalmente para que este receptor este activo primero se fosforila y luego se ubiquitina. NS1 impide la ubiquitinacion Rotavirus NSP1 bloquea el factor IRF7 que es la molecula adaptora que promueve la transcripción del INF alfa. Bloqueo del NF-KB Factor que se activa por diferentes respuestas. Cuando se fosforilaba se activaba, pasaba el por nuclear y colabora con la expresión del gen que codifica para INF La forma como se activa: 1- HIV cuando se une a su receptor 2- TNF + su receptor: de forma paracrina cuando se une a su receptor en células no infectada confluye en la ctivacion de NF-KB para la produccion de INF Asfariviridae virus de la fiebre africana porcina A238Lp: Bloquea la activación del factor IKKb que es el que fosforila a NF-kB. Rotavirus NSP1 envia a destrucción por proteosomas a IkBa con lo cual no se activa NF-kB INTERFERON TIPO 1 Los interferones producidos y secretados de forma paracrina alertan a las células contiguas poniendo sus mecanismos internos en marcha. Acciones de los interferones α y β La activación del interferón tipo 1 activa la transcripción de varios genes asociados a la resistencia a la infección viral (paracrinas y autocrinas). El interferón actúa a través del receptor para interferón cuando es de forma paracrina estimulando la via de señalización JAK-STAT. 1. PKR 2. 2´5´ oligoadenilato sintetasa (OAS) 3. Otras (ver al final del capitulo) Aumenta la expresión de moléculas de MHC tipo I Incrementa la citotoxicidad de las células NK y los linfocitos CD8+ Promueve la diferenciación de LT CD4+ naive en Th1 Induce secuestro de los linfocitos en el linfonodulo maximizando la posibilidad de ser activados por CPAs Las principales fuentes de interferón: 1. Células infectadas 2. Células dendríticas plasmocitoideas (pDCs): en la sangre son las que mas producen interferón por que el volumen de sangre es mucho mayor para dar el aviso del ingreso del virus (viremias). Por ello los efectos sistémicos de las viremias y de los interferones (como fiebre). Accion del PKR PKR normalmente esta inactivo y en poca cantidad en la célula. El interferón induce la síntesis de mucho PKR que esta inactivo, para activarse necesita “ver” ARNdc (el interferón aumenta su síntesis NO lo activa). Una vez activo lo que hace es inactivar al factor de transcripción como elF2α (relacionado con la traducción de proteínas) con lo que el virus no puede sintetizar sus proteínas (las células tampoco). Hay que tener en cuenta que el elF2α solo es funcional si el ARNm tiene cap, el los virus no no dependen de cap (como picornaviridae que tiene IRES, sumado además que mediante una proteasa también destruye factores de iniciación de la traducción celular) no se ven afectados. Pkr puede ser inhibida por VA ARN de Adenovirus. Poxvirus puede producir una proteína que es análoga de eIF2a uniéndose a Pkr inactivandola. Ortomyxovirus mediante NS1 y Herpesvirus mediante US11 secuestran ADNds para que Pkr no los “vea” Acción AOS Lo que hace es activar las ARNasas para destruir cualquier ARN celular y viral (disminuye también la producción de proteínas en general). La 2’5’ oligo (A) sintetasa elabora oligomeros de acido adenilico solo cuando hay ARNds presenta lo que activa las ARNasa (aumentadas en numero en el citoplasma producto del estimulo del INF) Modulación de la respuesta a interferones tipo I 1-Inhibicion de la síntesis de INF Herpesviridae: Por ejemplo el virus de Epstein –Barr produce un homologo de la IL- 10 que inhibe la síntesis de INF. Picornaviridae Tiene una proteasa que cliva un factor de iniciación de traducción cap dependiente por lo que la maquinaria esta destinada a la traducción de proteínas virales y no celulares (entre ellas la producción de los IFNs) Poliomaviridae La proteína large T inhibe la fosforilacion de las JAK1 por ende la cascada de fosforilaciones para la transcripción de mas INF. Filiviridae (ebola) LA proteína VP24 Inhibe la translocación al núcleo de moléculas adaptoras que son necesarios para promover la transcripción de genes de INF 2- Bloqueando la función de las proteínas inducidas por interferon Reoviridae: La proteína sigma se une al ARNds e inhibe a PKR y AOS Influenza: NS1 se une al ARNds y PKR bloquando la acción Adenovirus: VA-RNAI bloquea PKR Retrovirus TaT desfosforila eIF-2a con lo cual no se frena la traducción por parte de PkR (cuya función es fosforilarlo para que pierda su función) Herpesvirus: ICP34.5 defosforila eIF2a 3- Inhibiciónde la señal de INF INTERFERON TIPO 2 El INFγ cumple las siguientes funciones: Es principalmente producido por las células NK Activa monocitos Activa intermediarios reactivos al oxigeno Activa NOS (oxido nítrico sintetasa) Estimula la expresión de CMH clase II PRODUCCION DE CITOQUINAS Como dijimos una de la segunda consecuencia de la detección del virus es la producción de citoquinas proinflamatorias De que depende: depende del tipo de patógeno, de lo que se detecte que combinación o tipo de citoquinas se genere. Citoquinas: TNF, IL-1, IL-6, IL-12, etc Funciones: Reclutamiento de leucocitos al sitio de infección: expresión de moléculas de adhesión Activación de neutrófilos Síntesis de proteínas de fase aguda Apoptosis Fiebre Aumento de la permeabilidad de los vasos: edema Inducción de la secreción de citoquinas por parte de los leucocitos. Evasión de los virus de las citoquinas Mimetismo viral Viroceptores Son moléculas que imitan receptores de citoquinas. El virus los produce como una molécula soluble, bloqueando la acción de la citoquina al unirse a ella. Viroquinas: Simulan que son citoquinas pero no lo son. Interfieren con receptores celulares para citoquinas y bloquean su acción. Estos productos virales son liberados al medio extracelular cuando el la célula se lisa. Poxviridae El virus de myxoma expresa un viroreceptor de TNF contribuyendo con la virulencia viral Herpesviridae El virus de la enfermedad de Marek codifica una virokina de IL-8 El virus de herpesvirus felino tipo 1 forma una glicoproteína G que reconoce quimioquinas y las secuestra (viroceptor) EVASION VIRAL DE LA RESPUESTA INTRINSECA 1- Estableciendo ciclos replicativos que minimicen la exposición de PAMPs 2- Alterar la cascada de señalización que se activa por los PRRs 3- Interferir con las acciones biológicas de los efectores directos de los PRRs: interferones y citoquinas proinflamatorias. RESPUESTA INMUNE INNATA CASCADA DE COMPLEMENTO El complemento tiene 4 funciones principales: 1- Lisis Cuando se desarrolla la cascada final del complemento el resultado es la formación de poros en la membrana de la celula infectada comprometiendo su función destruyendo la celula 2- Activacion de la inflamación C3a, C5a se une a células endoteliales y linfocitos para estimular una respuesta inflamatoria 3- Opsonizacion C3b, C1q se pueden unir a partículas virales opsonizandolas para que sean fagocitadas y destruidas 4- Solubilizacion de complejos inmunes La formación de complejo antígeno anticuerpos puede acumularse en riñón afectándolo. El complemento puede mediar el clearance de los mismos en sangre. CELULAS NK La acción de las NK es bastante rápida. Induce la apoptosis de las células infectadas. El mecanismo es igual que el de las LT CD8 pero los factores desencadenantes son distintos. Las citoquinas secretadas por las células dendríticas y los macrófagos (IL-12, IL-15 e IL-18) incrementa la acción de las NK Normalmente la celula NK tiene un receptor inhibidor (KIR) que reconoce su ligando que es la MHCI, inhibiendo la apoptosis al unirse. Cuando el receptor inhibidor no se une a MHCI (algunos virus disminuyen la expresión de MHCI) la señal de inhibición no está presente por lo que se induce la apoptosis de la célula mediante sus granzimas y perforinas. Además produce INFΎ que activa Mo, estimula síntesis de MHCI y II, y promueve la diferenciación de las CD4 naive a Th1 Las NK también tienen receptores Fc para desarrollar ADCC (citotoxicidad mediada por anticuerpos) Evasión de los virus de las NK 1- Produciendo homologos de MHC clase I 2- Producción y secreción de proteínas antagónicas del receptor de activación 3- Down regulation del ligando del receptor activador 4- Virokinas y viroceptores, que como se vio van a impedir que las citoquinas proinflamatorias reclute a las NK en el sitio de infección. 5- Infección misma de las células NK Virus de influenza puede infectar directamente las NK CELULAS DENDRITICAS: LINK ENTRE LA RI INNATA Y ADAPTATIVA Llevada a cabo por las células dendríticas, existen varios tipos: CDm: mieloides ubicadas en todos los tejidos y órganos menos cerebro y testículos CDp: plasmociticas, ubicadas en tejido linfoide Celula de Langerhans: ubicadas en la piel Estas reconocen los PAMPs del patógeno mediante sus PRRs. Esto genera que la celula dentritica madure y migre al ganglio linfático para presentar mediante las MHC I (caso de virus) a los LT CD4 para finalmente lograr la proliferación y diferenciación del perfil especifico para ese agente (siendo Th1 o Th2). Para infección viral es mixta Th1 y Th2. Los virus pueden modificar la respuesta por parte de las células plasmáticas: Interfiriendo con la presentación de antígenos Interfiriendo con la maduración Interfieren con la migración a tejido linfoideo Hace que falle la activación de LT El Virus de VIH por ejemplo infecta CD para llegar luego a linfododulos donde infecta los linfocitos. El virus de la DVB puede regular negativamente la expresión de los CMH I y II El virus del ebola replica en células dendríticas derivada de monocitos impidiendo con la inducción de la produccion y maduración de las mismas. RESPUESTA INMUNE ADAPTATIVA Componente celular Componente humoral Efectores: Linfocitos T CD8 Anticuerpos LINFOCITO CD 4 (T H 1 Y 2) Estas células interactúan con los Linfocitos B y las moléculas MCHII (macrofagos, LB) Cuando un CPA transporta un antígeno a un linfonodulo, el mismo es presentado a los linfocitos (recordemos que las CD son las únicas capaces de interaccionar con los LT cd4 naive Según el perfil de citoquinas un linfocito puede convertirse en LTh1 o LTh2 Th1: puede interaccionar con LTcd8. En el momento de presentación del antígeno por parte de la CPA libera IL 12 que convierte a LTh1. Además la IL 12 activa NK y macrófagos en el sitio de inflamación. Th2: permite una rta mas hacia la producción de Ac mediado por LB, siendo la IL4/5 y 10 involucradas en el proceso EFECTORES: LINFOCITOS CD8 Citoquinas que involucran el perfil de inmunidad celular: INF-I, IL- 2, IL-12 y TNF-a. Los linfocitos CD8 activados previamente se dirigen al sitio de infección e inducen la apoptosis de células infectadas que expresan el antígeno que es expresado por la MHC I al cual reconocen mediante su TCR. La apoptosis lo realiza mediante: 1 Granzimas y perforinas: cuando interacciona MHCI – TCR se estimula la liberación de estos gránulos con las enzimas que terminan activando la caspasa-9 finalizando con la apoptosis por via endogena 2- FAS- FAS ligando: la interaccion MHCI- TCR estimula la síntesis y expresión de FAS-L que interactua con FAS de la celula activando la caspasa 8 produciendo apoptosis por via extrínseca. EFECTORES: LB- ANTICUERPOS Perfil de citoquinas involucradas en la respuesta humoral: IL-2, IL4, IL-10, IL-5. Los LB pueden activarse por dos medios 1- En una rta primaria: la CD presenta el antígeno al LT cd4 (MHCII- TCR) diferenciándose a LTh2, este posteriormente interactúa con el LB mediante sus receptores (CD154- CD40 y CD28-CD86) y citoquinas estimulando su diferenciación y división. 2- Rta secundaria: el LB detecta el antígeno mediante su BCR (IG de membrana: el antígeno reconocido puede ser proteico y no proteico: polisacáridos, lípidos y acidos nucleicos o sea conformaciones tridimensionales a diferencia de los TLR de LT que solo reconocen péptidos en MHC siendo esos epitopes internos) internalizandola y procesándola para presentarla al LTcd4 que posteriormente se diferencia a Th2 para activar a los demas LB. Su función: 1- Neutralización viral evitando que sean introducido dentro de las celulas 2-ADCCcitotoxicidad mediada por células (como las NK que tienen receptor para Fc) 3- Opsonizacion y fagocitosis por parte de macrófagos. 4- Opsonizarlospara que luego active el complemento por la via clásica virolisis Los anticuerpos pueden ser: Antigénicos: son anticuerpos contra estructuras virales pero que no bloquean la entrada al huésped con lo que podemos decir que no lo protege Inmunogenicos: estos Ac bal virus e impide la entrada a la celula. Son anticuerpos neutralizante La única técnica in vitro que me dice si un huésped esta protegido o no es la seroneutralizacion viral ya que detectamos Ac inmunogenicos. Invivo se evalua mediante desafio de animales. Un ELISA policlonal detectamos Ac antigenicos PRESENTACION ANTIGENICA Via para clase 1 (endógena): El antígeno poliubiquitinizada es clivado por los proteosomas, las proteínas son introducidos al RER mediante una proteína llamado TAP allí se une a la MHC clase I para pasar a Golgi y luego mediante vesículas es expresado a la membrana citoplasmática. Estos epitopes son presentados a los LTcd8. Esta presentación esta presente en todas las células del organismo menos los globulos rojos. Via clase 2 (exógena): CMH tipo II se expresa en general en CPA principalmente en CD cuando toman al antígeno presente en endosomas o lisosomas desde el medio exterior, lo procesan proteasas de las vesículas y el péptido es cargado en la molecula del CMH en compartimientos vesiculares especializados y finalmente presentan este epitope en la superficie celular, siendo transportados por reconocimientos de la cadena invariante. Cuando los TCD4 naïve censan la CMH tipo II su receptor reconoce el epitope y promueve la maduracion del LTCD4 naïve. El LTCD4 helper madura entonces en LT efector tipo 1 (Th1), o respuesta tipo 2 (Th2). Evasión viral de rta adaptativa 1- Mecanismo de evasion viral de la respuesta adaptativa: presentacion antigenica a LT CD8 1- Inhibición del proteosoma 2- Bloqueando TAP 3- Desviar la via y mandar a la MHC clase I al proteosoma para ser degradado 4- Desviar la vesicula con la MHC I + ag hacia la digestión con lisosoma intracelulares. 5- Reinternalizacion de los receptores de MHC I para luego ser degradados por los lisosomas Retroviridae Nef promueve la degradación lisosomal de MHC I y II y por ende disminuye la expresión antigénica. Tat inhibe la función del proteosoma por lo que no se destruyen las proteínas en gral. Vpu inhibe la síntesis de MHC I Adenovirus E3 bloquea Tap por lo que no se puede importar al RE los antígenos virales para que sean cargados en la MHC I 2- Mecanismo de evasion viral de la respuesta adaptativa: presentacion antigenica CD4 1- Inhibición de la fusión de los lisosomas con la vesículas endociticas 2- Fusión con el lisosoma con la MHC II recién formada. 3- Bloqueo de la proteína invariante (CLIP) Retroviridae Nef. Ya lo vimos antes Herpesviridae Virus de citomegalovirus bloquea la ubicación de la cadena invariante Poxviridae Virus vaccina mediante A35 impide la fusión del endosoma con antígeno viral y el Golgi donde esta la MHC II. 3.2 EVASION DEL SI 1- Evasion por parte de los virus ubicandose en sitios priviligiados Sitios donde el sistema inmune no tiene acceso como por ejemplo: 1- SNC donde la BHE impide el acceso. 2- Epidermis 3- Celulas geminativas gonadales 4- Retina 5- Tubulos renales 6- tejidos fetales (hasta que el feto desarrolla su propio SI) 2- Latencia Estrategia utilizada por los siguientes virus: 3- mutación de epitopes Permite escapar a los virus de los anticuerpos producto de mutaciones drift antigénico La ARN polimerasa genera muchos errores los cuales no corrige. Ejemplo: picornavirus, influenza. En el caso de picornavis-Aftosa. Mutaciones en la estructura VP1 puede generar cambios en su estructura tridimensional haciendo que los anticuerpos que antes reconocían esa región especifica no lo hagan mas producto de dicha mutacion. Modelo: virus de influenza como mecanismo de modulación del SI Cuando el virus es endocitado los TLR detectan que hay algo raro. Se estimula la via NF-kB. RING-1 reconoce los ARNss sin cap del genoma de Influenza. Todo estimula la produccion de INF que estimula genes para produccion de: 1- Mx (GTPasa) inhibe la replicación, depleción de GTP, la celula se queda sin energía y se inhibe la produccion viral 2- PKR - eIF2a bloquea la traducción 3- OAS ARNasa L PKR genera un feedback positivo a la produccion de INF. Además las porciones degradadas del ARN viral es un estimula para RING-1. NS1 de influenza bloquea a PKR, INF y OAS PB1-F2: entra en mitocondria e inhibe un factor mitocondrial necesario para la producción de INF PB2: inhibe el factor mitocondrial. El virus además estimula dos factores cellares SOCS y P58. Estos factores frenan la respuesta inmune haciendo un feedback negativo hacia la produccion de INF y PKR Otras Proteinas inducidas por INF. Mx Proteína resistente al orthomyxoviridae. Es una GTPasa. Tiene amplia acción contra los virus ARNss - Inducible por el INF, se acumula en el nucleo e inhibe el mecanismo de influenza de robar caps inhibiendo la actividad de la subundad PB2 ISG15 Es inducida tambien por interferón. Inactiva proteínas tanto celulares como virales “ marcándolas” para su posterior degradación. Tiene actividad ubiquitina ligasa. La Proteina NS1 de influenza bloquea la unión covalente de ISG con las proteínas Teterina Proteína inducible por el INF a que impide la liberación de muchos virus envueltos incluidos el HIV y otros retrovirus. Retrovirus mediante su proteína Vpu induce la destrucción de la proteína por proteosomas. APOBEC Afecta la transcripcion reversa de retroviruspor desaminacion de las citidinas. Genera hipermutacion por desaminacion del genoma impidiendo que replique La proteína accesoria Vif previene que APOBEC se introduzca dentro del virus cuando ensambla mediante la destrucción del mismo por proteosomas Proteina PML Presente en el nucleoplasma y en los cuerpos nucleares. Se une a ADN “extraño”. Ejercen su efecto antiviral reprimiendo la transcripción impididen el remodelamiento de los nucleosomas. Los cuerpos PML son disgregados durante muchas infecciones virales. Herpesvirus como modelo de modulación Evasión de la respuesta inmune intrinseca Vhs (virion host shuttoff): promueve la degradacion del ARNm del huésped mediante su actividad ribonucleasa disminuyendo la traducción de elementos anti-virales. También suprime la detección de ARNds y las vías de INF tipo I ICP0: inhibe el factor regulatorio de interferones IRF3 y de esta forma bloquea la transcripción de los genes blanco de IRF3 conllevando a una disminución de la produccion de INFa/b. ICP27: interfiere con la via de señalización antiviral activada por INF (INFR: receptor de INF) e inhibe la expresión de MHCI de superficie infectadas mediante el bloqueo de la proteína TAP. ICP 34.5 y Us11: inhiben la función de PKR (esta proteína fosforila eIF2A inhibiendo la traducción de mensajeros virales y celulares. Otros: HVs tiene la capacidad de inhibir la síntesis y secreción de proteasas secretadas por leucocitos (SLPI) por un mecanismo desconocido aun. Evasión de la respuesta inmune innata Interferencia del complemento HVs regula negativamente la actividad del complemento mediante sus glicoproteínas C (gC): interfiere con la función de C5 del complemento. Con ello se evita que se formen complejos de ataque de membrana en la envoltura del virion. Modulacion de las células NKT y NK Las NKT reconocen moléculas lipídicas polares, propias del hospedadero, denominadas CD1d que tienen similitudes estructurales con MHC-I. HVs impide la presentación de CD-1 en la superficie de las células infectadas.(8) HVs tipo 2 puede infectar los linfocitos γ/δ e induce la secreción de la citoquina proinflamatoria IL17A (9) HVs induce la apoptosis de las células NK a través de la interaccion con macrófagos infectados conHVs y receptores Fas/FasL. También disminuye la expresión de losligandos activadores de las células NK en células infectadas, tales como MICA impidiendo la acción de las NK (10/11). Evasion de la respuesta adaptativa A- Evasion de la respuesta inmune humeral La gE de los HVs puede unirse a la región invariable Fc de las IgG. Con ello el virus evitaría la acción de opsonizacion y fagocitosis por parte receptor Fc de las células y además evitaría la activación del complemento por via Igs. B- Interferencia de la función de células dendríticas: Puede disminuir la presentación antigénica mediada por MHC-1, además impide su degradación inhibiendo la formación de autofagosomas. Disminuye la activación de CD mediante la disminución de las moléculas co-estimuladoras CD80/86 mediado por la proteína ICP34.5. induce también la secreción de citoquinas pro-inflamatorias e induce la apoptosis de la CD Todo genera que no se produzca el link entre la inmunidad innata y la adaptativa B- Evasion de la respuesta celular T Bloqueo de la presentación de antígenos por bloquear la proteína TAP mediado por ICP 47 Disminucion en las MHC-I por parte de la quinasa viral Us3, haciéndolo susceptible a la destrucción por parte de las NK y por LT cd8 (mediante Fas/FasL) HVs 2 puede infectar los LT mediante sinapsis virológica mediada por la unión de HVEM y gD. Una vez infectado promueve la liberación del ligando Fas y la auto- inducción de apoptosis GENETICA VIRAL Las infecciones naturales resultan en una presión de selección constante que acaba moldeando el perfil de un virus genética y fenotípicamente, y favorece la sobrevivencia de las variantes mejor adaptadas al hospedadero y son eficientemente transmitidos. Dentro de las propiedades que favorecen la sobrevida: Capacidad de replicar y ser excretados en grandes cantidades. Capacidad de adaptarse a nuevos tejidos, órganos y huéspedes. Capacidad de ser excretados por largos periodos No matar al huésped Capacidad de escapar del sistema inmune. Capacidad de resistir en el ambiente. Habilidad de ser transmitido de forma vertical a la descendencia. Las poblaciones virales varían en homogeinedad/heterogeneidad siendo los virus ARN los mas variables ( por ejemplo una muestra de DVB aislada aca probablemente va a ser diferente genética y antigenicamente de las del resto del mundo). Estas variablidades es causadas por las polimerasas virales que presentan diferentes tasas de error en la replicación del genoma. Virus de campo o wild type: virus original o parental a partir del cual se realiza los estudios biológicos, genéticos y moleculares. Sirven de comparación genotípica y fenotípico con poblaciones derivadas de la misma especie viral pero de otro origen. Estos virus a veces cuando son pasados en cultivos celulares van cambiando genotípica-fenotipicamente del original por lo que no tienen que tener muchos pasajes. Virus mutante: virus que difiere del virus de campo en su secuencia (algunas bases) o en segmentos genomicos. A veces algunas mutaciones NO generan cambios fenotípicos por eso son llamadas mutaciones silenciosas, y en esos casos el fenotipo de un virus mutado es indistinguible del parenteral, a lo que su diferenciación es genómica. El termino variante se refiere a un virus que difiere fenotípicamente (y también genéticamente) con el virus de campo o parenteral ( por ejemplo un virus que resiste mejor la tempraturas altas comparado con el parental). Cepa: virus cuyas características biológicas y/o moleculares son conocidas. Usado por los laboratorios para diagnosticos o producción de vacunas por ejemplo. MUTACION Alteraciones en la secuencia de nucleótidos en el genoma de un virus comparándolo con el parenteral. Las mutaciones pueden ser: Espontaneas: Surgen naturalmente como resultado de los errores que comete la polimerasa. Inducidas: pueden ser químicas ( ej: hipoxantina) o físicas (rayos x, UV, etc). Mutaciones en región regulatorias (promotores, UTRs, etc) también pueden tener consecuencias en la expresión de proteínas. La clasificación de mutantes puede ser: Clasificación genotípica 1. Mutacion puntual sustitución de nucleótidos. Puede transicionales (una purina por otra purina o pirimidina por pirimidina) o transversales (pirimidina por purina o visceversa) 2. Delecion se saca una porción del segmento de genoma 3. Inserción se incorpora una porción del genoma. Otra forma de clasificación la mutación puntual es por la codificación de aminoácido producido. Mutación silenciosa: cambia el nucleótido pero el codón generado codifica para el mismo aminoácido por lo que fenotípicamente no hay cambios Mutación de sentido intercambiado: se modifica el nucleótido generando otro codón que traduce a otro aminoácido, las consecuencias son variables (aumentar virulencia, hacerla inefectiva, etc) Mutación sin sentido: el nucleótido cambiado genera un codón de stop. La consecuencia es variable también. Clasificación fenotípica Genera cambios en virulencia (más virulento o atenuados), adaptación a medios distintos (temperaturas), a tejidos u hospedaderos diferentes, resistencia a drogas. Aquellos virus que escapan a la acción de anticuerpos son rápidamente amplificados (mutación por escape antigénico). TASA DE MUTACION El genoma celular tiene una frecuencia de mutacion de 10 -9 a 10 -10 La ADN polimerasa tiene enzimas para la corrección de errores, cuando detecta que hay bases NO pareadas, la 3´’5´exonucleasa elimina ese error para que posteriormente la ADN pol siga con la extensión. Los virus ADNss tiene una frecuencia de mutación mayor que los virus ADNds (ADNss: 10 -6 , ADNss: 10 -7 -10 -8 ) eso es por la incapacidad de poder corregir los errores al ser solo una hebra. Los virus ARN son los que mas mutan. FM: 10 -3 -10 -5 Las ARN polimerasas ARN dependientes cometen muchos errores y carece de mecanismos de corrección (profreading) dando origen a una población de ARNs con diferentes secuencias (quasiespecies) EVOLUCION VIRAL CUASIESPECIES La rápida y flexible evolución de los virus ARN crea poblaciones de virus que son diferentes, llamados virus cuasiespecies porque una sola secuencia no puede describir adecuadamente la población viral en un hospedador único o un cultivo celular. Estas cuasiespecies presentan variaciones en sus secuencias genómicas, por lo que aquellos individuos que presentan mayor aptitud biológica predominan sobre los demás produciéndose en mayor abundancia. REVERSION DE MUTACIONES 1- Revertantes: Producen reversión verdadera. Son virus que cambian un nucleótido y que posteriormente vuelven al nucleótido original restaurando el genotipo. 2- Pseudorevertante Se produce una mutación que cambia el genotipo, pero no el fenotipo. 2.1- Supresión intergenica se produce una mutación primaria y luego una mutación secundaria en el mismo gen, restaurando el fenotipo. 2.2 Supresión extragenica se produce una primera mutación en un gen y luego otra mutación en otro gen restaurando el fenotipo INTERACCIONES ENTRE VIRUS Complementación Recombinación de virus ADN Recombinación de virus ARN Reasociacion o Reasortment COMPLEMENTACION En una coinfeccion con distintos mutantes. Son dos virus defectivos que pueden ayudarse mutuamente obteniéndose progenie de ambos. Uno de ellos le proporciona el producto génico (proteína) que es defectuoso en el otro. No hay intercambio a nivel genético, solo interactúa a nivel funcional. Virus helper requieren de otros virus, a veces no emparantados, para su replicación. Ejemplo: Parvovirus (dependovirus) se asocian a Adenovirus o herpesvirus, los cuales le brindan las proteínas necesarias para que los dependovirus puedan replicar. Es un ejemplo de complementación. RECOMBINACION (HOMOLOGA O NO EN VIRUS ADN) Es proceso puede ocurrir entre dos cepas de virus de la misma especie o entre el virus y la célula hospedadora.Ocurren en virus ADN y retrovirus. Recombinación entre virus: Son intercambios de secuencias génicas entre dos genomas. Este proceso involucra el alineamiento de dos moléculas con secuencias semejantes , clivaje e intercambio de fragmentos de ADN. Como el alineamiento se da en fragmentos de secuencia semejante se llama recombinación homologa. Recombinación con el huésped: cuando adquiere por recombinación secuencias del huésped. La selección natural puede retener aquellos virus que tengan secuencias que le den una ventaja evolutiva Para estos procesos generalmente utilizan enzimas celulares RECOMBINACION DE VIRUS ARN Principalmente en virus de polaridad + Es el intercambio de secuencia de nucleótidos entre diferentes moléculas de ARN genómico. El mismo puede ser: 1- Recombinación dependiente de bases pareadas: recombinación RNA-RNA, no hay diferencia entre las dos secuencias de ARN parenteral y la región de ARN de entrecruzamiento resultante. Debido a esto, a menudo es difícil determinar la ubicación de los eventos de cruce entre dos secuencias de ARN recombinantes. 2- Recombinacion de inpendiente de bases pareadas : Recombina secuencias de nucleótidos muy diferentes. La ARN polimerasa copia de 3’ a 5’ a partir de la hebra parenteral (+), luego cambia un templado por otro en la correspondiente posición de otra hebra parenteral (+). Este cambio de templado ocurre cuando se esta sintetizando la hebra (-) Este evento no utiliza enzimas del hospedador. Flaviviridae: recombinación entre ARN viral de cepa No citopatica de ternero PI y una cepa vacunal que conlleva a la aparición de un sitio de clivaje generando cepas citopaticas La diferencia entre la cepa no citopatica y la citopatica es que esta última tiene clivada la proteína NS2-3 en NS2 y NS3 siendo la última responsable de la apoptosis celular REASOCIACION (REASSORTMENT) Común en virus de genoma segmentado (orthomyxoviridae, buniavirus, reovirus y birnavirus) en estos casos una infección concomitante entre dos cepas del mismo virus, los segmentos genómicos recién replicados son redistribuidos en forma irregular en la progenie viral resultando en un virus que posee una mezcla de segmentos de sus dos virus parenterales. Desde el punto de vista evolutivo la reasociacion es un importante evento para los virus pues resulta en una alteración genética y fenotípica muy rápida En el virus de la influenza cobra importancia porque las HA se unen al ácido sialico hay de dos tipos alfa2,3 y alfa 2,6. En el tracto respiratorio de mamíferos hay alfa 2,6, mientras que en el tracto digestivo de las aves alfa 2,3. En cerdos ambos por eso es el crisol, ya que coinfectan el aviar y el humano dando progenies que se originan por reasociacion. SHIFT ANTIGENICO VS DRIFT ANTIGENICO Hay dos tipos de cambios antigénicos: Deriva antigénica (Drift antigénico): estos son cambios menores causados por mutaciones puntuales en genes que codifican para las glicoproteínas HA y NA (en el caso de orthomyxovirus). Es causa de la selección y el establecimiento de mutantes que escapan al reconocimiento antigénico en las poblaciones virales. Puede o no ser un salto de especie. Los anticuerpos neutralizantes generan la presión de selección, los viriones cambian levemente sus proteínas (antígenos). Estos cambios son mas lentos. Variaciones antigénicas mayores (Shift antigénico): estos son cambios mayores basados en el reordenamiento de segmentos del genoma. En el reordenamiento, segmentos completos de ARN son intercambiados entre dos virus que están infectando al mismo hospedador, cada uno de los cuales codifica para una proteína, por ejemplo, la hemaglutinina. Como resultado de la coinfección por los dos virus, puede aparecer un tercero. La reasociacion entre virus de influenza genero el surgimiento de nuevas cepas de forma rapida, altamente patogénicas y capaces de producir epidemias. Plasticidad estructural: toleran cambios de proteínas de superficie (variación antigénica) como influenza, rinovirus, HIV. EVOLUCION DE LOS VIRUS Diferentes presiones de selección conducen a constantes cambios en la población viral. Los virus tienen una alta capacidad adaltativa: ciclo reproductivo rápido, altísimo numero de partículas, capacidad de eludir la respuesta del huésped, capacidad de sobrevivir fuera de el. Fuentes de variabilidad genómica: mutación, recombinación, reasociacion (virus ARN segmentado) Ejemplos de adaptación: Cuasiespecies en virus ARN constituyen un reservorio genético para la adaptación y la evolución. Virus ADN en infección latente (herpes) tiene una tasa de variabilidad semejante a la del huésped. Co evoluciona con sus huéspedes. Poca capacidad adaptativa si hay alguna presión de selección muy fuerte. Virus emergente: necesitan de un periodo de adaptación. Matar al huésped no es conveniente. Influenza en humanos. PARVOVIRUS COMO EJEMPLO DE EVOLUCION Este virus se originó del virus de la panleucopenia felina por mutación en un punto de la proteína VP2 de la capside, sitio de unión al receptor. El salto de especie según los estudios es por cambios en solo dos codones de la VP2 del FPLV, posibilitando la infección de caninos. Como la población canina no poseia Ac contra este virus al inicio se produjo una pandemia que produciría una gastroenteritis hemorrágica. Este fue llamado CPV-2. Con los años mutación llevaron a una mejora del virus a una mejor adaptación originando CPV-2a y CPV-2b (biotipos). ORIGEN DE LOS VIRUS Teoría de regresión: regresión de parásitos intracelulares que perderían los genes relacionados a la replicación independiente. Teoría de origen celular: evolucionan a partir de componentes celulares adquiriendo la habilidad de replicar de forma autónoma dentro la célula hospedadora. Teoría de coevolucion con la célula: los virus se originaron de plasmidos (cromosomas que replican independientemente del ADNcelular) probablemente la combinación con el genoma de la célula hospedadera los genes que permitirían su transformación en elementos genéticos con características típicas de virus Se trabaja con los virus para estudiar como producen una enfermedad y asi aprender a prevenirla y/o curarla Para usarlos en nuestro beneficio en la generacion de vacunas o como vectores virales Manipulacion de virus Como los manipulamos? 1- MANIPULACION DE VIRUS EN ANIMALES Hospedadores naturales Hospedadores alternativos Animales de laboratorio Huevo embrionado Inoculacion en animales. Sirve para amplificar el virus, por custiones eticas se tratan de evitar. En todos estos sistemas lo que observamos/evaluamos son la muerte del mismo, la sintomatologia y las lesiones si las produce. Inoculacion en huevo embrionario: Permite amplificar y detectar ciertos virus. Utilizado primordialmente para virus que afectan aves como influenza. Se utilizan huevos de gallina que se incuban a 37C atmosfera de 62% de H% y ventilacion forzadaLas vias de inoculacion varia dependiendo del agente sospechoso. Uno lo que observa son las lesiones macro y micro ya sea en el embrion o en el saco vitelino. Tambien se pueden observar retardo en el crecimiento o inclusive muerte. Permite la identificacion del virus ya que al amplificar el virus de forma natural se puede pasar a otro tipo de dignostico por deteccion de antigenos, acidos nucleicos o por caracteristicas biologicas 2- MANIPULACION DE VIRUS EN CULTIVOS CELULARES Cultivos primaries Lineas celulares Simplifica el manejo de los virus Permite trabajar en ausencia de importantes efectores del sistema immune Permite la amplificacion viral y la propagacion en estas celulas para luego poder identificarlos mediante otros metodos Los usos son para a) aislamiento e identificacion con fines diagnosticos. b) uso en test serologicos. C) produccion de virus para estudio de patogenia. D) produccionde antigenos para vacunas. Generalmente son usadas celulas originarias de la especie animal donde [proviene el virus. Medio de cultivo: Debe contenes: Fuente de hidrato de carbono y aminoacidos, vitamina y minerales Buffer para controlar el pH Indicador de pH Debe mantener la Osm del medio Factores de crecimiento Suero fetal bovino o equino(al final se agrega) El medio se esteriliza por filtracion y se recambia diariamente. Recipientes utilizados Las celulas son adherentes, se pueden utilizar: botella, rollers, “flask”, capsula de petri, placa de pocillos, portaobjeto con camara. Roller para produccion masiva, flask para el trabajo rutinario, placas para cuantificacion. Cultivos primarios Provienen de la desintegracion de organos frescos de embrion o feto. Las celulas individualizadas son cultivadas en frascos donde se adhieren formando una monocapa. Estos crecen en un medio rico en nutrientes y factores de crecimiento a temperatura de 37C . a los 5-20 pasajes las celulas tienen baja tasa de multiplicacion por lo que no se pueden repicar mas. Obtencion 1. Obtencion quirurgica del organo 2. Desmezurado con tijera 3. Digestion del cemento intercelular con tripsina 4. Inactivar enzima 5. Disgregar mecanica de los fragmentos tisulares liberando las celulas individuales Lineas celulares Derivadas de celulas tumorales sufren una transformacion in vitro por lo que adquieren capacidad e multiplicarse indefinidamente. Se caracterizan por su uniformidad y estabilidad ejemplos: MDBK, MDCK, PK15, etc. Una diferencia con la anterior es que la linea celular no se inhibe por contacto y siguen dividiendose de forme estratificada, en cambio, MANIPULACION DE VIRUS los cultivos primarios si se inhiben por contacto. Otras caracteristicas que lo diferencia es que no necesita de suero y dependen menos de la adhesion al sustrato. La inoculacion se basa en la deposicion del material sospechoso sobre las monocapas seguido de una incubacion de 1-2 hs (periodo de adsorcion) lavado (para eliminar bacterias hongos y sustancias toxica incuba 37C / 5% CO2 se busca presencia de efecto citopatico ECP a traves de un microscopio invertido. La ausencia de ECP no indica ausencia de virus, para confirmar se debe realizar otra prueba diagnostica Como ejemplo de ECP: Lisis celular Formacion de sincisios: en irus envueltos que fusionan su membrana con la membrana celular solamente. Redondeamiento-elongacion celular Picnosis Perdida de union entre celulas Vacuolizacion celular. Ventajas: Simplifican el manejo de los virus Permite trabajar en ausencia de importantes efectores del SI CUANTIFICACION VIRAL Virulencia Patogenicidad Transmisibilidad Protección de vacunas Efecto de antivirales Produccion de vacunas Para determinar la cantidad de virus en una suspensión depende del método de cuantificación que utilicemos. Cada metodología dara un resultado diferente para una misma suspensión viral METODOS FISICOS Detectamos por estos métodos componentes del virus (proteínas o acidos nucleicos). No tiene en cuenta la infectividad del virus. Microscopia electrónica Se cuenta las partículas por campo y luego se corrige por el volumen de suspensión en el campo. Se expresa como partículas/ml En determinada superficie hay un determinado volumen si por ejemplo cuento 5 particulas virales y el volumen es de 2 microlitros, en un ml podemos decir que hay 10000 particulas virales. No reconoce si el genoma esta delateado o tiene actividad biológico. Solo determinamos numero Ventajas: es rápida, no hay intermediarios (rn serológicas o cultivos), la contaminación no es un problema Desventaja: se requiere alto titulo viral (minimo 10 6 /ml), el equipo es costoso, el diagnostico morfológico no es de certeza ya que muchos viriones poseen morfología similar. Hemoaglutinación Detecta la presencia de proteínas hemoaglutinantes conformando la envoltura/capside. Se utiliza en aquellos virus que poseen hemoaglutininas (orthomyxoviridae o paramyxoviridae). Se expresa como unidades hemoaglutinantes/ml Hay que tener en cuenta que solo indica el numero de partículas que producen hemoaglutinación no hace referencia a infectividad. Si el virus esta roto no hemoaglutina, no se forma la malla. PCR tiempo real (qPCR) Permite estimar la cantidad de moléculas de ADN/ARN especificas de un virus. Se expresa como numero de copias/ml Cuanto mas material genético haya presente mas fluorescencia se produce Detecta virus que no llegaron a encapsidar, rotos, etc. Por que detecta material genético. METODOS BIOLOGICOS Tiene en cuenta la infectividad del virus. Las unidades de medición dependen del sistema que utilice para cada virus y el objetivo final de uso del virus Ensayo en placa Cuantifica el numero de unidades formadoras de placa en un volumen dado (PFU/ml). Se utiliza una monocapa que se cubre con medio semisólido, agar. Metodología: se practican diluciones seriadas de la suspensión con el agente sospechoso inoculación en placas (200µl) de poliestireno de 6 cavidades adsorción y lavaje se cubre con agar semisólido para contener los virus incubación 24 hs-72 hs. Se cuenta las placas de lisis luego de la incubación. Solo sirve para virus citopaticos en cultivos Ejemplo: Obtuvimos 31 x10 -5 PFU/ 200ul que es lo mismo que decir 3,1 x 10 6 PFU/200ul para 1 ml = 1.55 x 10 7 PFU/ml. Dilución limite Calcula cuanto de la suspensión viral es necesario para producir un efecto en el 50% de las unidades experimentales Depende de la unidad experimental utilizada el como se expresa el titulo: TCID50/ml (dosis infectiva en cultivo celular 50) LD50/ml (dosis letal 50) ID50/ml (dosis infectiva 50) IDE50/ml (dosis infectiva en embriones 50) Metodologia para TCID50/ml: se practican diluciones seriadas de la suspensión con el agente sospechoso inoculación en placas de microtitulacion de 96 cavidades incubación 48 hs observar ECP y si no lo produce determinacion por IF. Ejemplo: La dilución necesaria para infectar el 50% de del cultivo esta entre 10 -6 y 10 -5 (% positivo encima del 50%)- 50/ (% positivo encima de 50% - % positivo debajo de 50%)= (81-50)/(81-27)= 0.57 Factor de dilucionen donde obtuve mas del 50% de infección + índice proporcional X logaritmo del factor de dilución= (-5)+ (0.57X1)= -5.57 O sea que la dilución limitante de la suspensión inicial de virus capaz de infectar el 50% de los cultivos celulares = 10 -5.57 Si utilice para inocular el cultivo 50µl (1ml X 10 -5.57 )/ 0.05ml= 2x10 - 6.67 TCID50/ml Según el método seleccionado los resultados entre métodos son totalmente diferentes: Ejemplo: 1placa de lisis de Adenovirus corresponde a 20-100 particulas virales 1placa de lisis de paipilomavirus corresponde a 10,000 particulas 3- MANIPULACION GENETICA VIRAL Podemos generar mutaciones dirigidas para alterar, remover o agregar funciones a los virus. Para ello se valen de herramientas biotecnologicas para la generacion de virus mutantes. Premisas: Es necesario trabajar con una gran cantidad de moleculas de la secuencia a mutar para favorecer la ocurrencia de algunos procesos que ocurren en baja frecuencia Es necesaria la presencia de algun mecanismo “reportero” que permita detector que los procesos ocurrieron exitosamente. FABRICACION DEL ADN RECOMBINANTE Obtencion del fragmento a insertar en el vector. 1-PCR La secuencia de interés es amplificada por PCR. Una vez obtenidos se realiza la digestión del plasmido con enzimas de restricción que solo digieren la porción donde luego será insertada el fragmento amplificado anteriormente mediante ligasas. 2- Enzimas de restricción: ADN en alta cantidad es tratado con enzimas de restricción, separamos por electroforesis y selecciono el fragmento a insertar, luego se practicael anillamiento del fragmento al plasmido enzimas que sepraran el plasmido-insertan y luego lo ligan nuevamente. Enzimas de restriccion Estas enzimas, aisladas en bacterias, reciben este nombre debido a que limitan o previenen las infecciones víricas degradando el ácido nucleico invasor. Las enzimas de restricción reconocen una secuencia específica de nucleótidos (denominada sitio de restricción) de una molécula de DNA de doble cadena, y cortan el DNA por esa secuencia. Reconocen una secuencia específica y cortan las dos cadenas de la molécula de DNA con absoluta precisión dentro de la secuencia reconocida. Se usan ampliamente en investigación de DNA recombinante puesto que cortan en sitios específicos. Las secuencias reconocidas por las enzimas son simétricas (“palindrómicas”) HERRAMIENTAS PARA GENERAR UN RECOMBINANTE Plasmidos (primera herramienta para generar un recombinante) Los plasmidos son moléculas de ADNdc circular extracromosomicas que replican automáticamente en las células bacterianas. Para poder utilizarlos en la ingieneria genética, se han modificado o diseñado muchos plasmidos de manera que contengan un numero limitado de sitios de restricción y genes de resistencia a antibióticos específicos Sitio de restricción: Son sitios donde actuan enzimas de restriccion que cortan el ADN. Por ejemplo en el gen que codifica la beta lactamasa (gen LacZ) tiene varios sitios de restriccion (SphI, BamH1, etc). Si yo uso una enzima de restriccion que corte por BamHI e incorporo el gen ahí, queda interrumpida la sintesis de la beta galactosidasa (por que el gen incorporado esta en el medio). Si no incorporo nada o incorporo el gen en otro sector que no sea ahí la beta galactosidasa se expresa Se utilizan para insertarles un fragmento de ADN y poder manipularlo por separado del resto del genoma original Recombinacion homologa (2da herramienta para generar un recombinante) Es un proceso que ocurre durante el apareamiento de los cromosomas durante la meiosis. Las secuencias recombinadas deben guardar cierta homología (el gen que recombina para el color de ojos recombina con el gen para el color de ojos del otro cromosoma). En virus ADN sucede igual. En virus ARN también se produce recombinación con la generación de variantes. La ARNpol salta de un templado a otro. El proceso de recombinacion homologa se utiliza para que el gen de interes pase al plasmido de transferencia. Reportero (3ra herramienta para generar un recombinante) Un gen que codifica para proteinas de facil deteccion. Nos permite confirmar que ocurrio la recombinacion. Revela la expresion de un gen. Ejemplo: B-galactosidasa: cuando se ofrece un sustrato da un color azul Proteinas fluorescente: con luz UV da color Luciferasa: con determinado sustrato la enzima reacciona y se produce luz. VIRUS MUTADOS Genes virales escenciales Su expresión es necesaria para generar progenie viral en cualquier contexto. La ausencia o falla total en su expresión genera una infección abortiva. Genes virales no esenciales. Son necesarios para asegurar progenie viral solo en determinados contextos. La ausencia o falla total en su expresión puede tener diversas consecuencias dependiendo del contexto en el que el virus este replicando Genes que modulan el SI por ejemplo: si deleciono ese gen en el animal no va a poder replicar por que tiene un SI activo, pero en un cultivo celular lo hace sin drama. Virus deleteados El gen de la Glicoproteina E de Herpesvirus es un gen no escencial cuya funcion es hacer que sea mas eficiente el paso de celula a celula sin salir por el espacio extracelular. Plasmido de transferenica: Flanqueantes izquierdo y dereco Secuencias homologas contiguas al gen que quiero reemplazar Gen reportero: Gen que cuando lo exprese el virus recombinante permite identificarlo ya sea por proteinas que produzcan fluorescencia o enzimas como la beta galactosidasa. Metodologia: El proceso se basa en eliminar o deletear un gen no esencial del virus (por ejemplo el gen de la gliproteina E ) utilizando un plasmido de transferencia que tiene secuencias homologas en sus extremos, un promotor y un reportero (gen de Beta-Galactosidasa). En un cultivo celular lo que se hace es infectar esas células con el virus salvaje, y en el mismo cultivo se realiza una trasfeccion con el plasmido de transferencia. Durante el ciclo replicativo algunos virus van a recombinar con el plasmido donde van a perder el gen no esencial y en su lugar van a incorporar el promotor y el reportero del plasmido. Una muy baja proporción del virus portaran su genoma recombinante. Estos habran perdido su gen viral (GpE) que fue remplazado por el gen marcador (B-Gal). Lo que se hace luego es infectar otro cultivo celular que se cubre con medio semi-solido para que los virus no difundan pudiendo observarse dos cosas: Si hubo virus recombinante, se expresa el reportero efecto citopatico generado por el virus que expresa B-Gal (cambio de color de incoloro a azul) Si no hay recombianante, hay efecto citopatico pero no hay expresión de B-Gal (sin color) Importante: puede haber expresion del reportero en celula transfectada independientemente si se inserto en el genoma viral es to es por que el reportero esta bajo el control de promotores eucariotas por lo tanto si se por ejemplo que el efecto citopatico del virus es a las 48 hs PI y a las 24 hs veo expresion del reportero pero NO el ECP, tengo que esperar el tiempo necesario para corroborar si esta el virus recombinante o no. Un ejemplo fue la delecion de la gE en virus BHV-1, su delecion no afecta el crecimiento in vitro pero si limita su replicación in vivo (gen no esencial) El virus puede crecer bien en el laboratorio pero es atenuado in vivo por lo que se puede usar como vacuna. Puede usarse viva o inactivada y la ausencia de la gE la convierte en una vacuna marcadora (DIVA) pudiendo diferenciar vacunados de infecados. El metodo para identificar los vacunados de infectados se realiza mediante un ELISA indirecto adsorbiendo en la placa antigeno de glicoproteina E. como muestra se usa suero. Los animales vacunados van a dar ELISA negativo (la vacuna tiene virus con delecion de gE), mientras que los infectados daran ELISA positivos. Hay baja probabilidad de reversion, o sea la posibilidad de reemplazar el gen reportero del virus mutado por el gen original. Puede pasar que un virus mutado donde el gen deleteado fue reemplazado con el reportero, infecte en conjunto a un virus que posea el gen que le fue deleteado al otro virus. Estos pueden recombinar recuperando el virus el gen que le fue deleteado. Recombinacion de un gen reportero con el mismo gen de un virus relacionado virus recombinante artificial Ejemplo 1 la neuropatogenicidad del BHV-5 esta relacionada con su incapacidad de inhibir la apoptosis en las neuronas que infecta? El gen LAT del BHV-1 (que tiene menor neuropatogenicidad) es antiapoptotico en neuronas ganglionares. Como se afectara la neuropatogenicidad de BHV-5 si reemplazo su gen LAT por el LAT de BHV-1? Procedimiento: 1- se infecto un cultivo celular con el virus BHV-5 y mediante transfeccion se agrego el plasmido conteniendo el reportero GFP (green fluorescent protein). De la poblacion de virus obtenida algunos recombinaron con el plasmido y perdieron su gen LAT el cual fue reemplazado con el reportero. 2- los virus recombinantes fueron recuperados debido a que poseen la capacidad de emitir fluorescencia. 3- Se realizo la infeccion de celulas con esta nueva variante virus y en conjunto la transfeccion con un plasmido que posee en su interior el gen LAT de BHV-1. 3- El virus se recupero por que deja de emitir fluorescencia. Recombinacion del gen reportero por un gen no relacionado vectores virales. Puede llevar géneros de cualquier origen (transgénicos) Otro virus Otro microorganismos De eucariotas (animales) Básicamente es lo que llamamos Vectores virales Vector: Agente que transporta algo en lugar a otro. Los virus recombinantes funcionan como vectores genéticos. A diferencia de otros vectores (ADN desnudo, plasmidos, bacterias recombinantes) los virus pueden ingresar a las células susceptibles y lleva genes directo hacia el núcleo o citoplasma para que se transcriban y expresen proteínas codificadas por ellos. Dentro de los virus utilizados tenemos: Virus ADN 1. Adenovirus 2. Herpesvirus 3. Poxvirus 4. Adeno-asociados Virus ARN 1. Retrovirus Caracteristica: Son virus grandes y porlo tanto tiene mas genes No escenciales que pueden ser reemplazados (menos dependo) Retrovirus tiene la capacidad de integrarse. VECTORES VIRALES Tenemos dos tipos de usos: 1-Virus que expresan proteínas de patógenos para generar inmunidad Vectores vacunales 2- Virus que expresan proteínas de utilidad para el hospedador Terapia génica. Virus replicativos o no replicativos 1- Virus replicativos Replican productivamente en la especie destino. El vector expresa todos los genes necesarios para su replicación completa Ventaja: el vector inoculado puede transmitirse a otras células llevando el transgen Desventaja: puede producir daño celular en el sitio de replicación Transmisión de animal a animal. Ejemplos: VAXXITEK cepa vacunal es un herpesvirus de pavo (HVT) que expresa el antígeno protector (VP2) del virus de la bursitis infecciosa aviar (gumboro- IBDV). Genera inmunidad contra ambos virus. Vectormuna FP LT vacuna vectorizada liofilizada para inmunizar contra viruela aviar y laringotraqueitis infecciosa aviar. Vectormune ND vacuna vectorizada congelada. Administración In Ovo o subcutánea inmuniza contra Marek y la enfermedad de Newcastle. Vectormune AI vacuna vectorizada congelada administración SC inmuniza contra influenza aviar subtipo H5 y la enfermedad de Marek. Se inmunizan contra ambos virus Vacuna vectorizadas en Poxvirus (vaccina) Metodologia: se elimina mediante recombinación un gen no esencial del poxvirus por un reportero, los poxvirus que expresan el reportero serecuperan y se transinfecta posteriormente con un plasmido que porta el gen del virus de interés (glicoproteínas de membrana en moquillo por ejemplo) que mediante recombinación incorpora el gen del otro virus y pierde el reportero seleccionándose como vector vacunal el que no expresa el reportero finalmente. Cuando se aplica esta vacuna el poxvirus replica en las células expresándose esas proteínas virales como antígenos siendo reconocidas por el sistema inmune. Ejemplo: Rabovoral V-RG: virus vaccina portando la glicoproteína G del virus rábico. Los animales se inmunizan por via oral 2- No replicativos Replican abortivamente en la especie destino. Debe expresar el transgen de interés en la celula infectada Debe infectar productivamente algún tipo celular para poder generarlo. Queremos que infecte, exprese el transgen y aborte luego su replicación. Ejemplos: Vacunas vectorizadas en canaripox. El vector replica eficientemente en cellas de aves pero no en mamíferos. Hay vacunas : influenza equina, west nile virus, Leucemia felina, rabia, moquillo. 2.1- Naturalmente abortivas El virus vector no replica productivamente en la especie destina, debe expresar el transgen de interés en la celula infectada por lo que tiene que infectar productivamente algún tipo celular para poder producirlo Ejemplo 2.2- Intencionalmente abortivo Se le deleciona al virus el gen esencial. Aseguran la ausencia de transmisión entre células y entre animales. Para producirlo en el laboratorio debo proveer en trans el gen que es esencial para su replicación Tipo de expresión Expresión transitoria Cuando el hospedador elimina el vector la expresión desaparece. Esto es útil porque una sobrexpresion del gen puede generar problemas de reacción autoinmunes. También se puede generar tolerancia inmunológica ante una exposición constante al antígeno. Ejemplo de vectores: Adenovirus, herpesvirus, poxvirus Vector basado en adenovirus: Ha sido utilizado para la transferencia génica y como vector de expresión por tener muchas ventajas: Estabilidad Alta capacidad para ADN extraño Amplio rango de huéspedes inclusive células que no estén replicando. Son estables para la expresión transitoria en células en división por que no se integra eficientemente en la celula. Los primeros adenovirus vectores creados eran replicativamente defectivos se les elimino los genes E1a y E1b (a veces también E3). El problema con este vector fue: Efectos citotóxicos Bajo nivel de expresión de los productos génicos virales Posibilidad de recombinación recuperando su capacidad replicativa. La nueva generación se les hizo perder E2 y E4 en vez de E1 y E3 proveyendo mejor capacidad de clonacion Expresión constante El gen transferido puede ser expresado durante mucho tiempo por el hospedador Ejemplo de vector: Adeno-asociado: Vector Adeno-asociado (AAV) El virus utilizado es de la familia de los parvovirus, naturalmente su replicación es defectiva y requiere la presencia de otro virus (usualmente herpesviridae o adenoviridae) para completar su ciclo infefaccioso AAV replica líticamente y produce cientos de progenies virales. Sin embargo en ausencia de virus helper el AAV integra su ADN viral dentro del genoma de la cella predominantemente en el mismo locus del cromosoma 19. La coinfeccion luego con un adenovirus o herpesvirus puede “rescatar” el provirus e indicir su infección lítica AAV provee un grado de control sobre la expresión génica, es un vector seguro para la terapia génica. Además el insertarse siempre en el mismo lugar es ventajoso ya que no induciría mutagenesis. Otra ventaja es la cantidad de huésped que posee (inclusive células que no dividen). El vector desarrollado fue deleteado de los genes rep y cap y le fue incorporado un transgen expresado luego por promotores endógenos o heterologos, esto es asi ya que se demostró que el AAV necesita solo de sus regiones repetidas en los extremos para replicar, transcribir e integrarse además del rescate. MEtodologia in vitro: Transfeccion de una celula con AAV y un plasmido portando en sus flancos los terminales repetidos de AAV y el rtansgen en el medio. Luego para rescatar el virus y generar la recombinación se coinfecta con un adenovirus que estimula el ciclo lítico para recuperar el AAV con el inserto. Posteriormente mediante cromatografía de alta afinidad separamos el virus de los adenovirus. AAV fue usado para introducir genes eficientemente en muchos tipos celulares (musculo- neuronas- hepatocitos) pero el único inconveniente es que el eliminar rep, la integración del provirus se realiza en cualquier región del genoma y no en un lugar especifico aumentando la posibilidad de desactivación génica. Utilidad de las proteínas expresadas Vectores vacunales: expresan proteínas de patógenos para generar inmunidad Terapia génica: expresan proteínas de utilidad para el hospedador Se pueden utilizar en la corrección de desordenes genéticos por disfunción o perdida de un gen. Estos vectores pueden incorporar un gen al genoma del huésped afectado. La diferencia entre la utilización de retrovirus (que se integran también) y los dependovirus es que este ultimo lo hace en lugares específicos del genoma mientras que retro lo hace al azar pudiendo generar oncogénesis. Los dependo infectan células en división y en no división. La capacidad del dependovirus para replicar se puede abolir por manipulación genética cumpliendo solo la función de incorporar el gen y listo como vimos anteriormente Sus aplicaciones pueden ser: Proveer un gen ausente en el individuo Modular una enfermedad crónica por expresión de moléculas inmunomoduladoras Control de reproducciónde animales considerados plaga en la vida silvestre Vector basado en lentivirus Basicamente lo que se hace es incorporar a la célula transfectada los siguientes elementos: Genoma artificial: lleva en “ cis” las señales (secuencias) de acido nucleico para que ocurra el empaquetamiento, transcripción reversa e integración. Además porta el transgen bajo un promotor eucariota Aportar en “trans” las proteínas que van a formar parte de la particula viral, empaquetando el genoma artificial y a su vez aportando las actividades necesarias pa ra que ocurra la integración del transgen al genoma celular. El vector de transferencia empaquetado será capaz de integrarse de tal manera que no llevara ninguna secuencia viral codificante por lo que no será capaz de replicar pero si de integrar el transgen de interés de forma estable en el genoma de la celula husped. Genoma normal del virus: los elementos en cis señal de encapsidacion, DIS: sitio de inicio de dimerización, PBS: sitio de unión de primer, RRE: elemento de respuesta a Rev. Lo que se hace es transfectar una celula con tres plasmidos Plasmido 1- contiene LTRs, señal de encapsidamiento, promotor eucariota+transgen Plasmido 2: contiene Gag (incluye matriz-capside-nucleocapside), pol ( proteasa, TR, integrasa y desoxiuridina trifosfatasa) y rev (exporta del nucleo al citoplasma los transcriptos primarios) Plasmido 3: contiene env (gliproteinas de envoltura) Ver anexo el cuadro de retrovirus… Uso de la recombinacion para elaborar vacunas a subunidades 1- inserción del plasmido en la bacteria. 1. El DNA que se va a clonar se aísla y se trata con una enzima de restricción para crear fragmentos que acaben en secuencias específicas. 2. Estos fragmentos se ligan a moléculas de plásmido que han sido cortadas con la misma enzima de restricción, obteniéndose un vector recombinante. 3. El vector recombinante se transfiere a células huésped bacterianas, generalmente por transformación, un proceso en el que las moléculas de DNA cruzan la membrana de la célula huésped transfiriéndose a su interior. El metodo usado en E.coli k12 es el inducido por CaCl2 o el de electroporacion. 4. La célula huésped se hace crecer en una placa de cultivo, donde formará colonias. Puesto que las células de cada una de las colonias provienen de una sola célula inicial, todas las células de la colonia, y los plásmidos que contienen, son genéticamente idénticas, o clones. Se rastrean las colonias para identificar las que han incorporado el plásmido recombinante. 2- Selección de las bacterias que contienen el plasmido con el inserto. Se cultivan las muestras con las bacterias en medio que tiene ampicilina. Hay tres posibilidades Bacterias sin plasmido: no posee resistencia a la ampicilina (gen ubicado en el plasmido), por lo tanto no crece. Bacteria con plasmido pero sin inserto: El gen de Beta- Galactosidasa se expresa (NO interrumpido) colonias azules Bacteria con plasmido e inserto: El Gen de Beta Galactosidasa no se expresa (la inserción lo interrumpe) colonias blancas. Posteriormente lo que se hace es tomar una de esas colonias blancas y repicarla para obtener solamente colonias puras de bacterias que tienen el inserto o vector dentro. Los plasmidos pueden solo portar el inserto o transcribirlo si el mismo se encuentra regulado por un promotor. Ventajas: Produccion alta de cantidad de copias del inserto Se puede purificar fácilmente del ADN cromosómico bacteriano (alta pureza) Al estar contenido en una molecula circular es estable (resistencia a exonucleasas Facilidad de manipulación en el laboratorio. Anexo retrovirus: ANTIVIRALES DEFINICION Son fármacos que tienen la capacidad de interferir en algún paso del ciclo viral de tal modo que inhibe la replicación del mismo, y de esta forma se controla la diseminación de la infección dentro de los tejidos del huésped. Desarrollo de un antiviral: 1- conocimiento de la estructura y modelo de proteínas virales. 2- metodologías de alto número de experimentos simultaneos. 3- in vitro screening en células, menor toxicidad/mayor porcentaje de inhibición. 4- fase de aprobación: cohorte de voluntarios, escala mayor seguridad, cumplimiento de requerimientos regulatorios Condiciones que debe cumplir: Alta especificidad y seguridad Baja toxicidad, acción mutagenica, carcinogénica, teratogenica. Buena solubilidad y biodisponibilidad Dosificación y costo de tratamiento conveniente. Clasificación 1- según sitio de interacción: 1. Síntesis de ADN/ARN 2. Interaccion virus/celula 3. Desensamblaje 4. Síntesis proteica 5. Modificaciones post-traduccionales 6. Ensamblaje y egreso 2 según modo de acción 1. Terminador de cadena (análogo y no análogo de nucleosido) 2. Inhibidores de la maduración 3. Péptidos miméticos 4. Moléculas solubles 5. siRNA ANTIVIRALES QUE INTERVIENEN EN LA SINTESIS DE ACIDOS NUCLEICOS 1. Acyclovir 2. Ganciclovir 3. Ribavirin 4. Azidotimidina/Zidovudina 5. Abacavir 6. Lamivudina 7. Emtricitabine 8. Foscarnet- no nucleosido ACYCLOVIR Y DERIVADOS Acyclovir Estructura química: Análogo de nucleosido. Estructuralmente es similar al nucleosido desoxiguanosina. Es un análogo de la guanosina aciclico. Modo de acción: Está dirigido a la ADN polimerasa viral. Antes de poder intervenir en la síntesis de ADN, necesita ser trifosforilada por tres enzimas distintas (por lo que es una prodroga). La primer fosforilacion ocurre por la timidina kinasa (TK) que es una enzima viral, por lo que solo es activa en células infectadas. Por un lado el Aciclovir inhibe a la ADN polimerasa viral (y en menor medida la celular), y además es un terminador de cadena, o sea que lo incorpora en la cadena de ADN que está sintetizando, lo cual luego no puede incorporar el nucleosido siguiente (no tiene la desoxirribosa) Espectro antiviral: Herpesvirus- Varicella Zostervirus. Parte del ciclo inhibido: Replicación del genoma Comentarios: no es activo en el estado de latencia del virus Cidofovir Es también un análogo de nucleosido (citidina), puede verse como un nucleosido aciclico con un motivo fosfato. Tiene como blanco la ADN polimerasa viral. A diferencia del anterior requiere dos fosforilaciones solamente y es independiente de la timidin kinasa. Inhibe la síntesis de ADN, enlenteciendo gradualmente la elongación de la cadena, terminándola. Accion frente a: herpersvirus, poxvirus y adenovirus ANTIVIRALES Y VACUNAS Ganciclovir Es un análogo del nucleosido guanina pero aciclico (o sea un nucleosido de guanina aciclico). Cuando ingresa a la celula es trifosforilado, primero por una kinasa viral y luego por las celulares. Su modo de acción interferir con la síntesis de ADN viral compitiendo con la desoxiguanosina trifosfato por la enzima, pero a diferencia de acyclovir no es terminador de cadena. Interfiere mas con la ADN polimerasa viral que con la celular. Accion frente Herpesvirus particularmente contra citomegalovirus (mononucleosis) Valaciclovir (valtrex®) y Famiciclovir (famvir®) Valacyclovir L-varyl-ester de acyclovir. Análogo nucleosido. Inhibe la síntesis de ADN viral. Acción sobre herpesvirus. Mayor ventaja en comparación al acyclovir. Es prodroga, permite su administración oral aumentando su biodisponibilidad. Famiciclovir famiciclovir es una prodroga que se convierte en panciclovir por metabolismo. Esta última es la que tiene acción contra los herpesvirus del mismo modo que Aciclovir RIVAVIRIN Estructura química: Analogo de nucleosido de purina. Modo de acción: una vez administrado es trifosforilado por enzimas celulares. Su mecanismo de acción concreto se desconoce pero se postula que: 1. Inmunomodulacion: permitiría el paso de LTh2LTh1aumentando el efecto posterior de los LTcd8. Su acción es sin fosforilar 2. Inhibe la IMPDH: impidiendo la fosforilacion de GMPGTP. Acción como rivavirin monofosfato 3. Inhibe la ARN polimerasa dependiente de ARN acción como trifosfato. 4. Mutagenesis de los ARN virales: partículas virales defectuosas acción como trifosfato Espectro antiviral: Amplio rango de virus ARN. Administración en aerosol contra el virus respiratorio sincicial (RSV). Su administración oral junto a interferón alfa 2ª es usado para combatir el virus de la hepatitis C (HCV). Actúa contra lassa fever virus (Arenavirus-LFV) Parte del ciclo inhibido: Replicación del genoma Comentarios: efectos adversos. Supresión de la medula osea y daño oxidativo de membranas. SOFOSBUVIR Estructura química: análogo nucleotidico Mecanismo de acción: inhibe la polimerasa viral NS5B Espectro antiviral: virus de Hepatitis C Parte del ciclo inhibido: replicación del genoma INHIBIDORES DE LA TRANSCRIPTASA REVERSA Se los divide en dos grupos: A- inhibidores de la TR no nucleosidos se unen al sitio activo de la TR en un sitio diferente al de los nucleosidos naturales análogos. Estos compuestos inducen un cambio conformacional de la enzima alterando el sitio catalítico. Son inhibidores no competitivos de la TR del HIV-I. no requieren fosforilacion intracelular para actuar. Delaviridine Nevirapine B- inhididores de la TR nucleosidos Stavudina es un análogo de nucleosido artificial y lamivudina es un análogo de citosina. Necesitan ser trifosforilados por kinasas celulares para actuar. Son inhibidores competitivos de la TR. Son terminadores de cadena. Zidovudina Lamivudina Stavudina Azidotimidina (AZT) Estructura química: Analogo de nucleosido (timidina) Modo de acción: una vez incorporado a la celula es trifosforilado por enzimas celulares. Es un inhibidor competitivo de la TR, la cual incorpora este análogo en la cadena naciente de ADN proviral imposibilitando la terminación de la misma (terminador de cadena). Espectro antiviral: HIV-1 HIV-2. VIF. retrovirus Parte del ciclo inhibido: Retrotranscripcion del genoma Comentarios: efectos adversos. Supresión de la medula osea por acumularse en células de alta tasa de división también. Adefovir fosfonato de nucleosido aciclico. Es activo contra retrovirus y hepdnavirus. Solo necesita dos fosforilaciones y puede evadir una reacción que limita la actividad de análogos como el AZT. INHIBIDORES DE PROTEASAS Las proteasas virales son cruciales para muchos virus tales como el HIV, picornavirus y flavivirus Los inhibidores utilizados en el caso de HIV imitan el sitio de clivado en los precursores gag y gag-pol (análogo de péptido.es inhibidor competitivo de la proteasa). Esta droga difunde por la célula y es incorporada dentro del virion cuando se produce la salida por gemación. Dentro de estas drogas tenemos: Amprenavir Ritonavir Saquinavir Parte del ciclo inhibido: maduración en el caso del HIV. Lo que genera partículas no infectivas Ej: la proteasa del HIV cliva gag-pol y gag generando proteínas estructurales (p17-p24-p9-p7) y proteínas funcionales (proteasa-RT- RNAasaH e integrasa) COMPUESTOS QUE BLOQUEAN LOS CANALES IONICOS Amantadina Rimantadina Amantadina Estructura química: amina tricíclica Modo de acción: bloquea M2, por lo que cuando se produce la acidificación del endosoma y se produce la fusión de las membranas, está imposibilitado el paso de protones por el canal M2 por lo que no se acidifica dentro del virion imposibilitando la liberación de M1 de las ribonucleoproteinas. Amantadina interactúa con la región trasmembrana del canal. M2 está formado por 4 estructuras idénticas. Tiene 3 dominios: ectodominio-transmembrana-endodominio Espectro antiviral: influenza tipo A Parte del ciclo inhibido: Decapsidacion o denudacion Comentarios: influenza tipo B tiene una proteína diferente: NB. No es toxico. Actúa dentro de las 48 hs?. Rápida mutación en animales, no se registra mutación en humanos. Rimantadina: es un alfa metil derivado de amantadina. Actúa del mismo modo que el anterior y es igual en todas sus características excepto que no atraviesa la BHE. INHIBIDORES DE LA NEURAMINIDASA Zanamivir Oseltamivir Estructura química: análogo del ácido sialico Modo de acción: Bloquea la función de la actividad de neuraminidasa. La neuraminidasa (=sialidasa) viral cumple la función de digerir los componentes de ácido neuraminico que es un componente del ácido sialico, que se encuentra en las membranas de las células para que cuando salen por gemación no se “peguen” entre ellos. Al no removerse el ac. Sialico, los virus geman de la célula pero siguen adheridos, se forman acúmulos de virus bajando la infectividad. Espectro antiviral: influenza tipo A y B Parte del ciclo inhibido: Salida Comentarios: no tóxicos. Administración oral en Oseltamivir, e inhalatoria en Zanamivir. FAVIPIRAVIR Estructura química: derivado de la pirizinamida Mecanismo de acción: actúa inhibiendo la acción de la enzima RNA polimerasa, esencial para la replicación del virus. Favipravir se convierte en ribofuranosil-trifosfato por enzimas celulares, esta sustancia inhibe de forma selectiva la RNA polimerasa de los virus ARN, sin producir toxicidad aparentemente sobre las células de mamífero. Espectro viral: influenza y otros virus ARN (inclusive Ebola en ratones) RESISTENCIA A LOS ANTIVIRALES Generalmente todos los microorganismos se pueden volver resistentes a un antiviral debido a mutaciones que se generan en el sitio blanco de acción de la droga. Para un efectivo tratamiento antiviral una respuesta inmune competente es esencial para una recuperación clínica. Las fallas con antivirales se reportan en individual no competentes inmunológicamente o por la emergencia de variantes mutantes. La adquisición de resistencia es multifactorial e incluye: Mutacion puntuales cuando las polimerasas virales copian el genoma y agregan mal un nucleótido, no poseen una exonucleasa que corrija luego ese error. Esto ocurre mas en ARN que ADN virus. Esto sumado a la alta tasa de replicación genera una población de mutantes que son resistentes al tratamiento. Los tratamientos con antivirales terminan ejerciendo una presión selectiva en los virus naturalmente por dicha mutaciones generan resistencia Recordatorio de ADN VACUNAS Caracteristicas Replicativas No replicativas Inmunidad mediada por LTcd8 Si. alta Baja o nula Duración de la inmunidad Larga Corta Necesidad de adjuvante No Si Numero de dosis Una en gral Varias Via de administración Iny. U oral Iny. Estabilidad térmica Labil Estable Reversion de virulencia Raro No Cantidad de antígeno por dosis Pequeña Mucha Uso en hembras gestantes No Si VACUNAS REPLICATIVAS Contiene virus vivo prporcionando que el agente replique en el organismo del hospedadero con el resultado de una amplificación viral con aumento de presentación antigénica al SI semejantes a una infección natural. Vacunas a…: 1- Virus patogénico 2- Virus heterologo 3- Virus atenuado Naturalmente atenuados Por pasaje en cultivos celulares Por pasajes en huevo embrionado Por pasaje en especies heterologas Delecion de genes (deleteadas) 4- Vectores virales VIRUS PATOGENICO Se utiliza el virus vivo sin atenuar. Un ejemplo de ello es en el caso del ectima contagioso bovino que genera lesiones orales y el hocico impidiendo que coman. Lo que muchos productores hacen es inmunizar por escarificación de costras de animales enfermos en la región interior de la pelvis de los sanos donde las lesiones cursan sin síntomas VACUNA CON VIRUS DE ESPECIE HETEROLOGA Uso de virus que son antigénicamente similares a otros virus Por ejemplo elpoxvirus bovino es antigénicamente similar al virus de la viruela humana pudiendo ser usado para inducir inmunidad en humanos Herpesvirus de otra especie para inmunizar contra Marek en aves donde son antigénicamente similares o rotavirus bovino para inmunizar contra rotavirus porcino. VACUNA A VIRUS ATENUADO Son virus que fueron sometidos a procedimientos para reducir su poder patogénico manteniendo su capacidad de replicación y preservando sus características antigénicas La replicación de estos virus una vez administrados se da en la zona de inoculacion impidiendo una diseminación sistémica por eso no produce signos de enfermedad en los vacunados La inmunidad generada es de mayor magnitud, se genera tanto una rta celular como humoral (activación de linfocitos Th, citotóxicos y produccion de anticuerpos). Además se genera inmunidad de mucosa. Desventaja: No son totalmente segura en el hecho que pueden revertir su virulencia, por ello no se debe vacunar individuos inmunosuprimidos. Vacunas atenuadas como por ejemplo contra IBR y DVB retienen su capacidad de replicar e infectar fetos y causar perdidas reproductivas por ello no se vacuna animales preñados. Ejemplo: Enfermedad de marek Parvovirus y moquillo canino Rinotraquitis felina DVB, IBR. Metodos de atenuación 1- Virus naturalmente atenuado Uso de cepas virales naturalmente poco virulenta. Ejemplo: serotipo 1 y 2 de virus de enfermedad de MArek para inmunizar contra serotipo 1 oncogenico. 2- Atenuación por pasajes en cultivo celular Método mas utilizado. Se evalúa por Efecto citipatico. Consisten en hacerlo crecer en cultivos celulares e ir pasándolo de uno a otro generándole un ambiente diferente no encontrado en el hospedadero natural sin eliminar la capacidad de replicación. Los pasajes puede ser usando: Linaje celulares de especie diferente a que se va a vacunar Pasaje en célula de misma especie pero diferente tejido u órgano al que normalmente lo hace Durante los pasajes los virus acumulan mutaciones puntuales, algunas probablemente en genes relacionado a la virulencia resultando en la atenuación del virus. 3- Atenuación por pasaje en huevo embrionado Se utilizan huevo embrionado de gallina. Se evalua por las lesiones que puede causar al embrión. Se usa para infeccciones aviares como LTI o influenza. De hecho la vacuna d ela gripe anual se realiza en huevo embrionario 4- Atenuacion por pasaje en especie heterologa Por ejemplo hacer pasajes en conejos, ratones, cobayos. Pierde infectividad para el huésped natural y aumenta en el animal en el cual se hace los pasajes 5- Virus temperatura sensible Selección de variantes que tienen capacidad limitada de replicar a temperaturas corporales de 37C. replican eficientemente a temperatura bajas como 30-33C Se seleccionan esas variantes de virus que replica a esa temperatua siendo incapaces de replicar a temperatura corporal Ejemplo: virus respiratorios e influenza. La administración intranasal hace que replica cerca de la superficie corporal donde la temperatura es baja. 6- Atenuacion por delecion de genes (vacuna deleteada) Cuando se conoce los genes de virulencia, mediante técnicas de ADN recombinante y manipulación genetica se pueden remover o inactivar genes relacionados a la virulencia, preservando la capacidad de replicar y reteniendo su capacidad inmunogena pero sin producir enfermedad. El virus se debe mantener viable y estable de la posibilidad de encontrarse mutado evaluando esto por pasajes celulares. Ejemplo: herpesvirus tiene un gen que codifica para una timidin finasa (TK) asociada con la capacidad del virus de replicar en neuronas (neurovirulenta). Además tiene genes que codifica para glicoproteínas como gE; gI y gC que no son escenciales para la viabilidad y replicación. La eliminación de TK produce virus atenuado con capacidad reducida de producir infección neurogenica. La delecion conjunta de otro gen resulta en un virus vacunal mas seguro y al mismo tiempo capaz de desarrollar una respuesta inmune en el huésped. Virus con marcador antigénico (DIVA) Son vacunas deleteadas que inducen una respuesta serológica en animales vacundos que puede ser distinguida de una respuesta natural. Esto es útil para programas de control de enfermedades y erradicación de virus que producen enfermedades latentes o persistentes. Son obtenidas por deleciones de genes que codifica una proteína de envoltura del virion. La diferenciación se realiza mediante test de ELISA que detecte anticuerpos contra la proteína ausente del vurus vacunal y que si esta presente en el virus de campo. Ejemplo: la vacuna contra la enfermedad de Aujesky que es producida por HVs porcino tipo 1 sufrio una delecion del gen que codifica para la glicoproteína E (gE, proteína NO escencial para la replicación). De esa forma cuando se extrae suero de animales vacunados, a la prueba de ELISA los no infectados van a dar negativos (sin gE) y los infectados positivos. VACUNAS VECTORIZADAS Son Virus naturales o artificialmente atenuados pueden ser usados para cargar con uno o mas genes que codifican antígenos virales inmunoprotectores contra otros virus funcionando esos virus como vectores vivos para inmuizar. Los genes de interés son insertados en el genoma del vector por manipulación genética. El resultado es un microrganismo recombinante que no solo expresa sus propias proteínas sino que también expresa proteínas heterologas produciendo una respuesta inmune contra las proteínas de vector y contra las del virus heterologo. Caracteristicas del vector: Poco o nula capacidad replicativa Genoma grande No debe ser patogénico Estimular una respuesta inmune en el mismo sitio que lo haría el virus de interés. Los vectores virales mas usados: PoxV, HVs y AdVs. Ejemplo: el poxvirus de canario se utiliza para vacunar contra moquillo. A este vector se le inserta los genes de las glicoproteínas hemaglutininas (H o HA) y los de fusión (F) de moquillo (paramyxovirus). Una vez vacunado el virus replica generando inmunidad contra el virus. Otro caso interesante son caninos silvestres vacunados contra rabia usando una vacuna recombinante donde el poxvirus expresaba G y RabV. La administración es oral y se dispersaban esos alimentos con vacuna por el bosque asi lo ingerian. Adenovirus: usado como vector para aftosa o papiloma genital en humanos Herpesvirus: usado como vectos de rabia, virus sinsicial respiratorio DVB. En porcinos como vector contra circovirus y otros virales porcinos. Ventaja: No sufren interferencia de inmunidad pasiva materna No hay riesgo de que se torne virulento Buena estimulación de la inmunidad de mucosas por replicación en el sitio de entrada y sistémica (penetración intracelular) Las bacterias también pueden ser vectores que pueden expresar antígenos virales: enterobacterias (E.coli) en vacunas vectorizadas contra virus entéricos, administrados via oral tienen buena llegada a tejido linfoide asociado a mucosa intestinal. VACUNAS NO REPLICATIVAS No contiene el agente vivo, eso hace que sean mas seguras. No ofrece la posibilidad de reversión de la virulencia. Como desventaje tiene que no replican por ende no se amplifica en antígeno y no inducen respuesta mediada por LTc Vacunas…: 1- Inactivada 2- a subunidades 3- Proteinas recombinantes 4- Peptidos sintéticos 5- ADN/ARN VACUNAS A VIRUS INACTIVADO Es un virus infectivo original que pasa por la eliminación irreversible de su infectividad por métodos físico o químicos. Son partículas virales integras muertas que no replican por lo que son seguras, y no hay posibilidad de reversión del virus. El virus es inicialmente amplificado en sistemas biológicos tradicionales (cultivos celulares o huevo embrionado) hasta conseguir buenos títulos. Luego se somete a esos cultivos a un proceso de inactivación con el objetivo de eliminar la viabilidadprocurando conservar la capacidad antigénica. Agentes para inactivar mas usados: Formol Etilenemina B- propiolactona La respuesta es mas Th2 que Th1, con una gran producción de anticuerpos por parte de los plasmocitos. Aun asi se necesita revacunar para estimular las células de memoria y elevar mas los títulos para que sean protectores y en general se requiere de vacunaciones anuales (en el caso de los perros por ejemplo). Dada que estas vacunas no replican se necesitan grandes concentraciones de antígeno y requiere de uso de potenciadores de la respuesta inmunologicca (adjuvantes). VACUNA DE SUBUNIDADES VIRALES El sistema inmune no reconoce una estructura entera de un virus, reconoce pequeñas regiones de proteínas que componen esas partículas virales que no son mas que secuencias de aminoácidos denominados epitopes. Algunos epitopes son mas inmunogenicos que otros y son capaces de ejercer una buena respuesta inmune si se las incorpora en el organismo. La producción de esta vacuna consiste en escalarla en cultivos celulares para luego ser purificadas esas estructuras virales por métodos químicos para generar la vacuna que se administra también con adyuvantes para mejorar la presentación antigénica y la respuesta inmune. Ejemplo: vacuna contra gripe aviar elaborada en huevo embrionado y posteriormente purificada las hemoaglutininas virales para contruir la vacuna. VACUNA DE PROTEINAS RECOMBINANTES Los genes de interés de un virus son introducidos (mediante un plasmido) en el genoma de bacterias o levaduras que pasan a producir el antígeno en grandes cantidades posibilitando luego la purificación de tales partículas virales y la posterior administración de la vacuna junto a adyuvantes. Tiene la ventaja que es de bajo costo la producción (es solo hacer crecer bacterias). Usando este modelo también se pueden introducir en esos organismos recombinantes genes que codifican para proteínas de capside que pueden ser clonados por plasmidos de transferencia. La proteínas producidas se organizan como una estructura semejante al capside del virus pero sin el genoma en su interior (virus-like particles) usados como vacuna (ejemplo: rotavirus, calcivirus, picornavirus). Ejemplo: hay vacunas contra ViLeF producidas por la expresión de la gp70 en Escherichia coli. VACUNAS DE PEPTIDO SINTETICO Se elaboran en laboratorio . son químicamente análogos de determinantes antigénicos que contienen 3-10 aminoácidos y son capaces de estimular la producción de anticuerpos neutralizantes. Pero como los LB reconocen antígenos en su conformación natural a veces esos antígenos no presentan la conformación terciaria o cuaternaria que requiere para ser reconocidas por lo que la inducción de inmunidad es baja. VACUNAS ADN Y ARN Vacuna ADN Consiste en un ADN exógeno que contiene un gen de la proteína de interés y una región promotora que regula su expresión. Lo interesante es que una vez inoculada (intradérmica o intramuscular). Genera una respuesta humoral y celular. El gen de interés es insertado en un plasmido de expresión que contiene un promotor eucariota con un marcador de selección. La producción de este ADN es mediado por cultivo en células para que produzcan mas plasmideos con el gen (E. coli) siendo purificada e inoculada Usa adyuvantes: unos lípidos catiónicos Vacuna ARN Se usan ARN mensajeros que codifican proteínas virales de interés producidas en vitro e incorporadas en microparticulas para que sean incorporados en las células y asi pueden ser traducidas esas proteínas. INTRODUCCION Las características de una buena técnica diagnóstica son: 1- Especificidad 2- Sensibilidad 3-Rapidez 4-Sencillez 5- Precio CLASIFICACION Las técnicas diagnosticas las clasificamos en directas e indirectas: Tecnicas directas 1- Detectan partículas virales a) Microscopia electrónica b) Aislamiento en línea celular c) Aislamiento en huevo embrionario d) Inoculación en animales Temas tratados en el próximo capitulo 2- Detección de Ag proteínas/epitopes virales a) Inmunofluorescencia b) Inmunoperoxidasa c) ELISA d) Inmunocromatografia e) Radioinmunoensayo f) Aglutinación en latex g) Western blot/ inmunoblots h) Hemoaglutinación i) Hemoadsorcion 3- Deteccion e identificación de acidos nucleicos a) Técnica de hibridación (Southernblot y Nouthern blot) b) Hibridación in situ c) PCR y sus variantes d) Secuenciación Tecnicas indirectas (detectamos anticuerpos) a) Inmunofluorescencia/ inmunoperoxidasa b) ELISA c) Inmunocromatografia d) Western blot e) Inmunodifusion en gel de agar f) Fijación del complemento g) Seroneutralizacion h) Inhibición de la hemoaglutinación TECNICAS DIRECTAS TECNICAS QUE DETECTAN PARTICULAS VIRALES MICROSCOPIA ELECTRONICA Permite visualizar partículas virales en material clínico o en muestras amplificadas en cultivos celulares. Permite visualizar las características morfológicas del virus de esta forma puedo identificarlo definitivamente. Utilizado en infecciones entéricas (rotavirus, coronavirus, astrovirus), cutáneas (poxvirus, herpesvirus) y también para identificar virus que no se multiplican bien en cultivo celulares (hepadnaviridae, torovirus, circovirus, algunos adenovirus, astrovirus, coronavirus y rotavirus). Sensibilidad: baja. Las concentraciones minima requerida para ver: 10 6 particulas virales/ml. Dado que se requiere grandes cantidades para poder visualizarlos, el que de negativo no significa que no este presente. La sensibilidad se puede aumentar con ultracentrifugaciones Tiempo para resultado: 15 minutos TECNICA PARA DETECCION DE ANTIGENOS INMUNOFLUORESCENCIA E INMUNOPEROXIDASA Inmunofluorescencia: Técnica de detección de antígenos específicos o antígenos presentes en material sospechoso. Los anticuerpos usados están conjugados con una sustancia que emite luminiscencia (fluorosceina) cuando se exponen a luz UV. La muestra utilizada puede ser una monocapa de células, tejidos frescos o congelados, incluidos en parafina, improntas y frotis. Tecnica: fijado del material con etanol, metanol. Incubación con el Ac especifico marcado con el fluorocromo. Lavaje para remover antígeno no adherido examinación al microscopio de fluorescencia Existen dos variantes de la técnica: IFD e IFI. Esta ultima difiere con la directa que se utilizan dos Ac, uno primario no marcado anti el virus y posteriormente un Ac secundario conjugado anti región Fc del Ac anterior. Ejemplo: identificación de Un cultivo celular infectado con supuesto rabdovirus, hacemos IFD contra la proteína N que es la que mas se produce por parte del virus haciendo mas sensible y especifica la técnica. (cuerpos de negri es acumulo de proteína N en la celula) Inmunoperoxidasa El principio es el mismo que el de la IF pero se diferencia en que se utiliza Ac marcados con enzimas que interactúan con un sustrato generando un precipitado coloreado (generalmente color carmi- marron) Tecnica aplicada en monocapa de células (inmunicitoquimica ICQ)) o en tejidos fijados (inmunohistoquimica IHQ). IPX puede ser directa o indirecta (aca detecta ac no ag). Propiedades de ambas técnicas: rápida (minutos u horas), simple de bajo costo, buena especificidad y sensibilidad, puede detectar virus inviables, puede informar sobre serotipos, disponibles en kits, aplicable a todos los virus Restricciones: equipo caro en caso de IF, reacciones inespecíficas si se usa Ac policlonales. DIAGNOSTICO VIROLOGICO ENSAYOS INMUNOENZIMATICOS (ELISA) En este caso para detección de antígenos virales. ELISA puede ser directo, indirecto, competición. La técnica se basa en la inmovilización de un antígeno-anticuerpo en un soporte solido (placa de poliestireno) seguido de una reacción colorimétrica Elisa de captura de antígeno o sandwich: En una placa de 96 hoyos ya viene inmovilizado un Ac especifico contrael Ag una mtra sospechosa (leche, secreción, sangre) es suspendida en la placa e incubada un tiempo lavaje agregado de Ac secundario marcado y se incuba lavaje sustrato para evidenciar la reacción. Propiedades: simple, disponible en kit, rápido, buena sensibilidad y especificidad. Restricciones: no automatizable, costo alto por muestra. RADIOINMUNOENSAYO E INMUNOCROMATOGRAFIA RIA similar al ELISA varia en que se utilizaba un isotopo radioactivo en vez de una enzima. El equipamiento era carísimo. La técnica entro en deshuso Inmunocromatografia vienen en dispositivos plásticos, es una reacción antígeno anticuerpo en donde una muestra sospechosa (fase móvil) es colocada en una región especifica del implemento y es adsorbida en una membrana donde esta inmovilizado el Ac conjugado (fase estacionaria). La presencia de antígeno se revela con la aparición de bandas (2 bandas: positivo, uno del control y otra del ag en la mtra) AGLUTINACION EN LATEX Método muy sencillo donde se usan Ac adsorbidos en partículas de latex específicos contra el Ag. Se mezcla luego la muestra sospechosa en medio liquido con la muestra de Ac-latex. La presencia de Ag resulta en la unión del Ag-Ac-latex. La lectura es en el momento y es visual. Esta técnica tiene baja sensibilidad y especificidad. Frecuente los falsos negativos. WESTERN BLOT E INMUNOBLOTS Similar a la IPX los antigenos virales son detectados por anticuerpos específicos para ese antigeno marcados con enzimas. La diferencia es que el material sospechoso tiene que ser previamente solubilizado e inmovilizado en un soporte sólido de nitro celulosa o nylon. Técnica: las proteínas solubilizadas son separadas por SDS-PAGE (electroforesis en gel de poliacrilamina). Postriormete las proteinas separadas por carga y peso molecular son transferidas por corriente eléctrica a una membrana de nitrocelulosa. LA membrana se incuba con un Ac primario marcado. Luego se realiza un lavaje e incubación con el ac secundario conjugado. La presencia del antigeno se revela con un sustrato que ppta y cambia de color. Las variaciones de los inmunoblots: blots, dots y slots. HEMOAGLUTINACION Se basa en la capacidad de algunos virus de ligarse a los eritrocitos mediante proteínas de superficie. Ejemplo: orthomyxoviridae y paramyxoviridae. Técnica: se incuban eritrocitos con la muestra sospechosa y se evalúa si el virus tiene está capacidad biológica. Si la muestra es negativa, no aglutina por lo que en la microplaca se observa un botón en el fondo. Si esta presente y por lo tanto es positiva se observa difuso. Propiedades: rápida. Baja sensibilidad y especificidad. Fácil ejecución Restricciones: aplicable sólo a un grupo de virus.hemoaglutinacion inespecifica. Necesidad de dador es de eritrocitos. HEMOADSORCION Durante el ciclo réplicativo determinadas proteínas virales son expuestas en la membrana de la célula infectada y algunas de estas proteínas pueden aglutinar eritrocitos. Este proceso es llamado Hemoadsorcion. DETECCION/IDENTIFICACIÓN DE ÁCIDOS NUCLEICOS. TÉCNICAS DE HÍBRIDACION (SOUTHERN /NORTHERN BLOT). Se usan sondas marcadas con radioisotopos o con enzimas. La técnica se basa en la complementariedad de las moléculas de ARN y ADN. Se escoge una región de interés del genoma a ser detectado, debe ser un segmento conservado. La sonda tiene que ser sintetizada en base a la secuencia de nucleotidos de la de interés. El material sospechoso es inmovilizado en una membrana, seguido por la incubación con la sonda marcada. Lavajes. La presencia de la secuencia de interés va hace que híbridicen la sonda con esta, pudiéndose revelar luego con rayos X o el agregado del sustrato que vire el color Southern para ADN Northern para ARN. Buena especificidad y sensibilidad. Resultado en pocos días. HÍBRIDACION IN SITU (ISH) Detecta material genético de un agente directamente de un corte histologico de tejido. Usada para determinar ubicaciones del agente de interés. La técnica es similar al anterior. REACCIÓN DE CADENA DE POLIMERASA (PCR) Es una técnica altamente específica y sensible. Consiste en la síntesis in vitro de grandes cantidades de copias de segmentos de ADN existentes en una muestra. Se amplifica un número de moléculas a partir de una molécula del original denominado templado o molde. La región de interés es amplificada y delimitada con primers, que son oligonucleótidos sintéticos de aproximadamente 20 aminoacidos. Estos primers hibridizan con las regiones complementarias de las secuencias de ADN. La reacción de PCR involucra varios ciclos (entre 30-40 ciclos) y las etapas involucran: 1- Desnaturalizacion: separación de la doble hebra de ADN 2- Templado: hibridación de los primers a la secuencia complementaria. 3- Expansión: polimerización del resto de la cadena a partir de esos primers. La enzima usada es la taq polimerasa obtenida de una bacteria que tolera las altas temperaturas de esta etapa Los productos de la amplificación de la secuencia por PCR se llaman amplicones y pueden ser detectadas visualmente luego de correr la PCR por electroforesis en gel de agarosa. Características de la técnica de PCR: Diagnóstico rápido Alta especificidad (dada a los primers seleccionados) y sensibilidad (dada por la cantidad de moléculas de ADN target en la muestra) Diseño dirigido de los primers. Necesidad de conocer la secuencia del agente. Minima cantidad de muestra necesaria Pocos requerimientos para la conservación de la muestra (frio con temperatura de congelamiento para conservar ADN de las ADNasa y ARNasa celulares sin medio de transporte. La única excepción es la sangre ya que si la congelo se lisan los GR liberando Hb que es un inhibidor importante se envía a 4C), cuidar la presencia de inhibidores de la reacción. Detección de patógenos inactivos, latentes o de crecimiento difícil Estudios restropectivos Asociable a secuenciación (detección de nuevas variantes) Fácil acceso a los reactivos, alto costo. Solo detecta la presencia del patógeno en la muestra el veterinario define. Aislamiento e identificación En casos como: 1- Escasa cantidad de muestra 2- Presencia de inhibidores 3- Microorganismos contaminantes Cuando se toma la muestra lo primero que se realiza es filtrar la suspensión de muestra para eliminar bacterias y luego lo inoculamos en algún cultivo celular apto y que sepamos que el virus del cual sospechamos replique, luego de 48 hs la cantidad de virus va a crecer enriqueciendo la muestra. Se realizan en general 3 pasajes ciegos. Posteriormente mediante una PCR debemos identificar el virus (u orta técnica como IF) A dónde dirigir los primers? Los primer tienen que ser dirigidos contra genes que no muten altamente como por ejemplo en el ejemplo gag, env. Las proteínas de estructura en cambio tienen una alta mutación por selección natural por lo que no nos conviene dirigirlos hacia ellos. De esto se basa la sensibilidad, queremos detectar la mayor cantidad de virus posibles. Tenemos que elegir también secuencias que sean especificas de ese virus y que no haya posibilidades de que otras virus tengan secuencias similares con las que puedan hibridizar mis primers. El problema con los virus emergentes es que no conocemos su secuencia y no podemos definir primers específicos. En el estudio de entropia de arriba se ven 4 variantes de virus de HIV. Las regiones marcadas con gris son regiones que presentan poca variedad (son poco plasticas y no admiten mutaciones). Variantes de PCR: 1- PCR Anidada (nested PCR) Se realiza en dos etapas, en la primera se amplifica un determinado segmento de la secuencia por el método tradicional. Una segunda etapa utilizando el producto de la primera etapa como molde junto a otro primer para amplificar una porción dentro de la secuencia amplificada anteriormente(secuencia interna reamplificada). La ventaja de esto es que otorga mayor sensibilidad y especificidad. La sensibilidad aumenta por que si tengo poca muestra y hacemos PCR se amplifica poco y tal vez cuando luego se haga el SDS page casi ni se observe, en cambio si realizo una segunda PCR sobre los amplicones de la primera aumento aún más la cantidad de amplicones pudiéndose ver mejor en el SDS page. En el ejemplo de abajo se ve: “Primary PCR” se observa poco sin diluir y a la tercera dilución (1/100) ya no se ve. En cambio en el “nested PCR” aun en la dilución 1/1,000 se sigue viendo producto de amplificación. La desventaja es que aumento el tiempo por hacer dos PCR y el costo de reactivos. 2- PCR múltiple (multiplex PCR) Esta variante utiliza más de un primer en la misma corrida. Esta técnica se utiliza cuando se quiere buscar variantes del mismo virus, o en el diagnóstico de enfermedades que ´pueden ser causadas por diferentes agentes (como el caso de abortos) 3- RT-PCR (transcriptasa reversa-PCR) Se utiliza para virus ARN. En una primera etapa se convierte el ARN ADNc o complementario mediante la TR. Luego se corre una PCR normal utilizando los primers de interés. 4- PCR a tiempo real ( qPCR) Permite no solo la identificación sino también la cuantificación de un producto de amplificación. Se utilizan primers marcados con un fluorocromo, complemetaria a una secuencia a amplificar. En cada ciclo cuando la hebra de ADN se separa y los primers hibridizan liberándose luz que es medida por el equipo, de esa forma podemos cuantificar la cantidad de muestra. El en grafico siguiente veo que el umbral de detección es a los 10 ciclos donde detectamos una carga de 1000000. Al ciclo numero 30 veo que solo se detecta 1. Esto indica que a menor ciclos mayor cantidad de genoma detectadas, o sea se necesitó menos ciclos para detectar los genomas virales con lo que indica que la muestra ya venia con una carga alta Syber Green Este fluorocromo se une a hebras de ADN ds emitiendo fluorescencia. Cuando se denaturaliza la hebra el fluorocromo se separa no emitiendo luz, pero cuando la taq polimerasa genera la hebra complementaria vuelve a unirse emitiendo nuevamente luz que es lo que se mide. Taq man Es una sonda que presenta un fluorocromo que hibridiza con la secuencia de ADN durante la desnaturalización, cuanso se sintetiza la hebra complementaria se degrada la sonda y el fluorocromo libre emite la luz que es detectada y medida 5-PCR-RFLP Sirve para detectar clasificar y caracterizar una cepa de campo. Se basa en la utilización de enzimas de restricción que clivan el ADN en regiones especificas. Tecnica: primero se realiza PCR Los Amplicones son tratados con enzimas de restricción (se generan secuencias de diferentes longitudes y peso moleculares) SDS-PAGE para separar los fragmentos. Parvovirus Se envía MF o raspaje de mucosa intestinal. Se realiza PCR dirigiendo los primers contre regiones conservadas como la proteína VP2 a pesar de ser de una proteína de capside VP2 tiene función de ligando, reconoce el receptor celular. Las mutaciones de esas regiones genero el salto de especie. El hallazgo de tipo 2c fuen mediante PCR y secuenciación. Una vez descripta la variación una forma de detectarlas de forma rápida es mediante RFLP con el uso de endonucleasas y posteriormente SDS PAGE BoHV Abajo se ve el caso de HVs tipo 1 y 5. Luego de la amplificación de las regiones de HVs se hace la subtipificacion mediante RFLP usando la enzima de restricción BamHI. La enzima cliva regiones específicas, en el caso de BoHV tipo 1 en 9 regiones y en BoHV tipo 5 en 16 regiones. Luego de la corrida electroforética se observa las diferencias en las separaciones. METODOS INDIRECTOS DIAGNOSTICO SEROLOGICO Los anticuerpos generados contra un virus son específicos para dicho agente. De esta forma, las técnicas serológicas son altamente sensibles, capaces de detectar cantidades minimas de Ac. Los niveles de Ac se expresan como títulos y representa la minima dilución de suero en la cual los anticuerpos pueden ser detectados. En algunos casos la identificación de anticuerpos nos puede decir que una infección fue reciente o remota.para infecciones cuya respuesta humoral es de corta duración, la detección de altos títulos de Ac indica una exposición reciente al agente. Para los virus que hace infección crónica (retro) o latentes (herpes) un test serológico positivo indica que son portadores. La serología pareada debe ser realizada con muestras recogidas con 2- 3 semanas de diferencias (fase aguda y fase de convalescencia). Un aumento del titulo de Ac de 4 veces mas el titulo de Ac indica seroconversión. La detección de IgM especifica para un virus sospechoso en muestras únicas recogidas en fase agusda permite también diagnostico de infección. Las técnicas las podemos dividir en 3 grupos 1- técnicas que detectan directamente la interaccion entre Ac- Ag (IFI, IPX, RIA, ELISA) 2- Técnicas donde la interacción entre Ag-Ac no depende del virus (FC) c- Técnicas que miden directamente una capacidad de anticuerpos de bloquear o alterar una actividad biológica del virus (SN-HI) Sensibilidad: se refiere al porcentaje de animales que poseen Ac y que son detectados por el test. Depende de la capacidad del test en detectar cantidades minimas de Ac. Se mide comparándolo con una técnica gold standard. Especificidad: se refiere a la medida porcentual de animales negativos (sin Ac) que son determinados como positivos en el test. Una buena técnica tiene: Minimos falsos negativos (buena sensibilidad) Minimos falsos positivos ( buena especificidad) TECNICAS QUE DETECTAN LA INTERACCION AG-AC 1- INMUNOFLUORESCENCIA E ENMUNOPEROXIDASA Lo general es similar a lo visto antes. El antígeno es fijado en la placa donde luego se coloca la muestra de suero, se deja reaccionar y posteriormente se realiza lavaje. Posteriormente se utiliza un anticuerpo marcado (fluorocromo en IF y enzimas en IPX) que se une al anticuerpo de la muestra (si es que esta presente sino se lava posteriormente). 2- ELISA (ENZYME-LINKED INMUNOSORBENT ASSAY) Realizado en placa de poliestireno de 96 cavidades y utilizan Ac marcados con enzimas (peroxidasa o fosfatasa alcalina). Puede ser utilizado para muestras individuales y en rebaños. También para detectar anticuerpos en leche por ejemplo. Utilizado en programa de control sanitarios de animales vacunados, entre otros usos. Si bien es una técnica cualitativa, adquiere un carácter semicuantitativo si se mide la absorbancia emitida con espectrofotómetro según el viraje de color (muestras con altos títulos color mas fuerte mayor absorbancia. Muestras con menos Ac color mas claro menos absorbancia), esto permite cuantificar por ejemplo si una vacuna puede o no generar defensa contra un agente post vacunación. Tecnica: el fondo de la placa esta cubierta con Ag se agrega la muestra de suero, se incuba 1-2 hs lavaje adicion de Ac conjugado incubación lavajeadicion de sustrato cambio o no de color. 3- INMUNOBLOTS Igual ha visto en detección de ag pero se usa en este caso muestra de suero como Ac primario. TECNICA EN QUE LA INTERACIOON AG- AC RESULTA EN EFECTO NO RELACIONADOCON EL VIRUS 4- INMUNODIFUSION EN GEL DE AGAR (IDGA) Insolubilización y precipitación de complejos formados por la reacción de Ag-Ac. Esos complejos se ven como líneas de pptacion en gel de agarosa. Es usada en diagnóstico de enfermedades como EIAV (test de Coggins), bronquitis infecciosa, gumboro, etc.tiene restricciones como baja sensibilidad y especificidad. En 72 hs están los resultados Técnica: en la roseta ag en el hoyo central sueros en los hoyuelos periféricos. La interaccion Ag-Ac se observa como una línea de pptacion entre los 2 hoyuelos. 5- FIJACION DEL COMPLEMENTO Tecnica: se coloca Ag+ Suero (con Ac o no) +complemento se incuba se agrega eritrocitos de oveja y Ac anti eritrocito de oveja. Si la muestra es positiva y hay formación de inmunocomplejos el complemento se une a estos y no al sistema revelador de hemolisis, el cual sedimenta. Si es negativa no se forman inmunocomplejos con lo cual se une el complemento al sistema hemolítico (Ac- eritrocito) produciéndose la hemolisis del mismo. TECNICA QUE MIDE LA CAPACIDAD DE LOS AC DE BLOQUEAR LOS VIRUS 6- INHIBICIÓN DE LA HEMOAGLUTINACION Se basa en la detección de Ac capaces de inhibir la actividad hemoaglutinante de algunos virus. Se realizan diluciones del suero y es incubado con una cantidad predeterminada y fija de virus durante 1 hora. Luego se adiciona una suspensión de eritrocitos y se vuelve a incubar. La presencia de Ac específicos ante ese virus inhibe la hemoaglutinación con formación del boton, si no presenta Ac específicos los eritrocitos ppta en forma difusa 7- SERONEUTRALIZACION Detecta Ac que son capaces de inhibir la capacidad infectante de un virus neutralizándolos. Se realizan en microplacas diluciones seriadas del suero incognita y se agrega una cantidad fija de virus (patrón), se incuba y luego esa suspensión se agrega a un cultivo celular. Cultivo+suero+virus son cultivadas a 37°C-48 a 96hs con atmosfera de 5% de Co2. Positivo: células intactas. Hay presencia de Ac específicos contra el virus que los neutraliza Negativo: ECP. Los virus ingresan e infecta El hecho de las diluciones es para determinar a que concentración de suero se produce ECP. TOMAS DE MUESTRAS Enfermedades respiratorias: secreción nasal, aspirado nasofaríngeo, tracto respiratorio superior, pulmones Enfermedades entéricas: heces, contenido intestinal, segmento intestinal, LFN regional Enfermedad genital: secreción genital, semen. Conjuntivitis: raspado conjuntival, secreciones. Piel: raspado cutáneo, fluido vesiclar, fragmento de piel Enfermedad neurológica: secreción nasal, cerebro, fluido cerebro- espinal Enfermedad sistémica: secreción nasal, heces, suero, sangre entera, LFN y bazo. Feto abortado: placenta, liquido fetal, timo, bazo, pulmón, cerebro. EJEMPLOS. VIRUS DE LA INMUNODDEFICIENCIA FELINA VIF Pertenece al grupo VI de Baltimore. Su acido nucleico es ARN polaridad positivo, diploide. Fases de la enfermedad 1. Fase de viremia: En esa fase se produce la replicación del virus en ganglios regionales y una posterior viremia. Aparecen signos inespecíficos de anorexia, letargia, linfadenopatía y leucopenia transitoria. 2. Fase asintomática o de latencia clínica. En esta fase no hay signos de enfermedad ya que la carga viral se reduce pero la viremia no desaparece. La infección viral progresa durante este periodo sufriendo el sistema inmune una disminución progresiva del cociente T CD4/CD8. 3. Fase de inmunodeficiencia. En esta fase se produce una dismisnución severa del cociente de linfocitos T CD4+/ CD8+ Luego por una situación de estrés o baja de defensa aparecen unos signos nuevamente y replicamente haciendo otro pico de viremia.Podemos aca tener también enfermedades oportunistas Aca generalmente el dueño trae el gato a la clínica. Si busco el virus: la muestra es sangre siendo ideal que sea tomada de los momentos de mayor viremia (Picos de inicio y final) para luego realizar una RT-PCR cuantitativa determinando carga viral Si busco el agente integrado: se puede utilizar PCR que detecta el provirus integrado en la celula. La muestra utilizada es sangre con anticuagulante a temperatura de heladera. Se realiza un Ficoll Hyupaque para separar las células blancas del resto de células extracción de ADN PCR anidada generalmente se utiliza. Como las células que necesito son linfocitos hay que considerar que con los años el número de estos caen gradualmente con lo que se complica su identificación Inmunocromatografia comerciales también se pueden utilizar para el diagnostico, pero en este caso de Ac anti gp40. Las desventajas generales de la inmunocromatografia en general son: Falsos positivos: no diferencia vacunados de infectados (en VIF no se vacuna en Argentina), gatitos con Ac maternos Falsos negativos: si no produjo buenas cantidad de Ac, eetc. Falsos negativos: 1- En periodo agudo (Ac 2-4 sem PI) 2- Fase asintomática puede cursar con bajos Ac (algunos) 3- Fase terminal con depleción de Ac (depleción de LB) En general siempre están altos. VILEF Diagnóstico: a. Pruebas diagnósticas: En FeLV las proteínas internas son muy inmunógenas y antigénicamente idénticas para todos los subgrupos de FeLV. La proteína de la cápside vírica gag, p27, se sintetiza en gran cantidad y se encuentra tanto en el citoplasma celular como en el medio extracelular como antígeno libre. ELISA: Detecta antígeno vírico extracelular libre en plasma (proteína de la cápside vírica p27). Tiene alta sensibilidad (90%) y alta especificidad. + Un positivo por si solo no tiene por qué indicar viremia persistente. Lo que se realiza es inmunocromatografia (kit junto al de VIF, pero a diferencia de VIF que detecta Ac en VILEF detectamos antígeno esto es por que hay gatos (30%) que por alguna razón no produce Ac) IFD (Inmunofluorescencia Directa): Detecta antígeno vírico intracelular p27 en el citoplasma de neutrófilos y plaquetas de sangre y médula ósea. Los neutrofilos y las plaquetas se liberan infectados a sangre desde la médula osea invadida por el virus. Necesita sangre entera con anticoagulante y refrigerada, o bien se remite frotis de sangre entera. + Un positivo indica viremia persistente. - Falsos negativos: gato virémico con leucopenia (neutropenia y trombocitopenia) donde sólo un pequeño porcentaje de leucocitos periféricos están infectados. PCR: Sobre células mononucleares de sangre periférica y médula ósea. Real time PCR DNA que detecta y cuantifica el número de copias de Provirus (DNA vírico integrado en célula). Detecta viremia persistente (ELISA+, qPCR+) Y virus latente (ELISA -, qPCR +). Especificidad: muy alta. Necesitan un buen laboratorio Real time PCR ARN: Permite la cuantificación de virus sin necesidad de células. Se realiza sobre sangre entera, suero, plasma, saliva, heces. Demuestra viremia al detectar ARN vírico pero NO detecta latencia ya que estos gatos no producen RNA detectable en plasma, saliva o heces. Es de utilidad en colonias para detectar positivos en gatos poco manejables utilizando saliva, ya que es muy sensible. Patogenia e interpretación de resultados Se produce Infección oronasal mediante contacto con saliva, heces, leche, orina y secreción nasal. Ocurre replicación en tejido linfático local y área orofaríngea. Gatos inmunocompetentes: ABORTIVO: gracias al sistema inmune mediado por células el virus se elimina completamente. El virus en ellos nunca se disemina sistémicamente y no se detecta la infección ya que no hay antígeno. Gato no inmunocompetente: VIREMIA PRIMARIA. El virus se replica en linfocitos y monocitos y se disemina por todo el organismo: El gato se encuentra mal, con fiebre y linfadenopatía. El virus se disemina al timo, bazo, nódulos linfáticos y glándulas salivares por lo que es infeccioso. Esta fase dura entre 3 y 16 semanas y en algunas ocasiones hasta un año. Viremia primaria ELISA + IFD – RT-PCR/PCR + Tras la viremia primaria: VIREMICO TRANSITORIO o REGRESOR: El sistema inmune puede eliminar el virus antes de que éste llegue a Médula Osea. Ocurre en el 30-40% de los gatos infectados. Desarrollan respuesta inmune eficaz por neutralización con anticuerpos que le protege frente a futuras infecciones, pero no tiene una duración de por vida. Se deberán vacunar anualmente de leucemia felina para aumentar su inmunidad natural Virémico transitorio (pruebas en sangre) 1º ELISA +, RT-PCR/PCR + y tras meses del primero se hace el … 2º ELISA -, RT-PCR/PCR –, IFD – VIRÉMICOPERSISTENTE (viremia secundaria) El sistema inmune NO puede eliminar el virus, y éste llega a Médula Osea (ocurre en un 3040% de los gatos infectados). Las células hematopoyéticas producen granulocitos y plaquetas infectadas que circulan por el cuerpo. El virus se encuentra integrado en el DNA celular en forma de provirus, por lo que la división celular resulta en células hijas que también contienen virus. Esta es la causa de que se mantengan durante años en el gato tras la invasión de la médula ósea. Para eliminar la infección todas las células deberían ser detectadas y eliminadas, pero eso supondría la eliminación de todo el pool hematológico y del sistema inmune. La viremia es máxima con niveles altos de virus (1 ml. de saliva con 1 millón de virus). 1º ELISA + 2º ELISA +, IFD + (en plaquetas y granulocitos con p27 tras afectación de médula osea). RT-PCR + (sangre y médula) Tras la invasión de la médula osea: Desaparece la viremia, pero la médula persiste infectada. PORTADOR LATENTE EN MEDULA OSEA: La viremia desaparece, pero no así el virus del organismo, ya que se encuentra integrado en el DNA de algunas células de la médula ósea en forma de PROVIRUS DNA. En estos gatos no se producen copias víricas libres ya que la información del DNA no se transfiere a producción de proteínas víricas. La división de esas células producirá nuevas células con PROVIRUS pero no se producen copias víricas. Ocurre en un porcentaje bajo de gatos y cuanto más tiempo permanece la viremia 2º menos probable es que esto suceda. ELISA – (No encuentra antígenos de la cápsula) IFD – (No puede encontrar antígenos de la cápsula) RT-PCR – (sangre) PCR + (médula) No son infecciosos. Pero la Infección latente se puede reactivar ante inmunosupresión y estrés intenso como el producido durante la preñez y durante lactación donde puede aparecer viremia eliminación de virus por saliva y leche. Pero cuanto más tiempo transcurra entre infección latente y posible inmunosupresión o estrés, menos probable será la reactivación ya que se producen errores en el material genético vírico y no es posible producir proteínas víricas viables. Se cree que la latencia puede ser un método de eliminación del virus. ¿Produce sintomatología un virus latente en médula osea?. Puede originar mielosupresión o malignidad hematopoyética debido a que FeLV se puede integrar en lugares del genoma responsables de la regulación correcta de la división celular. Puede que el provirus integrado altere la función celular y contribuya a la patogénesis de la mielosupresión. OTROS TIPOS DE LATENCIA: PORTADORES LATENTES Debido a la realización cada vez más frecuente de RT-PCR, se ha observado que un 10% de las muestras de sangre resultan RT-PCR + pero ELISA -.La causa está en que un sistema inmune eficaz que consiga eliminar la viremia, no es capaz de eliminar completamente el virus de todas las células del cuerpo. GATOS DISCORDANTES: El virus no permanece en médula ósea ni en sangre, sino en otros órganos donde se replica de forma intermitente o permanece latente en vejiga, ojos, tejido mamario. Ocurre en un 5% de los gatos y explica resultados discordantes o alternancia de ELISA positivos y negativos. Puede haber madres que transmitan infección a sus hijos a través de la leche, pero que ellas resulten negativas. Pruebas en sangre: ELISA + varible (al eliminarse p27 a la circulación de forma intermitente). PCR: - HERPESVIROSIS Necropsia de animal con signos nerviosos de Hv bovino tipo 5 Tecnica Infección litica Infección latente Muestra PCR + + Tej. Nervioso fresco RT-PCR LAT + + Tej. Nervioso fresco Serologia + + Suero Histopatologia Lesión compatible - Tej. Nervioso con formol Deteccion de Ag + - Tej. Nervioso fresco. Animal con signo respiratorio sospecha de Hv- bovina 1 Tecnica Infección litica Infección latente Muestra PCR + - Secreciones RT-PCR LAT X Serologia + + Suero Histopatologia X Detección de Ag + - Secreciones