Virus
De Wikipedia, l'enciclopèdia lliure
|
?
Virus |
|
|---|---|
| Fitxer:Herpes simpex virus.jpg Virus de l'herpes simple. |
|
| Classificació científica | |
| Grups | |
Un virus (de la paraula llatina virus, toxina o verí) és una entitat biològica que per reproduir-se necessita d'una cèl·lula hoste. Cada partícula de virus o virión és un agent potencialment patogen compost per una cápside (o càpsida) de proteïnas que embolica al àcid nucleic, que pot ser ADN o ARN. La forma de la cápside pot ser senzilla, típicament de tipus helicoïdal o icosaédrica (polièdrica o gairebé esfèrica), o composta, típicament comprenent un cap i una cua. Aquesta estructura pot, al seu torn, estar envoltada pel embolcall víric, una capa lipídica amb diferents proteïnes, depenent del virus.
El cicle vital d'un virus sempre necessita de la maquinària metabòlica de la cèl·lula envaïda per poder replicar el seu material genètic, produint després moltes còpies del virus original. En aquest procés resideix la capacitat destructora dels virus, ja que poden perjudicar a la cèl·lula fins a destruir-la. Poden infectar cèl·lules eucariotes (plantes, animals, fongs o protistas) o procariotes (en aquest cas se'ls crida bacteriófagos, o simplement fagos). Alguns virus necessiten d'enzims poc usuals pel que les carreguen dins del seu embolcall com a part del seu equipatge.
Els biòlegs debaten si els virus són o no organismes vius. Alguns consideren que no estan vius, ja que no compleixen els criteris de definició de vida. Per exemple, a diferència dels organismes vius (macroscòpics o microscòpics), els virus no tenen cèl·lulas. No obstant això, sí tenen genés i evolucionen per selecció natural. Altres biòlegs els han descrit com a organismes en la vora de la vida, en el límit entre la matèria viva i la matèria inerta.
Les infeccions virals en humans i animals en general donen com resultat una resposta immune de l'organisme envaït i, sovint, malalties o fins i tot la mort. Entre els patiments s'inclouen el refredat comú, la grip, la varicel·la, el xarampió, la hepatitis B, la febre groga, la ràbia, la SIDA, etc. Moltes vegades, el virus és completament eliminat pel sistema immunològic. Els antibiòtics, destinats a combatre a les bacteris, no tenen cap efecte sobre els virus, però s'han desenvolupat medicaments antivirals per al tractament de les infeccions per virus. Les bovinas poden prevenir les infeccions virals produint immunitat durant temps perllongat.
Descobriment dels virus
Les malalties virals, com la ràbia, la febre groga i la verola, han afectat als éssers humans des de fa molts segles. Es coneixen jeroglífics que descriuen la poliomielitis en la medicina del Antic Egipte,[1] encara que en aquest llavors no es coneixia encara la causa de la malaltia. Al segle X, Al-Razi escriu el Tractat sobre la verola i el xarampió, que ofereix la primera descripció clara d'aquestes malalties.[2]
La naturalesa contagiosa de les malalties infeccioses (virals i bacterianes) és descrita per Avicena en la dècada de 1020, en la seva obra Cànon de medicina. En ella descriu la tuberculosi i les malalties de transmissió sexual i la seva propagació a través del contacte físic, aigua i sòl.[3] Sosté que les secrecions corporals es contaminen per "organismes estranys" que produeixen la infecció[4] i introdueix la pràctica de la quarentena com a mitjà per limitar la propagació de les malalties contagioses.[5] Quan la Pesta Negra (o pesta bubónica) arriba a Al-Ándalus al segle XIV, Ibn Khatima descobreix que les malalties infeccioses són causades per microorganismes que s'introdueixen en el cos humà. Un altre metge andalús del segle XIV, Ibn al-Khatib (1313-1374), escriu el tractat titulat Sobre la pesta, en el qual afirma que les malalties infeccioses es poden transmetre a través del contacte corporal i "per peces de vestir, bucs i pendents."[4] Les causes etiológicas de la tuberculosi, de la pesta bubónica i d'algunes infeccions de transmissió sexual més tard es van identificar com a bacteris.
Les primeres bovinas per prevenir les malalties virals es descobreixen al segle XVIII. En 1717, Mary Montagu, l'esposa d'un ambaixador anglès en el Imperi otomà, observa que les dones locals tenen el costum d'inocular als seus fills amb fluids presos de casos lleus de verola.[6] A la fi del segle XVIII, Edward Jenner observa i estudia a Miss Sarah Nelmes, una lletera que havia sofert la «verola de vaca» i que com a conseqüència era immune a la verola, un virus similar que afecta a les persones. Jenner desenvolupa la vacuna contra la verola sobre la base d'aquestes conclusions. Després de llargues campanyes de vacunació, la Organització Mundial de la Salut (OMS) certifica l'eradicació de la verola en 1979.
La primera referència sobre l'existència dels virus es deu al botànic rus Dimitri Ivanovski en 1892. Una mica abans, Charles Chamberland desenvolupa un filtre de porcellana amb porus prou petits per retenir als bacteris i separar-les del seu mitjà de cultiu.[7] Dimitri Ivanovski usa aquest filtre per identificar a l'agent causant de la malaltia denominada mosaic del tabac i arriba a la conclusió que ha de tractar-se d'una toxina o d'un organisme més petit que les bacteris, doncs travessa els filtres que retenen a aquestes. En passar extractes de fulles de plantes de tabac infectades a través del filtre i després utilitzar l'extracte filtrat per infectar a altres plantes, demostra que l'agent infecciós no és un bacteri. Experiments similars són realitzats per diversos altres investigadors, amb resultats similars i mostren que els virus són alguns ordres de magnitud més petits que els bacteris.
El terme virus va ser encunyat pel microbiólogo holandès Martinus Beijerinck qui, utilitzant mètodes basats en el treball d'Ivanovski, en 1897 rebutja la idea de les toxines. Comprova que l'agent causant de la malaltia del mosaic del tabac és capaç de reproduir-se, ja que manté el seu poder infecciós sense diluir-se en passar d'unes plantas a unes altres, i encunya la frase llatina "contagium vivum fluidum" (que significa "germen soluble de vida"), la primera aproximació al concepte de virus.[8] Poc després, els microbiólogos alemanys Frederick Loeffler i Paul Frosch descobreixen que la febre aftosa del bestiar és també produïda per un virus filtrable que actua com a agent infecciós. El primer virus humà identificat va ser el virus de la febre groga.
A principis del segle XX, Frederick Twort descobreix que també els bacteris poden ser infectades per virus.[9] Félix d'Herelle, que treballava independentment, mostra que un preparat viral origina àrees mortes en cultius cel·lulars realitzats sobre agar. Explicant els àrees mortes, va poder estimar el nombre original de virus en la suspensió. En la dècada dels 30, amb l'ús de filtres de grandària de porus inferior, amb les tècniques de cultiu cel·lular in vitro que permeten l'obtenció de gran quantitat d'aquests agents, amb la ultracentrifugación i finalment amb el microscopi electrònic i la difracció de rajos X, s'aconsegueix per fi visualitzar als virus. En 1935, Wendell Stanley cristal·litza el virus del mosaic del tabac i descobreix que està compost, en la seva major part, de proteïnes.[10] Poc temps després, el virus va ser separat en proteïnas i àcids nucleics.[11][12] En 1939, Max Delbrück i L'Ellis van demostrar que, en contrast amb els organismes cel·lulars, els bacteriófagos es reprodueixen en "un pas", en lloc d'exponencialment.[13]
Un problema important per als primers virólogos va ser la incapacitat de conrear virus en mitjans de cultiu estèrils, tal com es fa amb els microorganismes cel·lulars. Aquesta limitació requereix que els virólogos mèdics infectin animals vius, la qual cosa és perillós. El primer avanç es produeix en 1931, quan William Ernest Goodpasture demostra el creixement de la grip i d'altres virus en ous de gallina fertilitzats.[14] No obstant això, alguns virus no creixen en ous i era necessària una major flexibilitat tècnica per al cultiu dels virus. La solució arriba en 1949 quan John Franklin Enders, Thomas H. Weller i Frederick Chapman Robbins desenvolupen conjuntament una tècnica per reproduir el virus de la polio en cultius de cèl·lules vives d'animals.[15] Els seus mètodes s'han estès i s'apliquen al creixement de virus i d'altres agents infecciosos que no creixen en mitjans de cultiu estèril.
Característiques dels virus
Cap dels virus posseeix orgànuls i, sobretot, cap té autonomia metabòlica, per la qual cosa no són considerats cèl·lulas. El seu cicle biològic té dues fases: una extracelular, que és metabólicamente inerta, i una altra intracel·lular, que és reproductiva. Es poden agrupar les característiques definitòries dels virus entorn de tres qüestions: la seva grandària, el fet que siguin cristalizables i el fet que siguin paràsits intracel·lulars o microcelulares obligats. Aquestes tres qüestions col·loquen als virus a la frontera entre el viu i l'inert.
Grandària
Els virus són estructures extraordinàriament petites. La seva grandària oscil·la entre els 24 nm del virus de la febre aftosa als 300 nm dels poxvirus. Alguns filovirus tenen una longitud total de fins a 1400 nm; no obstant això, el diàmetre del seu cápside és de només al voltant de 80 nm. La major part dels virus no pot veure's amb el microscopi òptic, però alguns són tan grans o majors que els bacteris més petits i poden veure's sota magnificación òptica alta.
Més comunament, s'utilitzen microscopis electrònics tant d'escombratge com de transmissió per visualitzar les partícules de virus. Per augmentar el contrast entre els virus i el fons, s'utilitzen tints d'alt contrast als electrons. Es tracta de solucions de sals de metalls pesats, com el tungstè, que dispersen els electrons de les regions cobertes pel tint. Quan les partícules del virus estan recobertes pel tint (tinció positiva), els fins detalls queden enfosquits. La tinció negativa resol aquest problema entintant únicament el fons.[16]
Cristalizables
Els virus són cristalizables, com va demostrar W. Stanley en 1935. Això depèn del fet que les partícules víriques tenen formes geomètriques precises i són idèntiques entre si, la qual cosa les separa de la irregularitat característica dels organismes, les cèl·lules o els orgànuls, i les apropa a les característiques dels minerals i d'agregats de macromolècules com els ribosomes. En tenir un volum i forma idèntics, les partícules víriques tendeixen a ordenar-se en una pauta tridimensional regular, periòdica, és a dir, tendeixen a cristal·litzar.
Paràsits intracel·lulars obligats
Els virus són paràsits intracel·lulars obligats. Des dels anys trenta se sap que els virus es componen principalment de àcid nucleic i proteïnas, aquestes últimes formen la cápside, que es coneix també com a embolcall proteic. Això vol dir que necessiten un hoste (hospedante), ja que en vida lliure no sobreviuen. Se sap que alguns virus poden viure al voltant d'uns quaranta dies sense que tinguin algun hospedante en el qual reproduir-se.
També s'han trobat virus que presenten lípids, encara que aquests són presos de la cèl·lula que infecten. Fins ara tots els virus que es coneixen presenten un sol tipus d'àcid nucleic (ja sigui ADN o ARN, però no els dos), el qual pot ser d'una o de dues cadenes i pot ser segmentat. Perquè l'àcid nucleic del virus pugui replicar-se, necessita utilitzar la maquinària enzimàtica i estructural d'una cèl·lula viva i, d'altra banda, solament dins d'una cèl·lula viva tenen els virus les funcions d'autoconservación que, juntament amb la reproducció, caracteritzen als éssers vius. Aquesta condició és la causa que moltíssims virus es considerin gèrmens patògens que produeixen malalties en plantes i animals, i fins i tot en els bacteris.
Estructura dels virus
Una partícula de virus, coneguda com virión, està composta d'una molècula d'àcid nucleic (ADN o ARN) i un embolcall proteínica. Aquesta és l'estructura bàsica d'un virus, encara que alguns d'ells poden afegir a això la presència d'algun enzim, bé al costat de l'àcid nucleic, com la transcriptasa inversa dels retrovirus, bé en l'embolcall, per facilitar l'obertura d'una bretxa en la membrana de la cèl·lula hospedadora.
L'embolcall proteínica rep el nom de cápside. Està formada per unes subunidades idèntiques denominades capsòmers. Els capsòmers són proteïnes globulars que en ocasions tenen una part glicídica unida. Són codificades pel genoma viral i la seva forma serveix de base per a la distinció morfològica i antigénica.[17][18] S'autoensamblan entre si, en general requerint la presència del genoma del virus, donant a la coberta una forma geomètrica. No obstant això, els virus complexos codifiquen proteïnes que contribueixen a la construcció de la cápside.[19] Els capsòmers, al seu torn, estan composts d'unitats denominades protómeros. Les proteïnes estructuralment associades amb l'àcid nucleic es denominen nucleoproteínas, mentre que l'associació de les proteïnes de la cápside viral amb l'àcid nucleic es denomina nucleocápside.
Atenent la forma de la càpsida, es poden distingir els següents tres tipus bàsics de virus:
| Virus cilíndrics o helicoïdals | |
|
Fitxer:Tobacco mosaic virus structure.png
Esquema del Virus del mosaic del tabac (un virus helicoïdal): 1-àcid nucleic, 2-capsòmer (protómero), 3-cápside.
|
En els virus cilíndrics o helicoïdals, els capsòmers, que són d'un sol tipus, s'ajusten en una estructura helicoïdal entorn d'un eix central on es troba una hèlix simple d'àcid nucleic. Aquesta estructura es tradueix en un virión amb forma de vareta o filamentoso amb una gran diversitat, des dels molt curts i rígids fins als molt llargs i flexibles.
El material genètic, generalment ARN monocatenario i amb menys freqüència ADN monocatenario, està envoltat per l'hèlix de proteïnes a la qual s'uneix per la interacció entre la càrrega negativa de l'àcid nucleic i la positiva de la proteïna. En general, la longitud de la cápside helicoïdal està relacionada amb la longitud de l'àcid nucleic contingut en ella, i el diàmetre depèn de la grandària i disposició dels capsòmers. Un exemple ben estudiat ho constitueix el virus del mosaic del tabac. |
| Virus icosaédricos | |
|
En els virus icosaédricos, els capsòmers s'ajusten formant un icosàedre regular (és a dir, 20 cares triangulars i 12 vèrtexs), i deixant un buit central on se situa l'àcid nucleic fortament amuntegat. Alguns formen poliedres amb més cares que l'icosàedre, i alguns presenten fibres proteïques que sobresurten de la cápside. L'icosàedre és l'estructura cuasiesférica més eficient i robusta que es pot construir a partir de l'ensamblat de diverses peces. Aquesta estructura es tradueix en una aparença esfèrica dels virus quan s'observen al microscopi.
Els capsòmers poden ser pentagonals o hexagonals, i es construeixen amb diversos protómeros. Aquests s'associen a través d'una unió no covalent per tancar l'àcid nucleic, encara que en general menys íntimament que les cápsides helicoïdals. El nombre de protómeros necessari per constituir la cápside es denota pel nombre T,[20] el qual indica que es precisen 60×T proteïnes per formar la cápside. En el cas del Virus de l'hepatitis B, T=4 i es requereixen 240 proteïnes per formar la cápside. Altres exemples d'aquest tipus de virus ho constitueixen els adenovirus, que inclouen virus que produeixen malalties respiratòries, faringitis, gastroenteritis, etc. |
| Virus complexos | |
|
Fitxer:Viruscomplejo.png
Esquema d'un bacteriófago (un virus amb cápside complexa).
|
Els virus complexos, amb petites variants, responen a la següent estructura general:
Com a exemple d'aquest tipus de virus podem citar a la major part dels virus bacteriófagos (que infecten bacteris). |
Embolcall lipoproteica
Molts virus, exteriorment a la càpsida, presenten un embolcall de característiques similars a una membrana plasmática: doble capa fosfolipídica i proteïnes, moltes d'elles glicoproteïnas que projecten sortints cap a l'exterior anomenats espículas. La càpsida d'aquests virus sol ser icosaédrica, encara que també els hi ha amb càpsida helicoïdal. S'interpreta que l'embolcall lipoproteica és una resta de la membrana de la cèl·lula infectada on s'ha format el virus, ja sigui de la membrana citoplasmàtica que envolta la cèl·lula, o de les membranes internes com la membrana nuclear o el reticle endoplasmàtic. Aquesta membrana és integrada en el virus per les proteïnes codificades pel genoma viral, no obstant això els lípids i carbohidrats en si mateix no són codificats, sinó que s'obtenen de la cèl·lula hoste.
L'embolcall viral pot donar al virión alguns avantatges, com per exemple, la protecció contra certs enzims i productes químics. Pot incloure glicoproteïnes que funcionen com a molècules receptores, permetent que les cèl·lules hostes la reconeguin i s'uneixin a aquests viriones, donant lloc a la possible adsorció del virion per part de la cèl·lula. La majoria dels virus amb embolcall depenen d'aquesta per la seva infectividad. Un exemple d'aquest tipus de virus ho constitueix el de la grip.
Alguns autors denominen virus complexos a virus amb coberta lipoproteica que presenten a més diverses molècules d'àcid nucleic en el seu interior i alguns enzims, com és el cas del virus de la grip. Uns altres com els poxvirus són virus grans i complexos que tenen una inusual morfologia. El genoma viral s'associa amb les proteïnes dins d'una estructura central de disc denominat nucleoide. El nucleoide està envoltat per una membrana i dos cossos laterals de funció desconeguda. El virus té un embolcall exterior amb una gruixuda capa de proteïnes sobre la seva superfície. La partícula del virus és lleugerament pleomórfica, anant des d'ovoide a forma de maó.[21]
Genoma
Els virus presenten una enorme varietat d'estructures genòmiques i com a grup presenten més diversitat genòmica estructural que el conjunt dels éssers vius.[22]
Àcid nucleic
L'àcid nucleic és sólamente d'un tipus, ADN o ARN. Hi ha unes poques excepcions que tenen ambdós, com els citomegalovirus que contenen un nucli d'ADN amb diversos segments ARNm.[19] Amb bastant diferència, la majoria dels virus contenen ARN. Els virus que afecten a les plantes tendeixen a tenir una cadena monocatenaria d'ARN, mentre que els bacteriófagos solen tenir ADN bicatenario. Algunes espècies de virus presenten nucleòtids anormals, com hidroximetilcitosina en lloc de citosina, com una part normal del seu genoma.[19]
Així podem distingir dos tipus de virus:
Prenent en consideració el tipus de cadena de l'àcid nucleic (doble o senzilla de sentit positiu o negatiu) i la forma en què es replica el virus utilitzant la cèl·lula hoste (retrotranscrito o no), els virus poden subdividir-se encara més d'acord amb la Classificació de Baltimore.
Forma
Els genomes virals poden ser circulars, com en els poliomavirus, o lineals, com en els adenovirus. El tipus d'àcid nucleic és irrellevant per a la forma del genoma. Entre els virus ARN, el genoma se sol dividir en diverses parts separades dins del virión i es denominen segmentats. Els genomes ARN bicatenarios i alguns ARN monocatenarios són segmentats. Cada segment sovint codifica una proteïna i en general es troben junts en una cápside. No es requereix que cada segment estigui en el mateix virión perquè el conjunt de virus sigui infecciós, com es va demostrar amb el Virus del mosaic del Bromus.[19]
Cadena simple/doble
Un genoma viral, amb independència del tipus d'àcid nucleic, pot ser monocatenario o bicatenario. Alguns virus, tals com els pertanyents a Hepadnaviridae, contenen un genoma que és parcialment bicatenario i monocatenario.[22] Els virus que infecten als éssers humans inclouen ARN bicatenario (p.i. rotavirus), ARN monocatenario (p.i. virus de la grip), ADN monocatenario (p.i. parvovirus B19) i ADN bicatenario (p.i. virus de l'herpes).
Sentit
Per als virus amb ARN com a àcid nucleic, les cadenes poden ser de sentit positiu (+) o negatiu (-), depenent de si és o no complementari al ARNm viral. L'ARN viral de sentit positiu és idèntic a l'ARNm viral i, per tant, pot traduir-se immediatament en la cèl·lula hoste. L'ARN de sentit negatiu és complementari de l'ARNm i, per tant, s'ha de convertir en ARN de sentit positiu per una ARN polimerasa abans de la traducció. Per als virus amb ADN la nomenclatura és similar, de manera que les cadenes que codifiquen l'ARNm viral són complementàries a aquest (-) i les cadenes no codificadores són una còpia d'aquest (+).
Grandària del genoma
La grandària del genoma en termes de la massa de nucleòtids varia entre espècies. El genoma més petit té aproximadament una massa de 106 umas i codifica només quatre proteïnes, mentre que el major té una massa sobre 108 umas i códifica para més d'un centenar de proteïnes.[19] Els virus ARN tenen en general genomes més petits que els virus d'ADN a causa d'una major taxa d'errors quan es repliquen, la qual cosa limita en la pràctica la seva grandària. Més enllà d'aquest límit, els errors de replicació fan el virus inútil o poc competitiu. Per compensar això, els virus ARN tenen sovint genomes segmentats (dividit en segments), la qual cosa redueix la probabilitat d'error de cada molècula.[23] En contrast, els virus ADN solen tenir genomes més grans a causa de l'alta fidelitat dels enzims de replicació.[22]
Modificacions genètiques
Els virus poden experimentar canvis genètics a través de tres mecanismes:
- El genoma pot sofrir deleciones, insercions o canvis de nucleóticos en la seqüència d'ARN o ADN. La majoria d'aquestes mutacions puntuals són perjudicials para al funcionament normal del virus, unes altres són silencioses en el cas que no canviïn la proteïna que codifica el gen, mentre que unes altres poden conferir avantatges evolutius, tals com la resistència als fàrmacs antivirals.[24] Es produeix un canvi antigénico quan hi ha un canvi important en el genoma del virus.
- La recombinació genètica és el procés mitjançant el qual una cadena d'ADN primer es divideix i després s'uneix a l'extrem d'una altra molècula d'ADN diferent. Això pot ocórrer amb els fragments o regions d'un mateix virus o quan diversos virus infecten simultàniament a una única cèl·lula.[25] Estudis d'evolució viral han mostrat que això ha ocorregut freqüentment en les espècies estudiades, tant en virus ADN com ARN.[26][27]
- La redistribució de gens es produeix en els virus amb genoma segmentat. Diferents ceps d'un virus que infectin a la mateixa cèl·lula poden barrejar i combinar els seus segments donant lloc a virus completament nous.[28] Aquesta és una raó per la qual el virus de la grip canvia constantment,[29] donant lloc a una pandèmia cada vegada que es produeix una redistribució.[30][31] La redistribució de gens també es pot produir entre les diferents espècies del virus de la grip que afecten a porcs, aus o éssers humans, per exemple.
Els virus ARN són molt més propensos a mutar que els virus ADN, per les raons abans exposades. Els virus sovint existeixen com cuasiespecies o eixams de virus de la mateixa espècie però amb seqüències genòmiques lleugerament diferents. Tales cuasiespecies són l'objectiu primari de la la selecció natural.[32]
Cicle reproductiu dels virus
Els virus tenen un objectiu bàsic: produir còpies de si mateixos en gran quantitat servint-se de la maquinària que té una cèl·lula viva per als processos de transcripció, traducció i replicació. El cicle reproductiu dels virus varia considerablement entre les espècies, però sempre estan presents sis etapes bàsiques:
- Adsorció. És la unió entre la cápside viral de proteïnes i els receptors específics en la superfície cel·lular de l'hoste. La unió virus-cèl·lula és bastant específica i determina la gamma d'hostes d'un virus. Aquest mecanisme ha evolucionat a favor que els virus només infectin a cèl·lules en els quals siguin capaces de reproduir-se. Per exemple, el Virus de la immunodeficiència humana (VIH) presenta la proteïna de superfície gp120 que pot interactuar amb els receptors CD4 dels limfòcits T humans.
- Penetració. La forma en la qual el virus entra en la cèl·lula hoste varia depenent de l'espècie. La endocitosis és comuna en els virus amb o sense embolcall; en aquest cas, la partícula del virus és envoltada per la membrana plasmática de la cèl·lula, es forma una invaginació i després la vesícula s'introdueix en el citoplasma. Un altre mètode que es presenta en els virus amb embolcall es basa en la fusió de la membrana plasmática amb l'embolcall del virus. La penetració directa s'observa només en els virus sense embolcall. Finalment, alguns virus sense embolcall i els bacteriófagos són capaços d'injectar directament el genoma en la cèl·lula hoste.
- Desnudamiento. És el procés pel qual l'àcid nucleic del virus és alliberat dins de la cèl·lula. Pot ocórrer simultàniament o poc després de la penetració. En aquest últim cas, la cápside vírica és degradada pels enzims de l'hoste (o algunes vegades pels enzims que porta amb si el virus).
- Multiplicació. És la biosíntesis dels elements necessaris per a la formació de nous virus: ARNm, proteïnes i àcids nucleics. Inclou l'expressió genètica (transcripció i traducció) i la replicació del genoma. La transcripció és la síntesi d'ARN missatger (ARNm) a partir del genoma del virus. La traducció és la síntesi, en els ribosomas de l'hoste, de les proteïnes virals, tant les que componen la càpsida com les proteïnes enzimàtiques. Durant la replicació s'obtenen les còpies del genoma viral. El procés és molt variat i depèn del tipus de virus (vegeu l'apartat de Classificació de Baltimore).
- Assemblatge. En aquesta etapa es forma la cápside viral i s'associa amb el genoma viral. Després de la formació de les partícules del virus, sovint es realitza una modificació post-translacional de les proteïnes virals. En els virus com el VIH, aquesta modificació (de vegades cridada maduració), es produeix després que el virus hagi estat alliberat de la cèl·lula hoste.[33]
- Alliberament. Els virus surten de la cèl·lula hoste per lisis o per gemmació. Els virus sense embolcall s'acumulen per algun temps en la cèl·lula fins que aquesta es trenca (lisis). Els virus amb embolcall (per exemple, el VIH) solen ser alliberats per gemmació, procés durant el qual el virus adquireix el seu embolcall de fosfolípids en la qual s'insereixen les glicoproteïnas virals.
Tipus de virus
En aquest apartat considerarem tres grups de virus segons el tipus de cèl·lules que infectin, i en cada grup se citaran els exemples més destacats i les seves altres característiques definitòries.
Virus que infecten cèl·lules animals
El primer virus descrit va ser el de la febre aftosa (Loeffler i Frosch, finals del segle XIX). La majoria d'ells tenen embolcall lipoproteica:
- Entre els virus amb ARN monocatenario es poden citar els de la ràbia, el xarampió, la grip i la rubèola.
- Els retrovirus contenen ARN monocatenario i l'enzim transcriptasa inversa. En infectar la cèl·lula, transcriuen l'ARN en una molècula d'ADN bicatenario que s'uneix a l'ADN cel·lular. Pertanyen a aquest grup el virus de la SIDA i alguns virus oncogénicos.
- Entre els virus amb ADN bicatenario es pot citar el grup dels herpesvíridos com els de el herpes, i de la hepatitis.
Hi ha també virus de cèl·lules animals icosaédricos sense embolcall lipoproteica:
- El virus de la polio humana té ARN monocatenario.
- La major part dels reovirus (amb ARN bicatenario) infecten cèl·lules animals.
- Els virus que contenen ADN bicatenario solen ser poc virulents, com els adenovirus (causants de malalties respiratòries) i els papilomavirus (de berrugas).
Virus que infecten bacteris
Van ser descoberts independentment en 1915 i 1917 per Frederick Twort, bacteriólogo britànic i Felix D'Herelle a Canadà. La majoria són virus complexos i contenen ADN bicatenario; pertanyen al grup dels Caudovirales. Hi ha també bacteriófagos que no responen al tipus comú, com els Corticoviridae, icosaédricos, o els Leviviridae, amb ARN monocatenario, o els bacteriófagos amb embolcall lipoproteica.
Virus que infecten cèl·lules vegetals
Són els primers que es van descobrir (virus del mosaic del tabac, Ivanovski, 1892). La major part d'ells contenen ARN monocatenario i càpsida helicoïdal, i manquen d'embolcall lipoproteica. El virus del mosaic del tabac és un exemple. Alguns reovirus (virus amb ARN bicatenario, icosaédricos i sense embolcall lipoproteica) produeixen tumors en les ferides de les plantes. En aquest grup hi ha també virus amb ADN i càpsida icosaédrica, com el del estriat del blat de moro o el del mosaic de la coliflor.
Classificació dels virus
Els virus s'han vingut classificant atenent al tipus d'àcid nucleic que contenen, a les característiques de l'embolcall del virión, quan existeix, a la posició taxonómica dels seus hostes, a la patologia que produeixen, etc. Combinant caràcters com els enumerats, i per aquest ordre d'importància, s'han reconegut diverses desenes de grups de virus internament ben definits.
Taxonómicamente, a causa de l'absència de registre fòssil, a la seva falta d'autonomia per al desenvolupament i al seu probable caràcter polifilético, és molt difícil aplicar-los de forma consistent els criteris de classificació i nomenclatura que serveixen tan bé per a la classificació dels organismes cel·lulars, o veritables organismes.[34][35] Els virus no encaixen fàcilment en qualsevol dels àmbits de la classificació biològica, i la classificació comença en el rang de família o ordre. No totes les famílies són actualment classificades en ordres, ni tots els gèneres són classificats en famílies. No obstant això, s'ha suggerit el nom de domini Acytota (acelular), la qual cosa posaria als virus a l'una amb els dominis de éssers vius: Bacteri, Archaea i Eukarya.
L'esforç per aconseguir una necessària classificació natural, ha produït diferents resultats, dels quals considerem aquí dos, la classificació de Baltimore i la del International Committee for Taxonomy of Viruses (ICTV).
Classificació de Baltimore
La classificació de Baltimore[36][38][39] distribueix els virus en set grups fonamentals en funció de la base química del genoma i en el mecanisme de producció de ARNm. Tots els virus han de generar cadenes positives d'ARN a partir dels seus genomes per produir proteïnes i replicar-se a si mateixos, però s'utilitzen diferents mecanismes en cadascun dels set grups:
- Grup I: Virus ADN bicatenario (o Virus dsDNA).
- Els virus d'ADN de cadena doble entren en la cèl·lula (independentment del mecanisme d'infecció) i les ARN polimerasas no distingeixen el genoma cel·lular del genoma víric, formen ARNm, que es tradueix en els ribosomas i dóna lloc a les proteïnes de la càpsida, i de vegades a enzims replicativos. Són els virus més simples i com a exemple podem citar als fagos de la seriï T parell, que van anar els primers que es van descobrir.
-
Síntesi de proteïnes: dsDNA → mRNA → proteïnes Replicació del genoma: dsDNA → dsDNA
- Grup II: Virus ADN monocatenario (o Virus ssDNA).
- El seu material genètic és ADN d'una cadena de caràcter positiu. Ja que és de polaritat positiva, necessita una cadena negativa per poder transcriure; així, en entrar a la cèl·lula l'ADN polimerasa (enzim de reparació o allargament) fa un ADN bicatenario que serveix per sintetitzar (a partir del bri negatiu) un ARNm que porta la informació necessària per fabricar capsòmers i enzims replicativos.
-
Síntesi de proteïnes: ssDNA → dsDNA → mRNA → proteïnes Replicació del genoma: ssDNA → dsDNA → ssDNA
- Grup III: Virus ARN bicatenario (o Virus dsRNA).
- Els virus d'ARN bicatenario porten com a part del virión una transcriptasa viral que és una ARN polimerasa depenent de l'ARN que utilitza para, a partir del bri negatiu de l'ARN bicatenario, fabricar l'ARNm. A més de ser un enzim és una proteïna estructural, ja que forma part de la càpsida, per això només es replica si a la cèl·lula entra la càpsida al costat del genoma víric.
-
Síntesi de proteïnes: dsRNA → mRNA → proteïnes Replicació del genoma: dsRNA → (+)ssRNA → dsRNA
- Grup IV: Virus ARN monocatenario positiu (o Virus (+)ssRNA).
- Són virus d'ARN monocatenario el genoma del qual té naturalesa d'ARNm. Són virus simples.
-
Síntesi de proteïnes: (+)ssRNA (=mRNA) → proteïnes Replicació del genoma: (+)ssRNA → (-)ssRNA → (+)ssRNA
- Grup V: Virus ARN monocatenario negatiu (o Virus (-)ssRNA).
- Són virus d'ARN monocatenario amb polaritat d'antimensajero. Posseeixen una ARN polimerasa depenent d'ARN d'una cadena. Així, dins de la cèl·lula infectada formen l'ARN complementari al seu genoma i que actua d'ARNm.
-
Síntesi de proteïnes: (-)ssRNA → mRNA → proteïnes Replicació del genoma: (-)ssRNA → (+)ssRNA → (-)ssRNA
- Grup VI: Virus ARN monocatenario retrotranscrito (o Virus ssRNA-RT).
- Són virus d'ARN el genoma del qual podria actuar com a missatger però “in vivo” no ho fa. Posseeixen una transcriptasa inversa que d'un genoma ARN transcriu una molècula d'ADN, primer d'una cadena i després de dues. Posteriorment i usant els enzims cel·lulars s'elabora un missatger. Aquests virus són capaços d'aconseguir el nucli de les cèl·lules i inserir-se en els cromosomes de les cèl·lules que infecten: són els retrovirus.
-
Síntesi de proteïnes: (+)ssRNA → RNA/DNA → dsDNA → mRNA → proteïnes Replicació del genoma: (+)ssRNA → RNA/DNA → dsDNA → (+)ssRNA
- Grup VII: Virus ADN bicatenario retrotranscrito (o Virus dsDNA-RT).
- És el grup més recentment descobert i descrit. Té un genoma d'ADN bicatenario que s'expressa formant un missatger, que es tradueix com el grup I. No obstant això, en el moment de l'encapsidación, és el missatger el que s'encapsida. Aquest, per retrotranscripción a partir d'una transcriptasa inversa, a l'interior del virión, forma de nou una molècula d'ADN, primer mico i després bicatenaria, que es converteix en el genoma del virus. Són exemples clars d'aquestes rareses, les famílies Hepadnaviridae i Caulimoviridae.
-
Síntesi de proteïnes: dsDNA → mRNA → proteïnes Replicació del genoma: dsDNA → (+)ssRNA → RNA/DNA → dsDNA
Classificació de l'ICTV
L'ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses) intenta aconseguir una classificació universal que pugui funcionar com el necessari estàndard de classificació dels virus, regulant la descripció formal dels nous ceps i ordenant la seva ubicació dins de l'esquema classificatori.[40] Intenta que les regles de nomenclatura i classificació s'assemblin el més possible a l'estàndard tradicional de la classificació dels organismes utilitzant algunes de les seves categories, sufixos que indiquen el rang taxonómico i aplicant cursiva als noms dels taxons:
Els noms dels taxons de categoria superior s'escriuen en cursiva, com en el Codi Internacional de Nomenclatura Botànica (però no en el Zoològic). Els noms d'espècie segueixen una regla sistemàtica, nomenant-se en la llengua vernacla amb el nom de la malaltia i la paraula que significa virus. Per exemple, virus de la immunodeficiència humana (VIH). El reconeixement d'ordres s'ha produït tardanament i s'usen amb parsimònia, havent-se designat fins ara només cinc, de manera que la majoria de les 80 famílies encara no han estat adscrites a cap. La llista de l'ICTV conté uns 5.000 tipus de virus, agrupats en unes 2.000 espècies.[41][42][43]
Virus i vida
Els virus han estat descrits com "organismes en la vora de la vida".[34] En general, es considera que no estan vius, encara que no hi ha un acord unànime. Els virus s'assemblen a altres organismes en què posseeixen gens i poden evolucionar per selecció natural.[44][45] Es poden reproduir mitjançant la creació de múltiples còpies de si mateixos a través d'autoensamblaje. No obstant això, els virus no tenen una estructura cel·lular, considerada generalment com la unitat bàsica de la vida. A més, encara que es reprodueixen, no tenen metabolisme i requereixen d'una cèl·lula hoste per replicar-se i sintetitzar nous virus. No obstant això, algunes espècies bacterianes, com Rickettsia i Chlamydia, es consideren organismes vius a pesar que no són capaços de reproduir-se fora d'una cèl·lula hoste.
Un possible criteri és considerar éssers vius a aquells que usen la divisió cel·lular per reproduir-se, en comparació dels virus que s'ensamblen espontàniament. Això estableix l'analogia entre l'autoesamblado viral dins de les cèl·lules hoste i el creixement autònom dels cristallés. No obstant això, l'autoensamblado dels virus té implicacions per a l'estudi de l'origen de la vida, ja que dóna credibilitat a la hipòtesi que la vida podria haver començat mitjançant l'autoensamblado de les molècules orgàniques.[46]
Si es considera que els virus estan vius, la qüestió es podria ampliar per discutir si les partícules infeccioses més petites, com els viroides i priones, estan vives.
Origen dels virus
Els virus no fossilitzen i a més, per desgràcia, la majoria dels virus que han estat conservats i emmagatzemats en els laboratoris compten amb menys de 90 anys d'antiguitat.[47][48] Per tant, per determinar l'origen i evolució dels virus han d'emprar-se tècniques de biologia molecular.[49] Aquestes tècniques es basen en l'estudi de les seqüències d'ARN i ADN, així com de les relacions entre els virus i els seus hosteés a través del mecanisme de la coevolución. Fins a la data aquestes anàlisis no pogut determinar quin de les possibles hipòtesis d'origen és la correcta. A més, sembla poc probable que tots els virus coneguts actualment tinguin un ancestre comú, sinó que més aviat, probablement diferents famílies de virus hagin sorgit independentment al llarg del temps per un o més mecanismes.[50]
En primer lloc, la posició dels virus com a frontera entre el viu i l'inert planteja als científics dos possibles alternatives:
- Els virus serien els primers éssers, en la història de l'evolució de l'inerta al viu, que van aconseguir reunir amb eficàcia les funcions de replicació, transcripció i traducció. Serien, doncs, els organismes menys evolucionats.[51]
- El fet que els virus solament puguin realitzar aquestes tres funcions vitals a l'interior de cèl·lules vives, porta a pensar que els virus no van poder existir abans que apareguessin les primeres cèl·lules, per molt simples que aquestes anessin.
La segona d'aquestes alternatives és actualment la més acceptada. El descobriment d'altres formes acelulares més senzilles (viroides, virus satèl·lit, plásmidos, transposones, priones, etc) ens ajuda a comprendre millor la naturalesa i significat biològic dels virus, però ens manté en el dubte del seu origen. Existeixen actualment tres hipòtesis principals que intenten explicar l'origen dels virus:[47][48]
Hipòtesi de coevolución
Els virus podrien haver sorgit al mateix temps que van aparèixer les primeres cèl·lules sobre la terra i derivarien de les primitives molècules de proteïnes i àcids nucleics. La càpsida dels virus seria un assoliment evolutiu pel qual el material genètic es veuria protegit en el seu desplaçament d'una cèl·lula altra, i garantiria l'èxit de la infecció.
Hipòtesi de l'origen cel·lular
Alguns virus poden haver evolucionat a partir de fragments d'ADN o ARN que "van escapar" dels gens d'un organisme major.[50][48] Els virus ADN podrien procedir de plásmidos (cadenes d'ADN nu que poden moure's entre cèl·lules) o transposones (cadenes d'ADN que es mouen entre diferents posicions dins dels gens de la cèl·lula.[47] Plásmidos i transposones són exemples dels anomenats elements genètics mòbils.
Els viroides són molècules d'ARN que no estan classificats com a virus ja que manquen d'una capa de proteïnes. No obstant això, tenen característiques que són comunes a diversos virus i sovint són denominats agents subvirales.[50] Els viroides són importants patògens de plantes[47] i en utilitzar la maquinària de l'hoste per a la seva replicació no codifiquen proteïnes.[52] El virus de la hepatitis D dels éssers humans té un genoma ARN similar als viroides, però té una càpsida de proteïnes procedent de de el virus de la hepatitis B. Això és, és un virus defectuós que no pot replicar-se sense l'ajuda del virus de l'hepatitis B.[47]
Igual que en la hipòtesi anterior, la càpsida dels virus seria un assoliment evolutiu pel qual el material genètic es veuria protegit en el seu desplaçament d'una cèl·lula altra. No obstant això, també va poder donar-se el procés invers: una pèrdua de la càpsida reduiria a les unitats autònomes de replicació-transcripció-traducció a la condició de plásmido o viroide.
Hipòtesi regressiva
Els virus poden haver estat alguna vegada petites cèl·lules que parasitaban a cèl·lules més grans. Amb el temps, els components no requerits per al seu estil de vida parasitaria es van perdre en un procés de simplificació conegut com a evolució regressiva. Els bacteris Rickettsia i Chlamydia són cèl·lules vives que, igual que els virus, només es poden reproduir dins d'una cèl·lula hoste. L'estil de vida parasitaria d'aquests organismes els ha ocasionat una pèrdua de gens que en el passat els haurien permès sobreviure fora de la cèl·lula hoste. Aquests exemples presten credibilitat a la hipòtesi de la simplificació.[50][48] Els virus amb genomes més grans, com els poxvirus poden haver seguit aquest camí.
Els virus i les malalties
Exemples comuns de malalties humanes causades per virus inclouen el refredat comú, grip, varicel·la, xarampió, galteres i rubèola. Entre les malalties greus causades per virus estan el ébola, SIDA, grip aviari i SARS. Altres malalties són poliomielitis, hepatitis B, hepatitis C, febre groga, dengue, verola (eradicada), etc. Algunes malalties es troben sota investigació per determinar si tenen un virus com a agent causal, per exemple, el Herpesvirus humà tipus 6 (HHV6) podria estar relacionat amb malalties neurològiques tals com la esclerosi múltiple i la síndrome de fatiga crònica. També s'investiga si el Virus de Borna, causant de malalties neurològiques en cavalls, pogués ser responsable de malalties psiquiàtriques en els éssers humans.[53]
La capacitat relativa dels virus per causar malalties es descriu en termes de virulència. Els virus produeixen la malaltia en l'hoste a través de diferents mecanismes que depenen en gran mesura de l'espècie de virus. Els mecanismes a nivell cel·lular inclouen principalment la lisis i la posterior mort de la cèl·lula. En els organismes pluricelularés, si suficients cèl·lules moren, tot l'organisme començarà a veure's afectat. Els virus poden també existir dins d'un organisme relativament sense efectes. A això se li crida estat latent[54] i és una característica dels herpesvirus incloent el Virus de l'herpes simple, causant del herpes labial, el Virus d'Epstein-Barr, que causa la febre glandular, i el virus varicel·la-zóster, que causa la varicel·la. El virus de la varicel·la, una vegada superada la malaltia, torna en etapes posteriors de la vida com a herpes zóster.
Alguns virus poden causar infeccions cròniques, en les quals el virus segueix replicant-se en el cos, malgrat els mecanismes de defensa de l'hoste.[55] Això és comuna en les infeccions de hepatitis B i hepatitis C. Les persones infectades crònicament amb el virus de l'hepatitis B serveixen com reservorios del virus (són els portadors). Quan hi ha una alta proporció de portadors en una població, es diu que la malaltia és endèmica.[56]
Epidemiologia
La epidemiologia viral és la branca de la ciència mèdica s'ocupa de l'estudi de la transmissió i el control de les infeccions virals en els éssers humans. La transmissió dels virus pot ser vertical, és a dir de mare a fill, o horitzontal, d'una persona a una altra. Exemples de transmissió vertical inclouen la hepatitis B i el VIH; quan el bebè neix ja està infectat pel virus.[57] Un altre exemple menys freqüent és la varicel·la-zóster, que encara que causa infeccions relativament lleus en els éssers humans, pot ser fatal per al fetus i els nounats.[58]
La transmissió horitzontal és el mecanisme de propagació més comuna dels virus en les poblacions. La transmissió pot realitzar-se a través de l'intercanvi de sang o per activitat sexual (per exemple, VIH, hepatitis B i hepatitis C), per via bucal mitjançant l'intercanvi de saliva (per exemple, el Virus d'Epstein-Barr), per aliments o aigua contaminats (per exemple, Norovirus), per respiració dels virus a través de aerosolés (per exemple, el virus de la grip) o per insectes vectors com a mosquits (per exemple, el dengue). La taxa o velocitat de transmissió de les infeccions virals depèn de factors que inclouen la densitat de població, el nombre d'individus susceptibles (és a dir, aquells que no són immunes), la qualitat de l'atenció mèdica i les condicions climàtiques.[59]
Epidèmies i pandèmies
Les poblacions natives americanes van ser devastades per les malalties contagioses, especialment la verola, portada a Amèrica pels colonitzadors europeus. No és clar quants americans natius van ser morts per les malalties després de l'arribada de Cristobal Colón a les Américas, però ha estat estimat en prop del 70% de la població indígena. El dany causat per aquesta malaltia va ajudar significativament als europeus per conquistar i desplaçar a la població nativa. [60][61][62][63][64][65][66]
Grip espanyola
La pandèmia de grip de 1918, comunament coneguda com a grip espanyola, va ser una pandèmia de grip de categoria 5 causada per un inusualment sever i mortal Virus de la grip A. Les víctimes sovint eren adults joves sans, en contrast amb la majoria dels brots de grip, que afecten principalment a nens, ancians, o pacients afeblits.
La «grip espanyola» va durar des de 1918 a 1919. Les estimacions clàssiques consideren uns 40-50 milions de morts,[67] mentre que les més recents suggereixen que poden haver mort fins a 100 milions de persones, o el 5% de la població mundial de 1918.[68]
SIDA
La majoria dels investigadors creu que el VIH es va originar en el Àfrica subsahariana durant el segle XX.[69] La SIDA és ara una pandèmia, amb una xifra benvolguda de 38,6 milions de persones infectades actualment per la malaltia a tot el món.[70] El Programa Conjunt de les Nacions Unides sobre el VIH/SIDA (ONUSIDA) i la Organització Mundial de la Salut (OMS) estimen que la SIDA ha matat a més de 25 milions de persones des que es va reconèixer per primera vegada el 5 de juny de 1981, convertint-se en una de les epidèmias més destructives de la història.[71]
Ébola
Diversos virus patògens altament letals són membres de la família Filoviridae. Aquests són virus filamentosos que causen febre hemorrágica viral i inclouen el Virus Ébola i el Virus de Marburgo. El virus de Marburgo va atreure l'atenció de la premsa a l'abril de 2005 per un brot a Angola. El brot va començar a l'octubre de 2004 i va continuar en 2005 i va ser la pitjor epidèmia de qualsevol tipus de febre hemorrágica viral.[72]
Virus i càncer
Els virus són una causa de càncer en els éssers humans i altres espècies. Els principals virus associats amb càncers humans són els virus del papil·loma humà, hepatitis B, hepatitis C, Virus d'Epstein-Barr i el Virus linfotrópico T humà.
Els virus de l'hepatitis, entre ells, hepatitis B i hepatitis C, pot induir una infecció viral crònica que provoca càncer de fetge.[73][74] La infecció per virus linfotrópico T humà pot conduir a la paraparesia espástica tropical i la leucèmia de cèl·lules T en adults.[75] Els virus del papil·loma humàs són una causa del càncer de coll uterí, pell, anus i penis.[76] En la família Herpesviridae, el Virus herpes humà 8 (VHH-8) causa el sarcoma de Kaposi i el limfoma de cavitat corporal, i el virus d'Epstein-Barr causa limfoma de Burkitt, limfoma d'Hodgkin, trastorn linfoproliferativo i carcinoma nasofaríngeo.[77]
Diagnòstic en el laboratori
Les infecciónes virals són confirmades en el laboratori per diversos mètodes que inclouen:
- Creixement del virus en un cultiu cel·lular a partir d'una mostra presa del pacient.
- Detecció d'anticossos IgM específics del virus en la sang (vegeu més endavant).
- Detecció d'antígens del virus per ELISA en els teixits i fluïts.
- Detecció de l'ADN i ARN viral per PCR.
- Observació de partícules virals per microscopía electrònica.
Prevenció i tractament
ja que els virus utilitzen la maquinària d'una cèl·lula hoste per reproduir-se i residir dins d'elles, són difícils d'eliminar sense matar a la cèl·lula hoste. Els enfocaments mèdics més eficaços per combatre les malalties virals són les bovinas que proporcionen resistència a la infecció, i els medicaments antiviralés que tracten els símptomes de les infeccions virals.
Resposta immune de l'hoste
La primera línia de defensa de l'organisme contra els virus és el sistema immunitari innat. Estigui inclou les cèl·lules i altres mecanismes que defensen a l'organisme de la infecció d'una forma no específica. Això significa que les cèl·lules del sistema innat reconeixen i responen als agents patògens d'una manera genèrica, però, a diferència del sistema immune adaptatiu, no confereixen protecció de llarga durada o immunitat.[78]
El ARN interferente és una important defensa innata contra els virus.[79] Molts virus tenen una estratègia de replicació que implica ARN bicatenario (dsRNA). Quan tals virus infecten a una cèl·lula i alliberen la seva molècula o molècules d'ARN, immediatament una proteïna complexa denominada dicer s'uneix a l'ARN i ho talla en trossos més petits. Una via bioquímica denominada complex RISC s'activa i degrada el ARNm viral. Els rotavirus eviten aquest mecanisme no despullant-se completament dins de la cèl·lula. El dsRNA genómico continua protegit a l'interior del nucli del virión i s'alliberen els nous ARNm produïts a través dels porus de la cápside.[80][81]
Quan el sistema immunitari adaptatiu d'un vertebrat troba un virus, produeix anticòss específics que s'uneixen al virus i ho fan no infecciós, la qual cosa es denomina immunitat humoral. Dos tipus d'anticossos són importants. El primer es denomina IgM i és altament eficaç per neutralitzar els virus, però només és produït per les cèl·lules del sistema immune durant unes poques setmanes. El segon, denominat IgG, es produeix indefinidament. La presència de IgM en la sang de l'hoste s'utilitza per determinar una infecció aguda, mentre que el IgG indica una infecció en el passat.[82] Els dos tipus d'anticossos s'analitzen quan es duen a terme les proves de immunitat.[83]
Una segona línia de defensa dels vertebrats enfront dels virus es denomina immunitat cel·lular i consisteix en les cèl·lules immunitàries conegudes com a limfòcits T. Les cèl·lules de l'organisme constantment mostren curts fragments de les seves proteïnes en la superfície cel·lular. Si un limfòcit T reconeix en una cèl·lula un fragment sospitós de ser viral, destrueix aquesta cèl·lula i a continuació es produeix una proliferació dels limfòcits T específics per a aquest virus. Els macròfags són les cèl·lules especialistes en la presentació antigénica.[84][85] La producció de interferón és un important mecanisme que intervé també en la defensa.[86]
No totes les infeccions per virus produeixen d'aquesta manera una resposta immune protectora. El VIH evadeix al sistema immunològic pel canvi constant de la seqüència d'aminoàcids de les proteïnes en la superfície del virión. Aquests persistents virus eludeixen el control mitjançant el segrest i bloqueig de la presentació antigénica, resistència a les citoquinas, evasió a les activitats dels lifocitos T, inactivación de la apoptosis, i el canvi antigénico.[87] Altres virus, denominats "virus neurotróficos", es propagagan en el sistema neural, on el sistema immunològic pot ser incapaç d'arribar a ells.
Vacunes
La vacunació és una forma barata i eficaç per a la prevenció de les infeccions causades pels virus. Les vacunes s'han utilitzat per prevenir les malalties virals des de molt abans al descobriment dels virus. El seu ús ha donat lloc a una dramàtica disminució de la morbiditat (malaltia) i mortalitat (mort) associada a infeccions virals com poliomielitis, xarampió, galteres i rubèola.[88] La verola ha estat eradicada.[89] En l'actualitat es disposa de vacunes per prevenir més de tretze infeccions virals en els éssers humans,[90] i algunes més s'utilitzen per prevenir infeccions virals en animals.[91]
Les bovines poden consistir en virus vius atenuats o en virus morts, o en només les proteïnes virals (antigens).[92] Les vacunes vives contenen formes afeblides del virus que causa la malaltia. Les vacunes vives poden ser perilloses quan s'administren a les persones inmunodeficientes, ja que en aquestes persones fins i tot el virus afeblit pot causar la malaltia original.[93] No obstant això, la vacuna contra el virus de la febre groga, obtinguda d'un cep atenuat denominat 17D, és possiblement una de les vacunes més segures i eficaces fabricades.
La biotecnologia i les tècniques d'enginyeria genètica s'utilitzen per produir vacunes de subunidades. Aquestes vacunes usen només la cápside de proteïnes del virus. La vacuna de l'hepatitis B és un exemple d'aquest tipus de vacuna.[94]Les vacunes de subunidades són segures per a pacients inmunodeficientes, ja que no poden causar la malaltia.[95]
Medicaments antivirals
Durant els últims vint anys, el desenvolupament de fàrmacs antiviralés ha augmentat ràpidament, impulsat per l'epidèmia de la SIDA. Els medicaments antivirals són sovint «anàlegs de nucleòsids» (falsos nucleòsids, els blocs de construcció dels àcids nucleics) que els virus incorporen als seus genomas durant la replicació. El cicle de vida del virus llavors es deté a causa que les noves cadenes d'ADN síntetizadas són defectuoses. Això es deu al fet que els anàlegs manquen dels grups hidroxilos que al costat dels àtoms de fòsfor formen els enllaços de la forta "columna vertebral" de la molècula d'ADN. A això se li denomina interrupció de la cadena d'ADN.[96] Exemples d'anàlegs de nucleòsids són el aciclovir per tractar el virus de l'herpes i lamivudina per a les infeccions de VIH i hepatitis B. Aciclovir és un dels fàrmacs antivirals més antics i freqüentment prescrits.[97]
La hepatitis C és causada per un virus ARN. En el 80% de les persones infectades, la malaltia és crònica i sense tractament continuen sent infeccioses per a la resta de les seves vides. No obstant això, ara existeix un tractament efectiu amb el fàrmac ribavirina, un anàleg de nucleòsid, en combinació amb interferón.[98] Actualment s'està desenvolupant una estratègia similar amb lamivudina per al tractament dels portadors crònics d'hepatitis B.[99]
Altres fàrmacs antivirals en ús tenen com a objectiu diferents etapes del cicle replicativo viral. El VIH depèn d'un enzim proteolítica denominada proteasa VIH-1 per ser plenament infecciós. Existeix una classe de medicaments denominats inhibidors de la proteasa que han estat dissenyats per inactivar aquest enzim.
Aplicacions
Ciències de la vida i medicina
Els virus són importants per a l'estudi de la biologia cel·lular i molecular ja que constitueixen sistemes simples que poden utilitzar-se per investigar o manipular les funcions de les cèl·lules. Per exemple, els virus han estat útils en l'estudi dels mecanismes bàsics de la genètica molecular, tals com la replicació d'ADN, la transcripció, el processament d'ARN, la traducció genètica, el transport de proteïnes i la immunologia.
Els genetistes solen utilitzar virus com a vectors per introduir gens en les cèl·lules que estan estudiant. Això és útil per estudiar l'efecte d'un nou gen o forçar a la cèl·lula perquè produeixi substàncies estranyes. De manera similar, la viroterapia utilitza virus com a vectors per al tractament de diverses malalties, ja que els virus poden dirigir-se específicament a certes cèl·lules. Això és prometedor per al tractament del càncer i en la teràpia gènica. A més, els científics d'Europa Oriental han estat utilitzant la teràpia fágica com a alternativa als antibiòtics durant algun temps, enfocament l'interès del qual és cada vegada major a causa de l'alt nivell de resistència als antibiòtics que presenten actualment alguns bacteris patògens.[100]
D'altra banda, els virus Granulovirus (GV) i Nucleopolyhedrovirus (VPN) poden ser utilitzats com a insecticidas biològics (p. ex. Granulovirus de Cydia pomonella).
Els virus en la ciència de materials i la nanotecnologia
Des d'un punt de vista pràctic, els virus poden ser considerats com nanopartículas orgàniques.[101] En aquest sentit, la seva superfície porta instruments específics dissenyats per creuar les barreres de les cèl·lules hoste. ja que la grandària i forma dels virus i el nombre i naturalesa dels grups funcionals en la seva superfície estan exactament definits, poden ser utilitzats en la ciència dels materials com a eines basi per realitzar modificacions en superfícies lligades covalentemente. Una característica addicional dels virus és que poden adaptar-se mitjançant evolució dirigida. En l'actualitat s'està fent ús d'estàs característiques per augmentar el rang d'aplicacions dels virus, més enllà de la biologia i la medicina.
Per exemple, els virus s'estan utilitzant en nanotecnologia per a l'organització de materials, a causa de la seva grandària, forma i estructura química ben definides.[102] Un exemple recent és l'ús de les partícules del Virus del mosaic del caupí (CPMV) per a la fabricació de micromatrices d'amplificació de senyals en sensors, dut a terme en el Laboratori d'Investigació Naval a Washington, DC. En aquesta aplicació, les partícules virals van separar els tintis fluorescents utilitzats per a la senyalització, amb la finalitat de prevenir la formació de dímers no fluorescents que actuen com a absorbents.[103] El CPMV també s'ha utilitzat per fabricar plaques en nanoescala per a l'electrònica molecular.[104] Una aplicació similar és l'ús de virus modificats genèticament per a la creació de cables metàl·lics en nanoescala, realitzat en el Institut de Tecnologia de Massachusetts (MIT).[105] L'equip del MIT va ser capaç d'utilitzar el virus per crear una bateria amb una densitat d'energia de fins a tres vegades superior a les actuals. Usos potencials d'aquesta tecnologia inclouen la fabricació de cristalls líquids, cèl·lules solars, piles de combustible i altres tipus de components electrònics.
Guerra biològica
ja que els virus tenen la capacitat de causar epidèmies devastadores podrien ser utilitzats com a armes biològiques. El temor està justificat per l'èxit en la recreació del virus de la grip de 1918 en el laboratori.[106] El virus de la verola va devastar en el passat nombroses societats humanes. La malaltia va ser eradicada, però el virus es conserva en diversos laboratoris i podria ser utilitzat com a arma biològica. La vacuna contra la verola va deixar d'administrar-se després de l'eradicació de la malaltia, per la qual cosa la població mundial actualment no presenta gairebé cap resistència al virus. En cas que el virus fos alliberat, produiria una elevada mortalitat abans que l'epidèmia pogués ser controlada.[107][108]
Exemples de virus
La següent taula recull alguns virus que causen malalties en els éssers humans.
Galeria
 Els adenovirus (Mastadenovirus) causen malaltia respiratòria, granellada, gastroenteritis, cistitis, conjuntivitis, etc. |
 El Virus de Norwalk (Calicivirus) sovint és causa de gastroenteritis en creuers i hospitals. |
 Els Coronavirus són virus amb un halo o "corona" que afecten principalment a nens, ancians i pacients inmunocomprometidos. |
 El Virus Ébola (Filovirus) té forma filamentosa i produeix febre hemorrágica viral. |
 Morbillivirus (secció). Aquest virus causa xarampió. |
 Virus sincicial respiratori (Pneumovirus), que causa infecció del tracte respiratori. |
 El Parvovirus B19 (Erythrovirus) causa eritema infecciosa.. |
_EM.jpg) Papillomavirus, que infecta la pell, mucosas, etc. |
 Orthomyxoviridae, els virus de la grip. |
 Virus de l'herpes simple (Simplexvirus). |
 Poliovirus, causant de la polio. |
 VIH (Lentivirus), el virus causant de la SIDA. |
Referències
Vegeu també
- Annex:Virus, Annex:Tipus de virus i Annex:Virus importants en el clínic
- Bacteri, plásmido, prión, provirus, viroide, nanobio.
- Cicle reproductiu dels virus
- Virus i càncer
- Virus satèl·lit
- Grip aviari
- Grip porcina
Enllaços externs
Wikiespecies té un article sobre Virus.
- Fitxer:Wiktionary-logo-és.png Wikcionario té definicions per virus.
Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Virus.
arz:فيروسdóna:Virus (biologi)aneu:Viruspnb:وائرسel seu:Virusvaig veure:Virusjo:Èràn
-
This page is based in an article from Wikipedia (please colaborate or donate).
Reutilization of the present article (modified or copied) is encouraged with the only conditions of adding a link to this page and to keep the same license.