Ciclo de retrovirus | Aspectos importantes del ciclo de vida de los retrovirus con 10 preguntas frecuentes

Contenido

Retrovirus

La retrovirus son la clase de virus que tienen ARN como su genoma y pueden insertar su genoma en el ADN del huésped, este paso es crucial para el ciclo de vida de un retrovirus o el ciclo de retrovirus de ahí que cambie el genoma de la célula huésped. Después de ingresar al citoplasma del hospedador, el retrovirus sintetiza ADNc a partir del ARN genómico usando su enzima la transcriptasa inversa. Este proceso es inusual e inverso al proceso de transcripción normal, por lo tanto transcripción inversa. El virus se conoce como retrovirus (retro significa "al revés"). El ADNc formado en el proceso de transcripción inversa se integra en el genoma de la célula huésped con una enzima conocida como integrasa.

Después de este paso, el ADN retroviral se conoce como provirus. El provirus ahora es parte del genoma de la célula huésped. Sufre replicación, transcripción y traducción y el ADN de la célula huésped. El provirus es capaz de producir y ensamblar nuevas copias del virus siguiendo el ciclo del retrovirus.

Los retrovirus se clasifican en tres subfamilias:

  • Oncoretrovirus: estos son los virus oncogénicos que causan varios tipos de cánceres.
  • Lentivirus se conocen comúnmente como retrovirus lentos que causan inmunodeficiencias en varios organismos.
  • Espumavirus también se conocen como virus espumosos y no causan enfermedades.

Algunas enfermedades graves causadas por retrovirus en humanos y otros animales incluyen:

  • El cáncer en el ratón es causado por el virus de la leucemia murina (MLV)
  • Varias enfermedades en humanos son causadas por virus linfotrópicos T humanos (HTLV)
  • El síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) es causado por el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH)

Provirus

Es un genoma viral integrado en el ADN de la célula huésped. Al igual que en el caso de los bacteriófagos, los provirus se denominan con frecuencia profagos. Pero, la ligera diferencia entre el provirus y el profago es que incluso si la célula huésped está en condición de estrés, un provirus no se desprende (escinde) del genoma del huésped, a diferencia de un profago. 

Un provirus puede existir en el estado de un elemento viral endógeno inactivo o puede experimentar replicación. Los elementos virales endógenos inactivos no se replican hasta que comienza el proceso de replicación del genoma de la célula huésped. Todas las células hijas del huésped infectado contendrán entonces el provirus. El estado inactivo podría durar muchas generaciones de la célula huésped. El retrovirus endógeno siempre permanece en estado provirus. Este proceso de multiplicación de virus se conoce como reproducción lisogénica.

La integración del genoma viral en el ADN de la célula huésped generalmente da como resultado una infección productiva o latente.

Infección productiva: el provirus comienza a transcribir ARNm para producir nuevas copias del virus al secuestrar la maquinaria celular del huésped. Un aumento en las copias del virus dentro de la célula huésped da como resultado la lisis de su membrana celular. Las partículas de virus se liberan después de la lisis de la célula huésped. Pueden infectar a las demás células vecinas del organismo huésped.

Infección latente: el provirus permanece transcripcionalmente silencioso la mayor parte del tiempo. Pero, el provirus se vuelve transcripcionalmente activo con el cambio en las condiciones ambientales y de salud del huésped. El cambio da como resultado el cambio de infección latente a productiva.

Casi el 8% del genoma humano comprende provirus y retrovirus endógenos heredados. Varios virus procarióticos también integran el genoma en su célula huésped procariótica como los virus eucarióticos. Los provirus procariotas generalmente se replican cuando se replica todo el cromosoma circular.

Retrovirus contra provirus

Las diferencias clave entre provirus y retrovirus son las siguientes:

Provirus

  • Es un genoma viral integrado con el genoma del huésped.
  • Es una etapa de replicación del virus.
  • No contienen enzima transcriptasa inversa.

Retrovirus

  • Es un virus de ARN que tiene la capacidad de sintetizar ADNc a partir de ARN mediante el proceso de transcripción inversa.
  • Son virus de ARN monocatenario.
  • Contienen una enzima conocida como transcriptasa inversa.
ciclo de retrovirus
Figura (ciclo de retrovirus): ciclo de vida de retrovirus
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hiv_gross.png

Ciclo de retrovirus

El ciclo de vida o la replicación de los retrovirus es único en comparación con los otros organismos. El ciclo de replicación del retrovirus se completa en las siguientes fases:

Infección: los retrovirus entran en contacto con el huésped e infectan las células normales del cuerpo del huésped. Internalización: el genoma de ARN del retrovirus entra en el citoplasma de la célula huésped.

Transcripción inversa: en el citoplasma de la célula huésped tiene lugar el proceso de transcripción inversa. El ADNc se produce a partir del genoma del ARN viral con la ayuda de una enzima conocida como transcriptasa inversa, y el proceso se conoce como transcripción inversa.

Luego, el ADNc entra en el núcleo de la célula huésped a través del complejo de poros nucleares.

Integración: el cDNA (DNA viral) ahora se integra con el genoma de la célula huésped con la ayuda de una enzima conocida como integrasa

Expresión de genes virales: Luego, los genes virales se transcriben para formar ARNm, que luego se traduce para producir proteínas virales.

Liberación de partículas virales: Luego, las partículas virales se liberan de la célula huésped al romper la membrana celular de la célula huésped (fase lítica). 

La infección se propaga: las partículas virales liberadas de las células huésped infectan a las células huésped vecinas. 

ARN viral

El ARN también contiene información genética similar al ADN. Varios virus (específicamente retrovirus) contienen genoma de ARN y, a menudo, se los considera virus de ARN. Sus genomas de ARN se traducen para codificar una variedad de proteínas. Algunas de estas proteínas a menudo participan en la replicación, transcripción y transcripción inversa del genoma del ARN viral. Algunas de las proteínas protegen el ARN / genoma viral cuando la partícula viral entra en contacto con el hospedador. Los viroides son patógenos compuestos únicamente por moléculas de ARN; se replican dentro del cuerpo de la planta huésped con la ayuda de la ARN polimerasa de la célula vegetal. Los viroides no codifican ninguna proteína.

Los ARN son la biomacromolécula crucial presente en los retrovirus. Por lo general, participan en la síntesis de proteínas y transportan la información genética del ADN fuera del núcleo esencial para el mantenimiento.  

El material genético del VIH consta de

El VIH (virus de la inmunodeficiencia humana) es un retrovirus que causa el SIDA (síndrome de inmunodeficiencia adquirida) que falla en el sistema inmunológico del cuerpo. La condición de SIDA hace que nuestro cuerpo sea más susceptible a infecciones patógenas e incluso responsable del pronóstico de varios tipos de cánceres. El VIH es un retrovirus y pertenece a la familia Retroviridae. Se llama retrovirus porque, a diferencia de todos los demás virus, almacenan su información genética en ARN en lugar de ADN, y con la ayuda de una enzima conocida como transcriptasa inversa, hacen una copia del ADNc (ADN complementario) de su genoma de ARN como tan pronto como entren en la célula huésped.

Adquieren maquinaria celular del huésped para sintetizar o reproducir partículas virales. El VIH tiene dos copias del ARN monocatenario de sentido positivo (+ ARN ss) como su genoma envuelto por una cápside cónica de proteínas. Además, el VIH contiene enzimas como integrasa, ribonucleasa, proteasa y transcriptasa inversa, que son necesarias para desarrollar retrovirus. 

Figura (ciclo de retrovirus): genoma y estructura del VIH
"Estructura del virus del VIH"(CC BY 2.0) por NIAID

Los virus de ARN requieren su propio suministro de ciertas enzimas porque

Los retrovirus (virus de ARN) contienen ARN como material genético o genoma. Por el contrario, las células del cuerpo huésped contienen ADN como su genoma. Para integrar el genoma en el ADN de la célula huésped, el retrovirus sintetiza el ADNc a partir de su genoma de ARN mediante transcripción inversa. La enzima transcriptasa inversa está involucrada en este proceso y necesita una plantilla de ARN para sintetizar el ADNc. Con el fin de sintetizar el ADNc a partir del ARN, los retrovirus llevan sus propias enzimas para la replicación y recombinación del genoma viral con el ADN de la célula huésped, ya que el ADN de la célula huésped no tiene genes para tales enzimas.

Teminismo

Es una teoría basada en la transcripción inversa (ocurre principalmente en el ciclo de retrovirus). El feminismo se utiliza para explicar que el ARN también puede actuar como molde para la formación de ADNc. El proceso comienza tan pronto como el retrovirus ingresa al cuerpo del huésped. El proceso de transcripción inversa opera en el citoplasma de las células huésped. El ARN del retrovirus entra en el complejo nucleo-proteico. El proceso de transcripción inversa produce un dúplex de ADN lineal que tiene repeticiones terminales largas (LTR), comúnmente conocidas como duplicaciones terminales. Las duplicaciones terminales no están presentes en el genoma del ARN retroviral.

Según el dogma central:

ADN -> ARNm -> Proteína

El ADN codifica el ARNm mediante el proceso de transcripción, y este ARNm codifica además la proteína mediante el proceso de traducción.

El feminismo es la única excepción conocida del dogma central exhibido por los retrovirus. Los virus que contienen el genoma de ARN experimentan una fase en su ciclo de vida. Su ARN se utiliza como molde para sintetizar ADN mediante la acción de la enzima transcriptasa inversa. Su capacidad para realizar la transcripción inversa se utiliza muy a menudo en el campo de la biología molecular.

Figura (ciclo de retrovirus): el teminismo es la única excepción del dogma central https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Extended_Central_Dogma_with_Enzymes.jpg

Enzimas de ARN

Enzimas de ARN (Ribozimas) son las moléculas de ARN que exhiben la capacidad de catalizar reacciones de varias vías bioquímicas. La enzima de ARN facilita reacciones como el empalme de ARN (una modificación postraduccional en eucariotas). En el año 1982, se reveló por primera vez que el ARN actúa como biocatalizador como las enzimas, y también actúa como material genético. Esto fue respaldado por la hipótesis del mundo del ARN, que sugiere la importancia del ARN en la evolución de los sistemas prebióticos que se replican de forma autónoma (autorreplicantes).

Las ribozimas también participan en la formación de enlaces peptídicos, ligando y escindiendo el complejo de ADN y ARN. Las enzimas de ARN participan en la unión del ARN ribosómico (ARNr) de la subunidad grande del ribosoma con los aminoácidos durante la traducción y la síntesis de proteínas. Las enzimas de ARN también están involucradas en la biosíntesis y replicación de virus de ARNt (ARN de transferencia). La ribozima en horquilla, la leadzima, la VSribozima y las ribozimas de cabeza de martillo son ejemplos comunes de enzimas de ARN.

Figura (ciclo de retrovirus): acción catalítica de la ribozima
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ribozyme.jpg

Conclusiones

Este artículo cubre los aspectos del ciclo de vida retrovírico y la diferencia entre provirus y retrovirus. Para saber más sobre los retrovirus y la transcriptasa inversa, haz clic aquí

Preguntas Frecuentes

Q1. ¿Qué hace que el proceso de transcriptasa inversa sea menos preciso y propenso a errores? ¿Hay alguna forma de hacerlo más preciso?

Respuesta Dado que la transcriptasa inversa carece de la capacidad de corregir el producto polimerizado, el proceso de transcripción inversa es muy propenso a errores. La transcriptasa inversa diseñada puede resolver el problema de los errores.

Q2. ¿La transcriptasa inversa no es utilizada por la célula normal en el ser humano?

Respuesta Nuestro cuerpo tiene un tipo específico de transcriptasa inversa conocida como telomerasa responsable de la síntesis de ADN telomérico. 

Q3. ¿Alguien sabe cómo un retrovirus como el VIH puede producir dsDNA a partir de moléculas de ssRNA 2+ y una transcriptasa inversa?

Respuesta los retrovirus se caracterizan por la presencia de enzima transcriptasa inversa y genoma de ARN. Producen dsDNA a partir de ssRNA con la ayuda de la enzima transcriptasa inversa y luego integran su genoma en el genoma del huésped. Luego, el genoma retroviral integrado (provirus) se transcribe y traduce con las partículas virales (ciclo de retrovirus). 

Q4. Cuando la transcriptasa inversa lee el ARN, lee de 3 ′ a 5 ′

Respuesta la transcriptasa inversa se une al extremo 5 'de la plantilla de ARN. Sintetiza ADN en la dirección 5 '-> 3'.

Pero lee la plantilla de ARN en la dirección 3 '-> 5.'

Q5. ¿Puede una transcriptasa inversa transcribir un ARNm en ADN?

Respuesta Sí, puede sintetizar ADN a partir de ARNm. Específicamente, la transcriptasa inversa se usa a menudo para construir bibliotecas de ADNc a partir de moldes de ARNm.

Q6. ¿Qué virus son retrovirus?

Respuesta Los virus que contienen ARN como genoma se conocen como retrovirus. 

Q7. ¿Es la ribozima una proteína?

Respuesta Las ribozimas son moléculas de ARN y, en algunos casos, pueden variar según los complejos ARN-proteína. Los ribosomas son catalíticamente activos.

Q8. ¿Son las infecciones por retrovirus siempre incurables y letales? 

Respuesta Los espumavirus (una clase de retrovirus) no causan enfermedades. No todas las infecciones retrovirales son letales. 

Sobre el Dr. Abdullah Arsalan

Soy Abdullah Arsalan, completé mi doctorado en Biotecnología. Tengo 7 años de experiencia en investigación. Hasta ahora he publicado 6 artículos en revistas de renombre internacional con un factor de impacto promedio de 4.5 y pocos más están en consideración. He presentado trabajos de investigación en diversos congresos nacionales e internacionales. Mi área temática de interés es la biotecnología y la bioquímica con especial énfasis en la química de proteínas, enzimología, inmunología, técnicas biofísicas y biología molecular.

Conectémonos a través de LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) o Google Scholar (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=en).