Replicación viral y síntesis de ácidos nucleicos

En el centro del ciclo de replicación, el virus copia su genoma para producir el ácido nucleico que se empaquetará en los viriones de la progenie. La química de este paso —y el lugar de la célula donde ocurre— viene determinada por el tipo de genoma, y muchos virus construyen compartimentos de replicación dedicados, asociados a la membrana, para llevarlo a cabo de forma eficiente y fuera del alcance de las defensas del huésped.

Definition

La replicación del genoma viral es la síntesis de nuevas copias del ácido nucleico viral, llevada a cabo por polimerasas virales y/o del huésped según el tipo de genoma, típicamente dentro de complejos de replicación especializados.

Scope

Este tema abarca la síntesis de nuevos genomas virales: las enzimas que copian los genomas de ADN y ARN, las distintas estrategias de las principales clases de genomas, la transcripción inversa y los complejos o fábricas de replicación unidos a la membrana que ensamblan muchos virus. Es un tratamiento de referencia y educativo, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo copia su genoma cada clase de genoma: ADN, ARN de cadena positiva y negativa, ARN de doble cadena, retroviral?
• ¿Por qué muchos virus de ARN construyen fábricas de replicación asociadas a la membrana?
• ¿Dónde en la célula tiene lugar la replicación del genoma y cómo se coordina con la expresión génica y el ensamblaje?

Key concepts

• Clase de genoma y estrategia de replicación
• ARN polimerasa dependiente de ARN
• Transcripción inversa e integración (retrovirus)
• Plantilla e intermediarios replicativos
• Complejos de replicación asociados a la membrana (fábricas de replicación)
• Compartimentalización lejos de los sensores del huésped
• Baja fidelidad y alta tasa de mutación de la replicación del ARN

Mechanisms

La replicación del genoma se deriva del tipo de genoma. Los virus de ADN copian sus genomas con ADN polimerasas virales o del huésped, a menudo en el núcleo; los virus de ARN de cadena positiva y negativa utilizan una ARN polimerasa dependiente de ARN codificada por el virus, generando intermediarios replicativos de polaridad opuesta; los virus de ARN de doble cadena se replican dentro de partículas subvirales; y los retrovirus transcriben inversamente su ARN en ADN que se integra en el cromosoma del huésped. Un tema recurrente, especialmente entre los virus de ARN de cadena positiva, es la remodelación de las membranas del huésped en compartimentos —denominados complejos o fábricas de replicación— que concentran la maquinaria de replicación, organizan los pasos en el espacio y protegen el ácido nucleico viral de los sensores citoplasmáticos del sistema inmunitario innato. La replicación del ARN suele ser propensa a errores, lo que confiere a los virus de ARN altas tasas de mutación y una rápida evolución.

Clinical relevance

Las enzimas de replicación del genoma, como las ARN polimerasas dependientes de ARN y las transcriptasas inversas, son objetivos importantes de la terapia antiviral porque difieren de las enzimas del huésped. Esta entrada describe esa biología a nivel conceptual para referencia y educación; no es una base para prescribir, seleccionar fármacos o manejar pacientes.

History

El descubrimiento de la transcriptasa inversa en la década de 1970 derrocó la suposición de que la información genética fluye solo del ADN al ARN y explicó la replicación retroviral. Paralelamente, el trabajo sobre las ARN polimerasas dependientes de ARN estableció cómo se copian los genomas de ARN, y estudios posteriores de biología celular revelaron que diversos virus remodelan las membranas del huésped en compartimentos de replicación similares a orgánulos, una visión unificadora de dónde y cómo se organiza la síntesis del genoma dentro de la célula infectada.

Key figures

• Paul Ahlquist
• David Baltimore
• Howard Temin
• Renato Dulbecco

Seminal works

• denboon-ahlquist-2010
• miller-krijnselocker-2008

Frequently asked questions

¿Por qué los virus de ARN mutan tan rápidamente?

Las ARN polimerasas dependientes de ARN que copian la mayoría de los genomas de ARN generalmente carecen de una corrección de pruebas eficiente, por lo que la replicación es propensa a errores; la alta tasa de mutación resultante permite que los virus de ARN evolucionen rápidamente, por ejemplo, para evadir la inmunidad o resistir los fármacos.

¿Qué es una fábrica de replicación viral?

Muchos virus, especialmente los virus de ARN de cadena positiva, reorganizan las membranas de las células huésped en compartimentos especializados que concentran la maquinaria de replicación y ayudan a ocultar el ácido nucleico viral recién formado de los sensores inmunitarios innatos de la célula.