Expresión Génica Viral y Síntesis de Proteínas

Una vez que un genoma viral se encuentra dentro de la célula, el virus debe producir ARN mensajero y traducirlo a proteínas. La forma en que lo hace depende del tipo de genoma: algunos virus son leídos directamente por los ribosomas del huésped, otros deben transcribirse primero, y muchos traen sus propias enzimas para fabricar y modificar su ARNm. Debido a que los virus carecen de ribosomas, todos ellos dependen en última instancia de la maquinaria de traducción del huésped.

Definition

La expresión génica viral es la producción regulada de ARN mensajero y proteínas virales, que abarca la transcripción u otras rutas hacia el ARNm, la modificación del ARNm y la traducción de proteínas virales en los ribosomas del huésped.

Scope

Este tema abarca la producción de ARNm viral (transcripción, cuando se requiere), las modificaciones como el "capping" que permiten que el ARNm sea reconocido por la célula, el programa temporal de expresión génica temprana y tardía, y la traducción de proteínas virales en los ribosomas del huésped, incluyendo estrategias que permiten que el ARNm viral compita con los mensajes celulares. Es material de referencia y educativo, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo produce un virus ARN mensajero que los ribosomas del huésped reconocerán y traducirán?
• ¿Cómo se ordena la expresión génica viral en el tiempo en fases tempranas y tardías?
• ¿Cómo redirigen los virus la maquinaria de traducción del huésped hacia sus propios mensajes?

Key concepts

• Tipo de genoma como determinante de la ruta al ARNm
• ARN polimerasas codificadas por virus
• Capping del ARNm y reconocimiento por la maquinaria de traducción
• Programa temporal: expresión génica temprana (reguladora) y tardía (estructural)
• Traducción dependiente de la caperuza y sitios internos de entrada al ribosoma (IRES)
• Apagado del huésped y competencia por los ribosomas
• Procesamiento de poliproteínas por proteasas virales

Mechanisms

La ruta hacia el ARN mensajero está determinada por el genoma. El ARN de cadena positiva puede traducirse directamente; los virus de ARN de cadena negativa y de ARN de doble cadena transportan su propia polimerasa para transcribir el ARNm; los virus de ADN generalmente son transcritos por polimerasas del huésped o virales; y los retrovirus integran una copia de ADN que luego se transcribe. Para ser traducidos eficientemente, los ARNm virales suelen necesitar una caperuza 5' ("5' cap") y otras características reconocidas por la célula, y muchos virus codifican o toman prestadas las enzimas que añaden una caperuza, a veces mediante química no convencional. La expresión suele estar ordenada en el tiempo, con genes tempranos que codifican proteínas reguladoras y de replicación, y genes tardíos que codifican componentes estructurales. La traducción ocurre en los ribosomas del huésped a través de los mismos pasos de elongación, terminación y reciclaje utilizados para los mensajes celulares, y los virus emplean estrategias —sitios internos de entrada al ribosoma ("internal ribosome entry sites"), supresión de la traducción del huésped o procesamiento de poliproteínas— para asegurar la producción de sus proteínas.

Clinical relevance

Las enzimas específicas de virus para la expresión génica, como las polimerasas y las enzimas de "capping", son distintas de sus equivalentes del huésped y, por lo tanto, son objetivos para los fármacos antivirales. Esta entrada describe la biología molecular subyacente a nivel conceptual para referencia y educación; no es una base para la prescripción, la selección de fármacos o la atención individual del paciente.

History

El reconocimiento en la década de 1970 de que diferentes virus alcanzan el requisito común de producir ARNm por diferentes rutas sustentó la clasificación de Baltimore y enmarcó el estudio de la expresión génica viral. El trabajo molecular posterior caracterizó las polimerasas y enzimas de "capping" codificadas por virus, definió el programa temporal temprano-tardío de muchos virus y descubrió la traducción independiente de la caperuza a través de la entrada interna del ribosoma, revelando cómo los virus comandan la maquinaria de síntesis de proteínas del huésped.

Key figures

• David Baltimore
• Bruno Canard
• Thomas Dever
• Rachel Green

Seminal works

• decroly-2012
• dever-green-2012

Frequently asked questions

¿Por qué algunos virus transportan su propia polimerasa a la célula?

Las células huésped no pueden transcribir ciertos genomas virales —por ejemplo, ARN de cadena negativa o de doble cadena—, por lo que esos virus empaquetan una polimerasa en el virión para producir los primeros ARN mensajeros una vez que ingresan a la célula.

Si los virus carecen de ribosomas, ¿cómo se producen sus proteínas?

Cada virus depende de los ribosomas de la célula huésped para traducir su ARN mensajero; los virus proporcionan el ARNm y a menudo estrategias para favorecerlo, pero la síntesis de proteínas en sí misma es realizada por la célula.