1.1. Introducción

Los virus son estructuras biológicas simples, no son auténticos organismos vivos. Tienen genes y se multiplican, pero no pueden realizar funciones propias de los seres vivientes como metabolismo, homeostasis o reproducción por sí mismos, ni tienen cromosomas ni ribosomas. Están compuestos por fragmentos de ácidos nucleicos, ARN o ADN, que componen su genoma y están recubiertos por una cápside proteica que los protege (Doronin KK, 1995; Isken O, 2004). Aprovechan el aparato metabólico y molecular de las células que infectan para su replicación. Los fragmentos de ácido nucleico aportan la información hereditaria y específica para modificar determinados procesos en la célula anfitriona. En ocasiones, además de la cápsula protectora, están envueltos por una bicapa lipídica, derivada de la membrana plasmática, cuando salen de la célula invadida. Son extremadamente pequeños, unas 100 veces menores que las bacterias (miden entre 100 y 300 nm), por lo que sólo son visibles con el microscopio electrónico. Dependiendo del tamaño son capaces de codificar entre 4 o 5 proteínas hasta alrededor de un centenar.

Se estima que hay millones de virus en la Tierra, la mayoría de los cuales son fagos que infectan bacterias (“bacteriófagos”), pero otros infectan hongos o animales (incluido el hombre); los análisis genómicos han demostrado que las comunidades virales ambientales son increíblemente diversas. Los genotipos virales más estudiados eran unos 5000 hace 20 años, pero esta cifra está incrementándose de forma exponencial con las nuevas técnicas de análisis genómico. Además, al desplazarse entre entornos, los virus pueden facilitar la transferencia horizontal de genes (Breitbart M, 2005). Los virus son parásitos intracelulares obligados que han ido evolucionando y adaptándose a sus anfitriones, lo que significa que necesitan que el anfitrión sobreviva para asegurar su propia supervivencia. En el anfitrión natural no produce enfermedades o éstas son leves. Cuando infectan organismos diferentes pueden causar una infección grave, como sucedió con el virus SARS-Covid19.

Para infectar la célula, en primer lugar, han de atravesar la membrana plasmática. Para ello se produce la adhesión específica entre proteínas de la cápside vírica con un receptor de superficie de la célula anfitriona (p.ej., el VIH solo infecta linfocitos CD4+ humanos ya que su proteína de superficie gp120 tiene especial apetencia por este receptor del linfocito T); posteriormente se produce la penetración mediante endocitosis o por fusión de membranas; y más adelante comienza la degradación de las proteínas de la cápside por enzimas del anfitrión, lo que libera el ácido nucleico. Para la replicación vírica se necesita sintetizar ARM mensajero (ARNm) vírico que será el responsable de la síntesis de proteínas víricas y el ensamblaje de las partículas víricas para formar nuevos viriones. Los nuevos virus son liberados por la lisis de la célula infectada. Los virus con envoltura como el VIH se liberan por gemación, adquiriendo su envoltura por una modificación de la membrana plasmática de la célula infectada.

Los virus provocan efectos “citopáticos” en la célula infectada. La mayoría causan la muerte celular por lisis o por apoptosis. Las células frenan sus actividades normales al sustituirlas por las necesidades del virus. Esto se logra mediante el secuestro de las funciones celulares por parte de las proteínas virales, por microARN virales, a través de interacciones con moléculas celulares. Las funciones celulares que pueden verse afectarse incluyen la transducción de señales, la expresión génica, el metabolismo, la producción de proteínas, la génesis de orgánulos y el control de la apoptosis. Con ello mantienen la persistencia de la infección, la prolongación de su supervivencia, el control de la proliferación celular, la prevención de la apoptosis y la evasión de la vigilancia inmunitaria de las células infectadas (Fujimuro M, 2024). En algunos casos el virus permanece latente o inactivo en la célula infectada durante meses o años, p.ej., el herpes simple. Otros, p.ej., el virus de Epstein-Barr o el virus del papiloma humano son capaces de hacer proliferar a la célula infectada de forma continua y producen mutaciones en las mismas que pueden desembocar en cáncer.

Los genomas víricos pueden estar compuestos de ADN o de ARN que, a su vez, pueden ser monocatenarios o bicatenarios. Los monocatenarios consisten en una sola cadena de ADN o de ARN no emparejado, que puede ser positiva (+) o negativa (-), dependiendo de si son complementarios o no del ARN mensajero (ARNm) vírico. El ARN(-) es complementario del ARNm viral y por tanto debe ser convertido en ARN(+) por una ARN polimerasa antes de ser traducido. Los virus bicatenarios consisten en dos ácidos nucleicos emparejados y complementarios. Los virus deben producir ARNm para sintetizar las proteínas y replicarse, pero cada familia de virus utiliza mecanismos diferentes.

Una vez alcanzado el interior de la célula y después de traspasar la envoltura nuclear los virus ADN se replican en el núcleo de la célula anfitriona. Para ello utilizan una ADN polimerasa de la célula anfitriona en fase de proliferación. La información genética de los virus ARN se replica en el citoplasma celular utilizando su propia ARN polimerasa. Los virus ARN bicatenarios están compuestos por dos cadenas de ARN y se replican sin depender de las polimerasas de las células anfitrionas, ya que el virión contiene estas enzimas. Los virus ARN monocatenarios positivos son idénticos al ARNm y pueden, por tanto, ser inmediatamente traducidos utilizando la maquinaria de la célula anfitriona para la síntesis de proteínas. En el caso de los virus ARN monocatenarios negativos su ARN es complementario del ARNm y antes debe convertirse en ARN positivo por una ARN polimerasa o transcriptasa del propio virus. Una vez convertido actuará como ARNm viral que sintetizará proteínas ribosómicas necesarias para los nuevos viriones.