VIROLOGIA: HISTÒRIA, QUÈ ESTUDIA, TIPUS DE VIRUS, EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

La virologia és la branca de la biologia que estudia l'origen, evolució, classificació, patologia i aplicacions biomèdiques i biotecnològiques dels virus. Els virus són partícules petites, de 0,01-1 micres, la informació genètica té com a única finalitat la seva pròpia replicació.

Els gens dels virus són descodificats per la maquinària molecular de la cèl·lula, infectada per la seva multiplicació. Per això, els virus són paràsits intracel·lulars obligats dependents de les funcions metabòliques de cèl·lules vives.

Font: Photo Credit: Cynthia GoldsmithContent Providers (s): CDC / Dr. Erskine. L. Palmer; Dr. ML Martin

El material genètic més abundant de l'planeta correspon a el dels virus. Infecten altres virus i tots els éssers vius. Els sistemes immunes no sempre defensen amb èxit contra els virus: algunes de les malalties més devastadores d'humans i animals són ocasionades per virus.

Entre les malalties virals humanes s'expliquen la febre groga, la poliomielitis, la influença, la SIDA, la verola i el xarampió. Els virus participen en al voltant de l'20% dels càncers humans. Cada any, les infeccions respiratòries i intestinals d'origen viral maten milions de nens en països en desenvolupament.

Alguns virus són útils per tipificar bacteris, com a fonts d'enzims, per al control de plagues, com a agents antibacterians, per combatre el càncer i com a vectors de gens.

història

A la fi de segle XIX, Martinus Beijerinck i Dmitri Ivanovski, independentment, van determinar que filtrats lliures de bacteris de plantes de tabac malaltes contenien un agent capaç d'infectar plantes sanes. Beijerinck va cridar a aquest agent contagium vivum fluidum.

Ara sabem que els filtrats de Beijerinck i Ivanovski contenien virus de l'mosaic de l'tabac. També en el segle XIX, Friedrich Loeffler i Paul Frosch van concloure que la febre aftosa de la ramaderia és ocasionada per un agent no bacterià.

En la primera dècada de segle XX, Vilhelm Ellerman i Olaf Bang van demostrar la transmissió de la leucèmia en pollastres, usant filtrats lliures de cèl·lules. Aquests experiments van permetre concloure que hi ha de virus d'animals que poden produir càncer.

En la segona dècada de segle XX, Frederick Twort va observar la lisi de micrococos en plaques d'agar en les quals intentava conrear el virus de la verola, suposant que aquesta lisi havia estat causada per un virus o per enzims dels bacteris. Per la seva banda, Felix d'Hérelle va descobrir que els bacils causants de la disenteria eren lisats per virus que va denominar bacteriòfags.

El 1960, Peter Medawar va rebre el premi Nobel per haver descobert que els virus contenien material genètic (ADN o ARN).

Tipus de virus

Els virus són classificats d'acord a les característiques que posseeixen. Aquestes són la morfologia, el genoma i la interacció amb l'hoste.

La classificació basada en la interacció de virus amb l'hoste es basa en quatre criteris: 1) producció d'una progènie infecciosa; 2) si el virus mata o no a l'hoste; 3) si hi ha símptomes clínics; 4) la durada de la infecció.

El sistema immune té un paper important en la interacció entre virus i hoste perquè determina el desenvolupament de la infecció. Així la infecció pot ser aguda i subclínica (el virus és eliminat de el cos), o persistent i crònica (el virus no és eliminat de el cos).

La classificació basada en les diferències de l'genoma (Sistema de Baltimore) i la classificació taxonòmica, que té en compte totes les característiques dels virus, són els sistemes més usats actualment per catalogar als virus.

Classificació basada en la morfologia

Per entendre aquesta classificació és necessari conèixer les parts que componen un virus. Els virus consten de genoma i càpsida, podent o no tenir embolcall. El genoma pot ser d'ADN o ARN, de cadena simple o doble, lineal o circular.

La càpsida és una estructura complexa composta de moltes subunitats idèntiques de proteïna viral, denominades capsòmers. La seva funció principal és protegir el genoma. També serveix per reconèixer a la cèl·lula hoste i unir-se a ella, i per assegurar el transport de l'genoma cap a l'interior de la cèl·lula.

L'embolcall és la membrana composta per lípids i glicoproteïnes que envolta la càpsida. Deriva de la cèl·lula hoste. Varia considerablement en grandària, morfologia i complexitat. La presència o absència d'embolcalls serveix com a criteri de classificació de virus.

Es reconeixen tres categories de virus sense embolcall: 1) isomètrics, amb forma aproximadament esfèrica (icosahedros o icosadeltahedrones); 2) filamentosos, amb forma d'hèlix simple; 3) complexos, sense les formes anteriors. Alguns virus, tal com el bacteriòfag T2, combinen les formes isomètrica i filamentosa.

Si el virus posseeix embolcall, també poden assignar-se a categories morfològiques amb base a les característiques de la nucleocàpside que es troba dins de la membrana.

Classificació basada en el genoma: sistema de Baltimore

Aquesta classificació, proposada per David Baltimore, considera la naturalesa de l'genoma del virus en termes de l'mecanisme que empra per replicar l'àcid nucleic i transcriure l'ARN missatger (ARNm) per a la biosíntesi de proteïnes.

En el sistema de Baltimore, els virus el genoma d'ARN té el mateix sentit que l'ARNm és denominat virus amb ARN de sentit positiu (+), mentre que els virus el genoma té un sentit oposat (complemetari) a l'ARNm són denominats virus amb ARN de sentit negatiu (-). Els virus amb genoma doble cadena té dos sentits.

Un desavantatge d'aquesta classificació, és que els virus que tenen mecanismes similars de replicació no necessàriament comparteixen altres característiques.

Classes de el sistema de Baltimore

Classe I. Virus amb genoma d'ADN doble cadena. Transcripció similar a la de la cèl·lula hoste.

Classe II. Virus amb un genoma d'ADN de cadena simple. L'ADN pot ser de polaritat (+) i (-). Convertit en doble cadena abans de la síntesi d'ARNm.

Classe III. Virus amb un genoma d'ARN doble cadena (ARNds). Amb genoma segmentat i ARNm sintetitzat a partir de cada segment de l'motlle d'ADN. Enzims que participen en la transcripció codificades pel genoma de virus.

Classe IV. Virus amb genoma d'ARN cadena simple (ARNss), polaritat (+). Síntesi d'ARNm precedida per síntesi de la cadena complementària. Transcripció és similar a la de la classe 3.

Classe V. Virus amb genoma d'ARNss de el sentit oposat a el de l'ARNm sentit (-). Síntesi d'ARNm que requereix enzims codificades pel virus. La producció de noves generacions de virus requereix la síntesi de ARNds intermediari.

Classe VI. Virus amb genoma ARNss que produeix ADNds intermediari abans de la replicació. Utilitza enzims que transporta el virus.

Classe VII. Virus que repliquen la seva ADNds via un ARNss intermedi.

classificació taxonòmica

El Comitè Internacional de Taxonomia de Virus va establir un esquema taxonòmic per classificar els virus. Aquest sistema fa servir les divisions ordre, família, subfamília i gènere. Encara hi ha un debat sobre l'aplicació del concepte d'espècie als virus.

Els criteris usats per a la classificació taxonòmica són l'interval de hostes, les característiques morfològiques, i la naturalesa de l'genoma. A més, es consideren altres criteris, com ara la longitud de la cua de el fag (virus que infecta bacteris), la presència o absència de certs gens en els genomes, i les relacions filogenètiques entre virus.

Un exemple d'aquesta classificació és: ordre Mononegavirales; família Paramyxoviridae; subfamília Paramyxovirinae, géreno morbilivirus; espècie, virus de el xarampió.

Els noms de les famílies, subfamílies i gèneres s'inspiren en el lloc d'origen, l'hoste, o els símptomes de la malaltia que produeix el virus. Per exemple, el riu Ebola al Zaire li dóna el nom a l'gènere Ebola; el mosaic de el tabac li dóna el nom a l'gènere Tomabovirus.

Molts noms de grups de virus són paraules d'origen llatí o grec. Per exemple, podovírid, es deriva de el grec podos, que significa peu. Aquest nom es refereix a fags de cua curta.

Exemples de virus

Virus de la influença

Infecten aus i mamífers. Posseeixen morfologia diversa, amb embolcall. Genoma d'ARN de cadena simple. Pertanyen a la classe V de Baltimore ia la família Orthomyxoviridae.

A aquesta família pertanyen els virus de la influença. La majoria dels casos de la influença són ocasionats pels virus de la influença A. Les epidèmies ocasionades pels virus de la influença B succeeixen cada 2-3 anys. Són menys freqüents les produïdes pels virus de la influença C.

El virus de la influença A ha ocasionat 4 pandèmies: 1) la grip espanyola (1918-1919), subtipus de virus H1N1, d'origen desconegut; 2) la grip asiàtica (1957-1958), subtipus H2N2, d'origen aviar; 3) la grip de Hong Kong (1968-1969), subtipus H3N3, d'origen aviar; 4) la grip porcina (2009-2010), subtipus H1N1, d'origen porcí.

La pandèmia més devastadora que es coneix va ser causada per la grip espanyola. Va matar més gent que la primera guerra mundial.

Les lletres H i N provenen de les glicoproteïnes de membrana hemaglutinina i neuraminidasa, respectivament. Aquestes glicoproteïnes són presents en gran varietat de formes antigèniques i estan implicades en noves variants.

retrovirus

Infecten mamífers, aus i altres vertebrats. Morfologia esfèrica, amb embolcall. Genoma ARN de cadena simple. Pertanyen a la classe VI de Baltimore ia la família Retroviridae.

A aquesta família pertany el virus de la immunodeficiència humana (VIH), gènere Lentivirus. Aquest virus ocasiona danys a el sistema immune de la persona infectada, fent-la susceptible a la infecció per bacteris, virus, fongs i protozous. A la malaltia que produeix el VIH se li coneix com a síndrome de la immunodeficiència adquirida (sida).

Altres gèneres pertanyents a Retroviridae també ocasionen greus malalties. Per exemple: Spumavirus (virus esponjós de l'simi); Epsilonretrovirus (virus de l'sarcoma dèrmic de Walley); Gammaretrovirus (virus de la leucèmia murina, virus de la leucèmia felina); Betaretrovirus (virus de l'tumor mamari murí); i Alpharetrovirus (virus de l'sarcoma de Rous).

Virus de l'herpes

Infecta mamífers, aus i vertebrats de sang freda. Morfologia de virus: càpsula icosahedrica, amb embolcall. Genoma d'ADN de doble cadena. Pertanyen a la classe I de Baltimore i a l'ordre Herpesvirales.

Alguns membres són: Herpes simplex virus 2 (causa herpes genital); citomegalovirus humà (causa defectes congènits); Herpesvirus KaposiBƂ ^TM s sarcoma (causa sarcoma de Kaposi); EpsteinBƂBarr virus o EBV (causa febre glandular i tumors).

Virus que causa la poliomielitis i altres virus relacionats

Infecta mamífers i aus. Morfologia de virus: isomètrica o icosahédrica. Genoma d'ARN de cadena simple. Pertanyen a la classe IV de Baltimore i la família Picornaviridae.

Alguns gèneres d'aquesta família són: Hepatovirus (causa hepatitis A); Enterovirus (causa poliomielitis); Aphthovirus (causa febre aftosa).

Virus que causa la ràbia i virus relacionats

Infecten mamífers, peixos, insectes i plantes. Morfologia helicoïdal, amb embolcall. Genoma ARN de cadena simple. Pertanyen a la classe V de Baltimore ia la família Rhabdoviridae.

A aquesta família pertanyen els virus que produeixen malalties com ara la ràbia, ocasionada pel gènere Lyssavirus; l'estomatitis vesicular, ocasionada pel gènere Vesiculovirus; i la papa nana groga, ocasionada per el gènere Novirirhabdovirus.

Virus que causa eritrema infecciós

Infecta mamífers, aus i insectes. Morfologia simètrica icosahédrica. Genoma d'ADN de cadena simple. Pertanyen a la classe II de Baltimore ia la família Parvoviridae.

Un membre d'aquesta família és el virus B19, pertanyent a l'gènere Erithrovirus, causa eritrema infecciós en els humans, la qual en general no produeix símptomes. El virus B19 infecta les cèl·lules precursores dels glòbuls vermells.

Alguns membres de Parvoviridae s'empren com a vectors de gens.

Aplicacions dels virus

Els virus poden ser usats per al benefici de l'home mitjançant la construcció de virus recombinants. Aquests posseeixen un genoma modificat mitjançant tècniques de biologia molecular.

Els virus recombinants són potencialment útils per a la teràpia gènica, la finalitat és curar malalties específiques, o la producció de vacunes.

El VIH s'ha utilitzat per construir vectors de gens (vectors lentivirals) per a la teràpia gènica. Aquests vectors han demostrat ser eficients en models animals de la malaltia de l'epiteli pigmentari de la retina, com ara la retinitis pigmentària ocasionada per herència recessiva autosòmica o mutacions.

Els virus usats com a vectors de vacunes han de tenir un potencial patogènic baix. Això es comprova utilitzant models animals. Aquest és el cas de vacunes desenvolupades o en desenvolupament contra els virus de la verola, l'estomatitis vesicular i l'Ébola.

referències

1. Carter, JB, Saunders, VA 2013. Virology: principles and applications. Wiley, Chichester.
2. Dimmock, NJ, Easton, AJ, Leppard, KN 2007. Introduction to modern Virology. Blackwell Malden.
3. Flint, J., Racaniello, VR, Rall, GF, Skalka, AM, Enquist, LW 2015. Principles of Virology. American Society for Microbiology, Washington.
4. Hull, R. 2009. Comparative plant Virology. Elsevier, Amsterdam.
5. Louten, J. 2016. Essential human Virology. Elsevier, Amsterdam.
6. Richman, DD, Whitley, RJ, Hayden, FG 2017. Clinical Virology. American Society for Microbiology, Washington.
7. Voevodin, AF, Marx, PA, Jr. 2009. Simian Virology. Wiley-Blackwell, Ames.
8. Wagner, EK, Hewlett, MJ, Bloom, DC, Camerini, D. 2008. Basic Virology. Blackwell Malden.