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Capìtulo 6: Ciclo Biológico del VIH: El Caballo de Troya Troya
Ciclo Biológico del VIH: El Caballo de Troya
A
dentrarse en el ciclo de vida del virus del SIDA es uno de los retos más importantes que ha ha tenido la medicina moderna. Es gracias al desarrollo de la biotecnología, la biología biología molecular y la bioinformática, lo que nos ha permitido precisar al detalle los mecanismos que usa el VIH para invadir las células encargadas encargadas de las defensas defensas de los humanos. Los principales objetivos del VIH en el hombre son dos células: el linfocito CD4 y los macrófagos, ya que dentro de estas células el virus usan su maquinaria para replicarse y evadir las defensas del huésped.
Adhesión y Fusión
La partículas virales libres, en la sangre o en los tejidos por por donde donde ha penetrado el VIH en el hués ped, buscan el receptor de membrana CD4 el cual se halla principalmente en los Linfocitos CD4 y en menor manera en los Macrófagos. El proceso proceso de Adhesión virus-célula CD4 consiste en enganchar la molécula gp120 del virus a la molécula CD4 de la membrana celular, lo que, a posterior, permite el engranaje de la molécula viral gp41 al co-receptor CCR5 (linfocito) o CXCR4 (macrófago) facilitando de esta manera la Fusión de la membrana externa del virus con la membrana citoplasmática de la célula. En este momento la partícula viral libera la nucleocápside viral en el interior del citoplasma del linfocito CD4.
La Replicación Viral Virus Libre
Para que que un virus pueda replicarse (reproducirse), debe infectar una célula huésped, en donde van a ocurrir ocurrir una serie de pasos con el objetivo de producir producir una una nueva generación de de virus con capacidad de seguir replicándose, es decir, repetir nuevamente el ciclo. El VIH por lo l o tanto cumple un proceso de adhesión, fusión, desnudamiento, transcripción inversa, integración en forma de provirus en el genoma de la célula huésped. Mediante un mecanismo de “activación celular” se continúa el proceso con la transcripción, traducción, ensambla je, maduración y liberación del nuevo virus.
Adhesión Receptor CD4
Adhesión Co-receptor CCR-5
Co-receptor Membrana CCR-5 Citoplasmatica Receptor CD4
Fusión Membrana Citoplasmática
LINFOCITO CD4
Figura. 6.1 6.1 Mecanismos moleculares de adhesión y fusión del VIH a la célula huésped (CD4)
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CICLO BIOLOGICO DEL VIH
1. Virus Libre
2. Adhesión y Fusión
ARN del VIH 3. Denudación y liberación de ARN viral 4. Transcripc Transcripción ión Inversa
ADN Humano ADN Del VIH ADN del VIH 5. Integración del VIH
6. Transcripc Transcripción ión a ARN viral
7. Traducción del ARNm 8. Ensamblaje
9. Gemación Virus Libre
10. Maduración.
Figura. 6.2. Ciclo Biológico de Replicación del VIH.
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La Transcriptasa Inversa: ¡El as bajo la manga!
tanto que los segmentos de ARN mensa jero realizan un proceso de Traducción a nivel ribosomal para crear el resto de proteínas estructurales de los nuevos virus.
Luego de la denudación de la cápside viral, la doble cadena de ARN viral es liberada en el citoplasma de la célula CD4. En este momento se integra al proceso una de las enzimas más prodigiosas del virus, es la Transcriptasa Inversa que que permite transformar el ARN viral en una secuencia de ADN proviral para de esta manera poder integrarlo a la molécula de ADN de la célula huésped.
Proteasa: Gemación y ensamble de nuevos virus
Con los componentes del nuevo virus, li berados en el citoplasma celular, las partículas virales se ensamblan en un proceso proceso de maduración y abandonan las célula huésped infectada mediante un proceso de gemación en donde el virus se apropia de la membrana citoplasmática para para crear su propia envoltura, con la consecuente destrucción de la célula huésped. Posteriormente, la enzima Proteasa corta los segmentos proteicos de la poliproteína precursora del virus, generando un virión libre e infectante preparado preparado para repetir el ciclo en una nueva célula huésped.
Integrasa: ¡ El genoma viral se hace nuestro!
El ADN proviral penetra dentro del del interior del núcleo celular, para de esta manera manera poder integrase al ADN de la célula huésped. En el núcleo actúa otra enzima viral, es la Integrasa del VIH que permite integrar el ADN proviral dentro de la secuencia del ADN del linfocito humano haciendo de de la información genética del virus, parte de la información genética de nuestras células linfocitarias. Es el momento momento en que se halla lista la información genética del VIH ( provirus), para en un momento dado de “activación celular” utilizar la maquinaria del linfocito y producir millones de nuevos virus.
HIV
Transcripción y Traducción: Usando la maquinaria celular celular.. 100 nm
Una vez constituido el provirus, la célula huésped necesita un proceso de “activación celular” para de esta manera generar nuevos nuevos virus mediante un mecanismo de transcripción y traducción. Partiendo del ADN proviral integrado en el genoma de la célula huésped, éste mediante la enzima ARN polimerasa II realiza un proceso de Transcripción para crear ARN mensajero y ARN viral para luego encapsidarse en nuevos viriones. En
Fig 6.3 Gemación de múltiples virus VIH a partir de una célula huésped.
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Dinámica de la Replicación Viral Uno de los aspectos más sorprendentes del conocimiento de los mecanismos, mediante el cual se re plica el VIH dentro de los humanos fue el desarrollo de un modelo matemático que nos nos permita entender de manera numérica numérica la cantidad de virus que se generan cada día, así como el número de linfocitos que mueren en el mismo intervalo de tiempo. Se ha defni defni-do que se generan aproximadamente 1.000.000.000 (mil millones) de virus diarios, así como mueren una cantidad diaria similar de linfocitos CD4.
Dinámica de la Replicación Viral •
Producción de Virus VIH/día = 10,3 x 10 9 viriones
•
Muerte de Linfocitos CD4/día = 10x 109 CD4
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Ciclo de Vida Vida del VIH = 1,2-2,6 días
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Virones libres = 6 horas
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