Proceso de Síntesis de Proteínas y Ciclos Virales (Lítico, Lisogénico, VIH)

Síntesis de Proteínas: Traducción del ARNm

1. Iniciación

• El ARNm se une por su extremo 5’ a la subunidad menor del ribosoma. Esto ocurre gracias a un factor de iniciación 3 (IF3).
• Unión del primer aminoacil-ARNt cuyo anticodón sea complementario al codón de inicio del ARNm.
• El primer codón del ARNm siempre es AUG. Dado que el primer anticodón es siempre el mismo y cada anticodón implica que ese aminoacil-ARNt transporta un aminoácido específico, todas las proteínas deberían comenzar con el mismo aminoácido: la metionina. Sin embargo, este primer aminoácido suele ser eliminado en etapas posteriores. En esta fase también interviene el factor de iniciación 2 (IF2) en el proceso de fijación.
• Unión de la subunidad mayor del ribosoma, formando el complejo de iniciación. Este complejo presenta un sitio P (peptidil) y un sitio A (aminoacil). El lugar ocupado por el primer triplete (codón de inicio) es el sitio P, y el siguiente triplete define el sitio A inicial.

2. Elongación

En esta etapa se construye la cadena polipeptídica (proteína) siguiendo las instrucciones del ARNm. Consta de tres subetapas:

• Unión de un aminoacil-ARNt al sitio A: Un nuevo aminoacil-ARNt, con un anticodón complementario al codón presente en el sitio A, se une a este sitio. Este proceso requiere energía, proporcionada por el GTP, y la intervención de factores proteicos de elongación.
• Formación del enlace peptídico: Una vez que ambos aminoacil-ARNt están en los sitios P y A, se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos. Esta reacción es catalizada por la enzima peptidiltransferasa, localizada en la subunidad mayor del ribosoma. El aminoácido unido al ARNt en el sitio P se separa de su ARNt y se une al aminoácido del aminoacil-ARNt en el sitio A.
• Translocación: El ribosoma se desplaza un codón a lo largo del ARNm en dirección 5′ → 3′. El ARNt que estaba en el sitio A (ahora llevando la cadena peptídica creciente) se mueve al sitio P. El ARNt descargado que estaba en el sitio P se mueve al sitio E (expulsión) y sale del ribosoma. El sitio A queda libre para aceptar un nuevo aminoacil-ARNt. Este ciclo se repite consecutivamente, alargando la cadena polipeptídica. Cada ARNt que sale del ribosoma puede volver a unirse a su aminoácido específico en el citoplasma (convirtiéndose de nuevo en un aminoacil-ARNt). La diferencia clave es que el ARNt está descargado (sin aminoácido) y el aminoacil-ARNt está cargado (con aminoácido).

3. Terminación

El proceso finaliza cuando el ribosoma encuentra uno de los tres codones de terminación (UAA, UAG, UGA) en el ARNm, para los cuales no existe ningún ARNt complementario.

• Cuando un codón de terminación llega al sitio A, factores proteicos de terminación se unen a este sitio.
• Esta unión desencadena una serie de eventos, que también requieren energía del GTP:
• La cadena polipeptídica (proteína) se libera del ARNt en el sitio P.
• El ARNt del sitio P se separa del ARNm.
• Las subunidades ribosómicas (mayor y menor) se disocian del ARNm y entre sí.
• La proteína recién sintetizada comienza a plegarse para adquirir su estructura tridimensional funcional.
• El ARNm puede ser degradado o reutilizado para sintetizar más copias de la misma proteína, según las necesidades celulares.

Ciclos de Replicación Viral

Ciclo Lítico

El virus utiliza la maquinaria de la célula huésped para replicarse de forma masiva y rápida, culminando en la destrucción (lisis) de la célula. Es un ciclo letal para la célula infectada. Sus fases son:

1. Adsorción: El virus se adhiere a la membrana o pared celular de la célula huésped mediante interacciones específicas entre proteínas virales y receptores celulares.
2. Penetración e Inyección del Material Genético: El material genético viral entra en la célula. En bacteriófagos, esto suele ocurrir por inyección directa a través de la pared celular. En virus animales, puede ser por endocitosis o fusión de la envoltura viral con la membrana celular.
3. Replicación y Síntesis de Componentes Virales: El material genético viral toma el control de la maquinaria celular para replicar su propio genoma y sintetizar las proteínas virales (como las de la cápside y enzimas necesarias). Algunos virus producen enzimas para degradar el ADN del huésped, eliminando competencia.
4. Ensamblaje de Nuevas Partículas Virales (Viriones): Los componentes virales recién sintetizados (genomas y proteínas) se autoensamblan para formar nuevas partículas virales completas (viriones). Este proceso puede ser espontáneo o asistido por proteínas virales específicas.
5. Lisis y Liberación: Los nuevos viriones se liberan de la célula huésped. En bacteriófagos, el virus suele producir enzimas (como la lisozima) que degradan la pared celular, provocando la ruptura (lisis) de la célula y la liberación de cientos de nuevos virus. En virus animales, la liberación puede ocurrir por lisis o por gemación (donde el virus adquiere su envoltura).

Ciclo Lisogénico

En este ciclo, el virus integra su material genético en el genoma de la célula huésped y puede permanecer en estado latente, replicándose junto con la célula sin destruirla inmediatamente.

1. Adsorción y Penetración: Similar al inicio del ciclo lítico.
2. Integración del ADN Viral: El material genético viral (generalmente ADN o ADN generado por transcripción inversa a partir de ARN viral) se integra en el cromosoma de la célula huésped. El ADN viral integrado se denomina profago (en bacterias) o provirus (en células animales).
3. Replicación del Genoma Integrado: El profago o provirus se replica pasivamente cada vez que la célula huésped divide su propio ADN y se divide. De esta forma, el material genético viral se transmite a las células hijas.
4. Latencia: El virus puede permanecer inactivo (latente) dentro del genoma huésped durante largos periodos, sin causar daño aparente a la célula.
5. Activación (Inducción) y Entrada en el Ciclo Lítico: Bajo ciertas condiciones (estrés celular, exposición a radiación UV, etc.), el profago o provirus puede activarse, escindirse del genoma huésped e iniciar un ciclo lítico, llevando a la producción de nuevos viriones y la lisis celular.

Ciclo de Vida del VIH

El Virus de la Inmunodeficiencia Humana (VIH) es un retrovirus que infecta principalmente células del sistema inmunitario que expresan el receptor CD4 (como los linfocitos T colaboradores). Su ciclo de vida comprende las siguientes etapas:

1. Unión y Entrada en la Célula Huésped:
   • Reconocimiento y Adhesión: El VIH se une específicamente al receptor CD4 y a un correceptor (CCR5 o CXCR4) en la superficie de la célula huésped.
   • Fusión: La envoltura viral se fusiona con la membrana celular, liberando la cápside viral en el citoplasma.
2. Transcripción Inversa: Dentro de la cápside, la enzima viral transcriptasa inversa convierte el ARN genómico del VIH en una copia de ADN de doble cadena. Este proceso es propenso a errores, lo que contribuye a la alta tasa de mutación del virus.
3. Integración en el ADN de la Célula Huésped: El ADN viral recién sintetizado es transportado al núcleo celular. Allí, la enzima viral integrasa inserta (integra) el ADN viral en el genoma de la célula huésped, formando un provirus. El provirus puede permanecer latente o activarse.
4. Transcripción y Traducción: Cuando la célula huésped se activa, la maquinaria celular transcribe el ADN proviral en moléculas de ARN mensajero (ARNm) viral y en copias del genoma de ARN viral. El ARNm viral es traducido por los ribosomas celulares para producir las proteínas virales.
5. Ensamblaje y Maduración: Las proteínas virales y las copias del genoma de ARN viral se reúnen cerca de la membrana celular para ensamblar nuevas partículas virales inmaduras. Durante o después del ensamblaje, la enzima proteasa viral corta las largas cadenas de proteínas virales en sus componentes funcionales individuales, un paso crucial para la maduración y la infectividad del virus.
6. Brotación y Liberación: Las nuevas partículas virales inmaduras brotan de la superficie de la célula huésped, adquiriendo su envoltura a partir de la membrana celular. La maduración final, mediada por la proteasa, ocurre a menudo después de la liberación, dando lugar a viriones infecciosos listos para infectar nuevas células.