Penetración viral

La penetración viral es la etapa más temprana de infección en el ciclo de vida viral, ya que el virus entra en contacto con la célula huésped e introduce material viral en la célula. Los principales pasos involucrados en la entrada viral se muestran a continuación. A pesar de la variación entre los virus, existen varias generalidades compartidas con respecto a la entrada viral.

Reducir la proximidad celular

La forma en que un virus ingresa a una célula es diferente según el tipo de virus que sea. Un virus con una cápside sin envoltura ingresa a la célula uniéndose al factor de unión ubicado en una célula huésped. Luego ingresa a la célula por endocitosis o haciendo un agujero en la membrana de la célula huésped e insertando su genoma viral.

La entrada en la célula por virus envueltos es más complicada. Los virus envueltos ingresan a la célula uniéndose a un factor de unión ubicado en la superficie de la célula huésped. Luego ingresan por endocitosis o por un evento de fusión directa de membranas. El evento de fusión es cuando la membrana del virus y la membrana de la célula huésped se fusionan permitiendo la entrada de un virus. Lo hace por unión, o adsorción, en una célula susceptible; una célula que contiene un receptor al que el virus puede unirse. Los receptores de la envoltura viral se conectan efectivamente a los receptores complementarios de la membrana celular. Esta unión hace que las dos membranas permanezcan en proximidad mutua, favoreciendo más interacciones entre las proteínas de superficie. Este es también el primer requisito que debe cumplirse antes de que una célula pueda infectarse. La satisfacción de este requisito hace susceptible a la célula. Los virus que muestran este comportamiento incluyen muchos virus envueltos, como el VIH y el virus del herpes simple.

Estas ideas básicas se extienden a los virus que infectan bacterias, conocidos como bacteriófagos (o simplemente fagos). Los fagos típicos tienen colas largas que se utilizan para unirse a los receptores en la superficie bacteriana e inyectar su genoma viral.

Visión de conjunto

Antes de la entrada, un virus debe adherirse a una célula huésped. La unión se logra cuando proteínas específicas en la cápside viral o la envoltura viral se unen a proteínas específicas llamadas proteínas receptoras en la membrana celular de la célula diana. Un virus ahora debe ingresar a la célula, que está cubierta por una bicapa de fosfolípidos, la barrera natural de una célula al mundo exterior. El proceso por el cual se rompe esta barrera depende del virus. Los tipos de entrada son:

1. Fusión de membrana o estado de hemifusión : la membrana celular se perfora y se conecta aún más con la envoltura viral que se despliega.
2. Endocitosis : la célula huésped absorbe la partícula viral a través del proceso de endocitosis, esencialmente engullendo el virus como lo haría con una partícula de alimento.
3. Penetración viral : la cápside viral o genoma se inyecta en el citoplasma de la célula huésped.

Mediante el uso de proteína fluorescente verde (GFP), la entrada de virus y la infección se pueden visualizar en tiempo real. Una vez que un virus ingresa a una célula, la replicación no es inmediata y, de hecho, lleva algún tiempo (de segundos a horas).

Entrada por fusión de membranas

El ejemplo más conocido es a través de la fusión de membranas. En varios virus con envoltura viral, los receptores virales se unen a los receptores en la superficie de la célula y pueden estar presentes receptores secundarios para iniciar la perforación de la membrana o la fusión con la célula huésped. Después de la unión, la envoltura viral se fusiona con la membrana de la célula huésped, lo que provoca la entrada del virus. Los virus que ingresan a una célula de esta manera incluyen el VIH, el KSHV y el virus del herpes simple.

En el SARS-CoV-2 y virus similares, la entrada se produce a través de la fusión de membranas mediada por la proteína espiga, ya sea en la superficie celular o en vesículas. Los esfuerzos de investigación se han centrado en la interacción de la proteína espiga con su receptor de superficie celular, la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2). El alto nivel evolucionado de actividad para mediar en la fusión de célula a célula ha dado como resultado una capacidad de fusión mejorada. La inhibición de la infección por SARS-2 se dirige a las proteínas de pico que albergan la capacidad de fusión de membranas. Las vacunas se basan en la inhibición de la glicoproteína espiga (S) que media en la fusión del virus y las membranas de sus células huésped. El mecanismo de fusión también se estudia como un objetivo potencial para el desarrollo de antivirales.

Entrada por endocitosis

Los virus sin envoltura viral ingresan a la célula generalmente a través de endocitosis; son ingeridos por la célula huésped a través de la membrana celular. Las células pueden absorber recursos del entorno exterior de la célula, y los virus pueden utilizar estos mecanismos para entrar en una célula de la misma manera que los recursos ordinarios. Una vez dentro de la célula, el virus abandona la vesícula por la que fue captado para acceder al citoplasma. Los ejemplos incluyen el virus de la poliomielitis, el virus de la hepatitis C y el virus de la fiebre aftosa.

Muchos virus envueltos, como el SARS-CoV-2, también ingresan a la célula a través de la endocitosis. La entrada a través del endosoma garantiza un pH bajo y la exposición a las proteasas que se necesitan para abrir la cápside viral y liberar el material genético en su interior. Además, los endosomas transportan el virus a través de la célula y aseguran que no quede ningún rastro del virus en la superficie, lo que podría ser un sustrato para el reconocimiento inmunológico.

Entrada por inyección genética

Un tercer ejemplo, más específico, es simplemente adhiriéndose a la superficie de la célula a través de receptores en la célula e inyectando solo su genoma en la célula, dejando el resto del virus en la superficie. Esto está restringido a virus en los que solo se requiere el genoma para la infección de una célula (por ejemplo, virus de ARN de cadena positiva porque pueden traducirse inmediatamente) y más restringido a virus que realmente exhiben este comportamiento. El ejemplo mejor estudiado incluye los bacteriófagos; por ejemplo, cuando las fibras de la cola del fago T2 aterrizan en una célula, su vaina central perfora la membrana celular y el fago inyecta ADN de la cápside de la cabeza directamente en la célula.

Secuelas

Una vez que un virus está en una célula, activará la formación de proteínas (ya sea por sí mismo o usando el huésped) para obtener el control total de la célula huésped, si es posible. Los mecanismos de control incluyen la supresión de las defensas celulares intrínsecas, la supresión de la señalización celular y la supresión de la transcripción y traducción celular del huésped. A menudo, son estos efectos citotóxicos los que conducen a la muerte y el declive de una célula infectada por un virus.

Una célula se clasifica como susceptible a un virus si el virus puede entrar en la célula. Después de la introducción de la partícula viral, se produce el desempaquetado de los contenidos (proteínas virales en el tegumento y el genoma viral a través de alguna forma de ácido nucleico) como preparación de la siguiente etapa de la infección viral: la replicación viral.