anjuro's blog

En este apartado vamos a tratar de resumir todo lo visto en este blog, de tal forma que podamos apreciar la diversidad y complejidad de los virus que infectan a arqueas.

En primer lugar comentar que aunque las bacterias son más parecidas morfológicamente a las arqueas y en la organización del genoma, su forma de replicarse, transcribirse y traducirse  es más parecida a los eucariotas. Además tiene también características propias como los diéteres y triéteres de glicerol.

Los dos primeros virus de arquea que se aislaron fueron un virus parecido al bacteriófago T4 y otros miembros de la familia Myoviridae que presentan la morfología de cabezas icosaédricas con colas contráctiles. Además se sabe que tienen un genoma de DNA de doble cadena. En un principio se creía que todos los virus de Arquea tenían esta morfología de cabeza-cola, pero pronto se descubrió que no era así, ya que precisamente esta morfología es de las más extrañas dentro de este tipo de virus. Si por una cosa se caracterizan los virus de Arqueas es por presentar una gran variabilidad de morfologías.

Los análisis de secuenciación genética han demostrado que los virus de arqueas están muy poco relacionados con otros tipos de virus. Esto sugiere que tienen diferentes y (seguramente) múltiples orígenes evolutivos.

En segundo lugar repasaremos las características más destacables de los virus agrupándolos según su morfología.

• Virus fusiformes: Esta morfología es exclusiva de virus que infectan arqueas y representan una gran proporción de los virus de arqueas conocidos. Los huéspedes a los que infectan suelen ser hipertermófilos, halófilos extremos y anaeróbicos productores de metano. La mayoría presenta un genoma circular que contiene el gen para sintetizar la integrasa, que como su nombre indica integra el genoma vírico en el cromosoma huésped. Una excepción a la regla son los ya comentados anteriormente His1y His2 que tienen genomas lineales. Sus huéspedes viven en ambientes donde existe una gran concentración de sales disueltas. Ambos presentan un ciclo de vida lítico. Dentro de estos dos virus existe una gran variabilidad en cuanto a su forma.

Otro virus del que también hemos hablado y que se agrupa aquí es el que infecta a Sulfolobus, una de las características básicas de este virus es que su replicación deja intacta la célula huésped. Presentan un DNA circular con superenrrollamiento positivo y se inserta en un gen que codifica para t-RNA. Se ha visto que el tratamiento con rayos UV acelera la velocidad de replicación.

Otro importante representante de esta forma es ATV que como ya comentamos presenta un ciclo de vida muy complejo y extraño a la vez. Su huésped se encuentra en ambientes ácidos y a elevadas temperaturas. Su característica principal es que  sintetiza dos colas una vez ha salido del huésped. Esto plantea un problema práctico, ¿Cómo lo hace?, todavía es un misterio pero se tienen algunas ideas que ya he comentado en entradas anteriores. Lo podeis encontrar en la pagina en la que se llama “virus concretos”.

• Virus con forma de botella y de gota:

En este grupo encontramos las morfologías más extrañas que podemos observar en cualquier virus. Dos ejemplos de estos virus son ABV & SNDV.

ABV tiene forma de botella e infecta a arqueas del género Acidianus , no presenta las formas geométricas típicas que encontramos en la mayor parte de los virus. En la base de este virus encontramos una estructura en forma de disco y otra a modo de cola que se piensa, puede servir para entrar en contacto con el huésped.

Por otra parte SNDV tiene forma de gota e infecta al género Sulfolobus típicamente hipertrmófilo. Presenta un genoma circular de DNA de doble cadena altamente modificado por metilación.

• Virus lineares:

Es la forma más típica de virus que podemos encontrar en el ambiente terrestre, además presenta un genoma de DNA de doble cadena, cosa que no es muy habitual ver en virus con esta forma. Dos ejemplos de este tipo de virus es SIFV & AFV1, este último presenta múltiples repeticiones de pares de bases en su genoma, lo que parece asemejarse a los telómeros típicos de los cromosomas lineales de eucariotas. Típicamente presentan una cubierta interna que rodea el DNA y que parece estar fuertemente glucosilada.

Otro virus con esta forma es AFV2 que se caracteriza por ser muy flexible y presentar una cubierta de lípidos que obtiene del huésped, esta característica hace que tengan un mayor poder de virulencia, ya que hace más difícil para la arquea saber que esa partícula es un virus. Presenta un genoma lineal y un mecanismo de replicación diferente. El virus presenta una morfología lineal en cuyos extremos se observan estructuras similares a patas de araña, que también se piensa que tienen la función de anclarse al huésped.

• Virus esféricos

Algunos presentan una cubierta lipídica que envuelve la nucleocápsula, como por ejemplo STIV (explicado en “virus concretos”) & SH1. Presentan una arquitectura de la cubierta externa única con unos adornos a modo de torreones que sobresalen de los vértices de dicha cubierta.

• Virus Cabeza-cola (forma de bacteriófago)

Es la forma más recurrente de virus que infecta a bacterias, pero en el caso de arqueas no está especialmente extendida. Estos virus infectan exclusivamente a halófilos o metanógenos ligeramente termófilos. Presenta un genoma lineal de DNA de doble cadena. Dos ejemplos de estos son HF1 y HF2.

Ahora comentaré algunos aspectos generales de los virus de arqueas como son:

• Ecología: La mayor parte de estos virus se encuentran medios con una salinidad y temperatura extrema. Es obvio, puesto que los virus se han tenido que adaptar a los ambientes donde viven sus huéspedes, las arqueas, que típicamente son extremófilas. Se ha visto que dependiendo de las condiciones ambientales locales existe cierta variabilidad en la morfología de un mismo tipo de virus. Aunque también es cierto que el genoma de la especie está muy conservado. La mayoría de la diversidad que encontramos se debe a que ha habido recombinación entre especies evolutivamente relacionadas. También se ha visto que hay ambientes en los que conviven 4 o 5 familias de estos virus y el grado de intercambio genético es mínimo, lo que hace pensar que predomina la estabilidad frente al cambio.
• Genómica: Parece ser que hay unas determinadas secuencias en el genoma de virus de arqueas que permite identificarlos. Se identificaron unas determinadas funciones de glucosilación que eran exclusivas de unas proteínas que sólo se encuentran en virus de arqueas, así como diferencias en las proteínas que llevan a cabo la replicación, recombinación e integración del DNA. Parece ser que no ha habido muchos fenómenos de recombinación entre las distintas familias de virus, aunque hay varias evidencias de que si que la ha habido dentro de una misma familia.

Por último destacar la peculiaridad de ATV (otra vez) ya que presenta 4 genes que codifican para trasnposasas, hecho muy poco común.

• Defensa celular frente a los virus: Como ya sabemos las células tienen diferentes mecanismos para diferenciar lo propio de lo extraño, en este caso solo cometeré dos que tienen que ver exclusivamente con el DNA. Un mecanismo que permite diferenciar el DNA propio del extraño es el patrón característico de metilación del DNA. Cada individuo tiene un patrón diferente, esto le permite saber si es suyo o no, de esta forma enzimas como las nucleasas y otras enzimas degradativas son capaces de reconocer y eliminar el DNA extraño, impidiendo así muchas infecciones provocadas por virus. Pero claro, los virus han buscado estrategias para evitar ser reconocidos. El otro mecanismo, recientemente descubierto consiste en que las secuencias espaciadoras de los genes pueden ser también útiles para reconocer el DNA propio del extraño. No está muy claro el mecanismo exacto por el que actúa.

• Evolución:

Muchos autores hablan de coevolución entre células y virus, lo que daría lugar a la actual biosfera y virosfera. El mecanismo por el que surgieron los tres dominios de la vida sigue siendo un misterio. Algunos autores piensan que la transición del mundo del RNA al del DNA sería gracias a la introducción de DNA por un virus en las  primeras células.

Por último intentaré mostrar las hipótesis que se han planteado para explicar cuál es el posible origen de los virus en general.

Básicamente se han planteado 3 hipótesis:

• “Virus primero”: Los virus se originaron en un mundo pre-celular
• “ Reducción del genoma”: Los virus se originarían por una reducción de células parasíticas
• “Escape”: Los virus se originarían a partir de fragmentos de genes de células que escaparon del control celular convirtiéndose en parásitos

Estas tres hipótesis se plantearon antes del descubrimiento de las arqueas. En esta visión clásica los bacteriófagos se originaron a partir del genoma de bacterias, mientras que los virus eucariotas a partir de células eucariotas.

Actualmente esta hipótesis ya ha sido descartada y se han propuesto dos nuevas, la primera explica que los todos los virus tienen un único origen común, esto se debe a que el primer virus infectó a LUCA (Last universal cellular antecesor), entonces conforme evolucionó la vida también lo hicieron los virus. La otra hipótesis dice que ya en el mundo del RNA habían virus, y que fueron precisamente estos los que introdujeron en una célula de RNA el DNA, posteriormente surgieron virus que eran capaces de infectar células de DNA. Según esta hipótesis el DNA habría sido inventado por los virus y posteriormente transferido a las células.

Lo que está claro es que aún no se sabe cómo surgieron los virus, así como si estos fueron en parte responsables de generar la gran diversidad de formas de vida que hoy forman nuestro planeta.