Coronavirus: estructura y composición
Los coronavirus, una familia de virus que ha ganado prominencia debido a su impacto en la salud humana, poseen características distintivas que los diferencian de otros agentes virales. En particular, se destaca su estructura y composición genética.
Coronavirus: estructura y composición
Los coronavirus se presentan como partículas relativamente pequeñas, con un tamaño que oscila entre 120 y 160 nanómetros (nm). Estas partículas exhiben una envoltura, una membrana que rodea su estructura, proporcionándoles una apariencia característica. La presencia de esta envoltura les confiere ciertas propiedades y comportamientos particulares.
El genoma de los coronavirus es de ARN monocatenario de polaridad positiva, lo que significa que el ARN es de sentido positivo y, por lo tanto, se puede traducir directamente en proteínas funcionales. Este genoma no segmentado tiene una longitud notable, que varía entre 27 y 32 kilobases (kb). Este tamaño de genoma es excepcionalmente grande en comparación con otros virus de ácido ribonucleico (ARN), destacándose como el genoma más extenso entre esta categoría de virus.
Otra característica peculiar de los genomas de los coronavirus es que están poliadenilados en el extremo 3′. Esta poliadenilación implica la adición de múltiples adeninas a la cola del ARN, proporcionando estabilidad y facilitando diversas funciones en el ciclo de vida viral.
La poliadenilación en el extremo 3′ y la polaridad positiva del ARN genómico contribuyen a la eficiencia del virus en replicarse y traducir sus proteínas en el interior de las células huésped. Además, estas características genómicas influyen en la capacidad de los coronavirus para evadir las defensas del sistema inmunológico y adaptarse a entornos celulares específicos.
La nucleocápside helicoidal, con un diámetro que oscila entre 9 y 11 nanómetros, desempeña un papel crucial al proteger y organizar el RNA genómico, asegurando su integridad y funcionalidad como material genético viral. Esta estructura en espiral contribuye significativamente a la estabilidad del RNA, preservando su capacidad infecciosa.
La superficie externa de la envoltura viral presenta proyecciones distintivas, ampliamente espaciadas, con una forma que sugiere un “palo de golf” o “pétalos” de aproximadamente 20 nanómetros de longitud. Esta disposición única ha llevado a la analogía de una “corona solar”. Estas proyecciones son primordialmente compuestas por la glucoproteína de espiga (S), desempeñando un papel crucial en la interacción del virus con las células huésped.
La función esencial de estas proyecciones radica en facilitar la entrada del virus en las células huésped. Actúan como estructuras de reconocimiento que se unen a receptores específicos en la superficie de las células, desencadenando eventos que culminan en la fusión viral y la liberación del RNA genómico en el interior de la célula. De esta manera, las proyecciones en la envoltura no solo contribuyen a la morfología distintiva del virus, sino que también son determinantes clave para su capacidad de infectar células.
Proteínas estructurales del virus
La composición de las proteínas estructurales en los coronavirus desempeña un papel crucial en la formación y función del virus. Estas proteínas están diseñadas para cumplir diversas funciones durante el ciclo de vida viral, contribuyendo a la estructura y la infectividad del virus.
- Proteína de la Nucleocápside (N):
- La proteína de la nucleocápside, abreviada como N, es una proteína fosforilada con un peso molecular que oscila entre 50 y 60 kilodaltons (kDa). Su función principal es asociarse con el RNA genómico del virus, formando la nucleocápside helicoidal. Esta asociación proteína-RNA contribuye a la estabilidad del genoma viral y facilita la replicación y transcripción del RNA durante la infección.
- Glucoproteína de Membrana (M):
- La glucoproteína de membrana, denotada como M, tiene un peso molecular que varía de 20 a 35 kDa. Esta proteína sirve como proteína de matriz embebida en la doble capa de lípidos de la envoltura viral. Su función principal es proporcionar integridad estructural a la envoltura, ayudando a darle forma y estabilidad. Además, la proteína M interacciona con la proteína de la nucleocápside, estableciendo conexiones esenciales entre la envoltura y la nucleocápside.
- Glucoproteína de Espiga (S):
- La glucoproteína de espiga, identificada como S, es la proteína más grande de las estructuras virales, con un peso molecular que varía entre 180 y 220 kDa. Esta proteína constituye los peplómeros, proyecciones en forma de pétalo en la superficie externa de la envoltura viral. La glucoproteína S es esencial para la entrada del virus en las células huésped. Actúa como una llave molecular que se une a receptores específicos en la superficie de las células, facilitando la fusión viral y permitiendo que el RNA genómico ingrese a la célula.
La presencia de la glucoproteína HE (hemaglutinina-esterasa) en algunos virus, incluido el coronavirus humano OC43, se justifica por las funciones distintivas que esta proteína desempeña en la biología viral. Con un peso molecular de aproximadamente 35 kDa, la proteína HE manifiesta la capacidad de causar hemaglutinación, un proceso en el que se produce la aglutinación de glóbulos rojos, y presenta actividad de acetilesterasa, lo que sugiere una función específica en la interacción del virus con las células huésped o en eventos relacionados con la patogenicidad.
Coronavirus: estructura y composición
La organización genómica de los coronavirus sigue un patrón característico, y en el caso mencionado, el orden de los genes para las proteínas codificadas es Pol-S-E-M-N-3′, donde cada letra representa una proteína específica:
- Pol: Proteína de polimerasa.
- S: Glucoproteína de espiga.
- E: Proteína de envoltura.
- M: Glucoproteína de membrana.
- N: Proteína de la nucleocápside.
Es esencial señalar que la variabilidad en la organización genómica puede existir en los coronavirus, y la presencia de la proteína HE introduce esta variabilidad al sistema. Esto implica que, en algunos casos, los coronavirus pueden contener genes adicionales o presentar modificaciones en el orden de sus genes, contribuyendo así a la diversidad funcional y estructural de diferentes cepas virales.
En conjunto, estas proteínas estructurales desempeñan roles cruciales en la organización, estabilidad y capacidad infecciosa de los coronavirus. La interacción coordinada entre la proteína de la nucleocápside, la glucoproteína de membrana y la glucoproteína de espiga es esencial para la viabilidad y la eficiencia del ciclo de vida viral, desde la entrada en las células hasta la replicación y liberación de nuevas partículas virales.
Variabilidad en el número de genes
La variabilidad en el número y orden de genes en los coronavirus se encuentra intrínsecamente vinculada a la versatilidad genómica de estos virus, en la que los marcos de lectura abiertos (ORFs) desempeñan un papel fundamental. La presencia de múltiples ORFs en el genoma viral ofrece flexibilidad para codificar una variedad de proteínas, tanto estructurales como no estructurales, que desempeñan roles cruciales en diversas etapas del ciclo de vida viral.
Las proteínas no estructurales, codificadas por ORFs específicos, participan en procesos vitales como la replicación y transcripción del genoma, la manipulación de las funciones celulares y la evasión del sistema inmunológico del huésped. Esta diversidad funcional contribuye a la adaptabilidad y capacidad de los coronavirus para enfrentar diferentes entornos y desafíos.
La inclusión de genes adicionales, como el que codifica la proteína HE (hemaglutinina-esterasa), agrega una capa adicional de complejidad genómica. En el caso del virus SARS, se destaca un fenómeno particular: un número comparativamente grande de genes interpuestos para las proteínas no estructurales en el extremo 3′ del genoma. Este fenómeno implica una organización genómica distintiva en el SARS, subrayando la capacidad única de este virus para modular su genoma.
La presencia de ORFs adicionales y la variabilidad en el orden de los genes no solo ofrecen adaptabilidad evolutiva, sino que también pueden conferir propiedades específicas al virus. En el contexto de la proteína HE, se asocia con funciones de hemaglutinación y actividad de acetilesterasa, destacando la diversidad de interacciones y estrategias virales.
En síntesis, la variación genómica en los coronavirus, impulsada por la presencia de ORFs que codifican tanto proteínas no estructurales como estructurales, junto con la inclusión de genes adicionales como la proteína HE, refleja la complejidad y adaptabilidad de estos virus. Esta plasticidad genómica es esencial para su capacidad de respuesta evolutiva y su habilidad para enfrentar entornos cambiantes y desafíos inmunológicos en su interacción con los huéspedes.
Anatomía del hígado
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