Genomas viricos

La composición y estructura de los genomas víricos es más diversa que en todos los reinos de seres vivos. El ácido nucleico puede ser DNA/RNA, DNAmc-DNAbc / RNAmc-RNAbc, genoma lineal, circular o segmentado, polaridad de mensajero, antimensajero, antisentido, etc

Los genomas comprenden desde 3500nucleótidos: familia Lediviridae hasta los 470000 nucleótidos (470 kb) del herpesvirus Citomegalovirus. El genoma vírico siempre está sujeto a una condición:

“ Ya que los virus son parásitos intracelulares obligados, que se replican en el interior de la célula hospedadora, su genoma tiene que estar preparado para que la información genética sea reconocida y decodificada por la célula hospedadora invadida, es decir, deben tener un código genético reconocible ”

Además de ser reconocible por la maquinaria celular también debe ser irreconocible por la maquinaria celular, es decir, la célula no debe reconocer como algo extraño el genoma vírico porque lo degradaría. Las señales de expresión de control de la expresión de los genes víricos también deben ser reconocidas.

El primer genoma en ser secuenciado fue el fago ΦX174: su genoma es pequeño de  DNAmc (puede ser secuenciado directamente)  y es un fago de fácil propagación en E.Coli (se purifica en el laboratorio a altas concentraciones). Muchos virus de DNA de eucariotas recuerdan al DNA de sus células hospedadoras en cuanto a la biología de su genoma.

– Algunos genomas de DNA de virus se acoplan con histonas celulares para formar estructuras tipo cromatina dentro de partículas víricas.

-El splicing se descubrió estudiando adenovius (Sharp 1977)

• PRINCIPIO DE ECONOMÍA DE GENOMAS VÍRICOS

 Todos los virus soportan presión selectiva para minimizar el tamaño de su genoma. En fagos es normal encontrar genes solapados: una secuencia es parte de un gen y parte de otro gen al mismo tiempo → máxima capacidad genética en mínimo tamaño posible. En virus de  eucariotas el tamaño de empaquetado lo determina la cantidad de ácido nucleico que puede meterse en la cápsida.

• Propiedades generales del genoma de los virus

 –Uso de bases inusuales: el DNA de ciertos fagos contiene bases inusuales; se reemplazan T-U. Ej. el fago PBS1. El fago SP8 no usa T, sino hidroximetiluracilo. En otros fagos, los de serie T-par: T2, T4, T6 no usan C, sino 5-hidroximetilcitosina, que puede estar sustituida por glucosa o gentidiosa. La información para la síntesis debe estar en el genoma vírico, pero  como las bases son distintas a las celulares, presentan un patrón de metilación distinto, que facilita que las enzimas víricas diferencien  ambos genomas y que las enzimas degradadoras celulares se bloqueen por la presencia de esas moléculas que no existen en la célula.

-Extremos cohesivos monohebra: algunos virus tienen fragmentos de DNAmc en los extremos, siendo los extremos monohebra complementarios. Esto lleva a  que si desnaturalizamos el DNA y se renaturaliza, se forman círculos y concatémeros

–Circularización por uniones proteicas: en adenovirus hay proteínas unidas covalentemente al extremo 5´ de cada hebra, y el genoma se circulariza por unión no covalente del extremo 5´ interacciona con el 3´.

–RNA circular de viroides: son RNAmc formando círculos covalentemente cerrados con un alto grado de apareamiento intramolecular de base

–Capuchas terminales: en procariotas y en virus que infectan procariotas, el extremo 5´ de RNAm es una purina (A, G) trifosforilada. Esta modificación se denomina capucha, que protege ese extremo de ser atacado por fosfatasas y nucleasas celulares. La capucha consta de una 7-metilguanosinaterminal unida al penúltimo nucleótido del ácido nucleico, y también promueve la iniciación de la traducción.

–Poliadenilación: colas poli-A en el extremo 3´. Esta cola poli-A está presente en la mayoría de RNAm de eucariotas y se añade a los RNA víricos de forma post-transcripcional. Algunos virus tienen un oligo U que cuando el RNA es transcrito, pasa a poli-A. La función de la cola poli-A no se ha verificado, pero confiere estabilidad.

–Virus RNA con aminoácido en el extremo: el RNA de virus de plantas no está poliadenilado, pero el 3´ se pliega como el plegamiento de los RNAt, y puede unirse ahora a un aminoácido. Probablemente esto confiere estabilidad. Cada RNA viral unido a un aminoácido tiene especificidad por el aminoácido: el TMV solo se une a la His

–Presencia de genomas segmentados: la integridad del genoma lo componen segmentos de ácido nucleico. Algunos genomas de virus de plantas son multipartidos/multipartitos.

En un genoma segmentado todos los segmentos se encapsulan en una partícula, mientras que en los multipartidos cada uno de los distintos segmentos lleva su propia cápsida, pero solo es virus si tiene todos los segmentos.  Es decir, tiene que infectar con las distintas cápsidas para que sea viable la infección. El más pequeño de los fragmentos es la copia exacta del extremo de uno de los fragmentos mayores.

• Genes solapantes

 El fago ΦX174 no tiene regiones espaciadoras entre genes, y en 3 casos distintos el codón de terminación de un gen se superpone con el codón de iniciación del gen siguiente. Solapar genes es normal en virus procariotas y eucariotas: hay una economía extrema del uso del potencial codificante.

• Importancia evolutiva de las estructuras

 –Ayudan al virus a reconvertir la maquinaria biosintética de la célula y dirigirla hacia la síntesis de nuevos viriones

-Cualquier modelo que se proponga acerca de la replicación vírica debe tener en cuenta estas particularidades