miniatura|Figura 1: virions d'hepatitis-B
La transformació vírica és el canvi en la proliferació, el fenotip o la reproducció indefinida de cèl·lules causat per la introducció de material heretable. Mitjançant aquest procés, un virus provoca transformacions nocives d'una cèl·lula in vivo o d'un cultiu cel·lular. El terme també es pot entendre com a transfecció d'ADN mitjançant un vector víric.
La transformació vírica es pot produir tant de forma natural com mèdica. Les transformacions naturals poden incloure càncers vírics, com el virus del papil·loma humà (VPH) i el virus de la leucèmia de cèl·lules T tipus I. Les hepatitis B i C també són el resultat de la transformació vírica natural de les cèl·lules hostes. La transformació vírica també es pot induir per al seu ús en tractaments mèdics.
Les cèl·lules que s'han transformat víricament es poden diferenciar de les cèl·lules no transformades a través d'una varietat d'observacions de creixement, superfície i intracel·lulars. El creixement de les cèl·lules transformades es pot veure afectat per una pèrdua de limitació del creixement causada pel contacte cel·lular, un creixement menys orientat i una alta densitat de saturació. Les cèl·lules transformades poden perdre les seves unions estretes, incrementar la velocitat de transferència de nutrients i augmentar la seva secreció de proteasa. La transformació també pot afectar el citoesquelet i canviar la quantitat de molècules senyal.
Tipus
Hi ha tres tipus d'infeccions víriques que es poden considerar sota el tema de la transformació vírica. Són infeccions citocides, persistents i transformadores. Les infeccions citocides poden causar fusió de cèl·lules adjacents, interrupció de les vies de transport, inclosos ions i altres senyals cel·lulars, interrupció de la síntesi d'ADN, RNA i proteïnes, i gairebé sempre condueix a la mort cel·lular. Les infeccions persistents impliquen material víric que queda inactiu dins d'una cèl·lula fins que s'activa amb algun estímul. Aquest tipus d'infecció sol causar pocs canvis evidents a la cèl·lula, però pot provocar llargues malalties cròniques. Les infeccions transformadores també es denominen transformacions malignes. Aquesta infecció fa que una cèl·lula hoste es converteixi en maligna i pot ser citocida (generalment en el cas dels virus de l'ARN) o persistent (generalment en el cas dels virus de l'ADN). Les cèl·lules amb infeccions transformadores pateixen una immortalització biològica i hereten el material genètic per produir tumors. Atès que el terme citocida o citolític fa referència a la mort cel·lular, aquestes tres infeccions no s'exclouen mútuament. Moltes infeccions transformadores per virus tumorals d'ADN també són citocides.
Efectes cel·lulars d'infeccions víriques GenèticsDestí cel·lularMorfològicsBioquímicsFisiològicsCitocidaProductiu -----------------AvortatDegradació de l'ADN -----------------Possible mutacióMort -----------------Normalment la mortArrodoniment de la cèl·lula
Fusió amb cèl·lules adjacents
Aparició de cossos d'inclusióInhibeixen la síntesi d'ADN, ARN i proteïnes
Interfereixen en les interaccions subcel·lularsMoviment insuficient d'ions
Formació de missatgers secundaris
Activació de cascades cel·lularsPersistentLatent -----------------Crònica -----------------LentPossible mutació -----------------Possible mutació -----------------Possible mutacióSupervivència -----------------Variable -----------------VariableFusió amb cèl·lules adjacents
Aparició de cossos d'inclusió
BrotacióLes respostes immunitàries limiten la propagació vírica
Els complexos antigen-anticòs poden incorporar antígens vírics causant inflamacióRars fins que són estimuladesTransformadorVirus d'ADN -----------------Virus d'ARNMutació -----------------MutacióSupervivència -----------------SupervivènciaReplicació de cèl·lules il·limitadaInactiven les proteïnes supressores de tumors
Deterioren la regulació del cicle cel·lularReplicació de cèl·lules il·limitada Infeccions citocides Les infeccions citocides sovint s'associen a canvis en la morfologia cel·lular, la fisiologia i, per tant, són importants per a la replicació i transformació víriques completes. Els efectes citopàtics, sovint inclouen un canvi en la morfologia cel·lular, com la fusió amb cèl·lules adjacents per formar policariòcits, així com la síntesi de cossos d'inclusió nuclears i citoplasmàtics. Els canvis fisiològics inclouen el moviment insuficient d'ions, la formació de missatgers secundaris i l'activació de cascades cel·lulars per continuar l'activitat cel·lular. Bioquímicament, molts virus inhibeixen la síntesi d'ADN, ARN i proteïnes de l'hoste directament o fins i tot interfereixen amb les interaccions proteïna-proteïna, ADN-proteïna i ARN-proteïna a nivell subcel·lular. La genotoxicitat implica trencar, fragmentar o reordenar els cromosomes de l'hoste. Per acabar, els efectes biològics inclouen la capacitat dels virus d'afectar l'activitat d'antígens i immunologlobulines a la cèl·lula hoste.
Existeixen dues tipus d'infeccions citocides, productives i avortadores. En les infeccions productives es produeixen virus infecciosos addicionals. Les infeccions abortives no produeixen virus infecciosos. Un exemple d'infecció citocida productiva és el virus de l'herpes.
Infeccions persistents Hi ha tres tipus d'infeccions persistents (latents, cròniques i lentes) en què el virus roman dins de la cèl·lula hoste durant períodes prolongats. Durant les "infeccions latents" hi ha una expressió mínima o nul·la del genoma víric infectat. El genoma roman dins de la cèl·lula hoste fins que el virus estigui llest per a la seva replicació. Les "infeccions cròniques" tenen efectes cel·lulars similars a les infeccions citocides agudes, però hi ha un nombre limitat de descendents i virus implicats en la transformació. Finalment, les "infeccions lentes" tenen un període d'incubació més llarg en el qual no poden intervenir canvis fisiològics, morfològics ni subcel·lulars.
Infeccions transformadores Les infeccions per transformació es limiten a infeccions abortives o restrictives. Aquestes constitueixen la categoria més àmplia d'infeccions, ja que pot incloure infeccions citocides i persistents. La transformació vírica s'entén més comunament com a infeccions transformadores, de manera que la resta de l'article se centra a detallar les infeccions transformadores.
Procés miniatura|Figura 2: Fag que injecta el seu genoma a la cèl·lula bacteriana
miniatura|Figura 3: Exemples d'endocitosi Perquè una cèl·lula pugui ser transformada per un virus, l'ADN víric s'ha d'introduir a la cèl·lula hoste. La consideració més simple és la transformació vírica d'una cèl·lula bacteriana. Aquest procés s'anomena lisogènia. Com es mostra a la figura 2, un bacteriòfag aterra sobre una cèl·lula i es fixa a la cèl·lula. El fag pot penetrar a la membrana cel·lular i injectar l'ADN víric a la cèl·lula hoste. L'ADN víric pot quedar inactiu fins que sigui estimulat per una font com la llum UV o pot ser captat immediatament pel genoma de l'hoste. En qualsevol dels dos casos, l'ADN víric es replicarà juntament amb l'ADN hoste original durant la replicació cel·lular, provocant que dues cèl·lules s'infectin amb el virus. El procés continuarà propagant cada vegada més cèl·lules infectades. Aquest procés contrasta amb el cicle lític en què un virus només utilitza la maquinària de replicació de la cèl·lula hoste per replicar-se abans de destruir la cèl·lula hoste.
El procés és similar a les cèl·lules animals. En la majoria dels casos, en lloc d'injectar-se ADN víric en una cèl·lula animal, una secció de la membrana engloba el virus i la cèl·lula absorbeix tant el virus com la secció de la membrana dins de la cèl·lula. Aquest procés, anomenat endocitosi, es mostra a la figura 3.
Transformació de la cèl·lula hoste La transformació vírica altera l'expressió normal dels gens de la cèl·lula hoste a favor d'expressar un nombre limitat de gens vírics. El virus també pot interrompre la comunicació entre les cèl·lules i fer que les cèl·lules es divideixin a un ritme augmentat.
Fisiològica La transformació vírica pot imposar característiques determinables a una cèl·lula. Els canvis fenotípics típics inclouen alta densitat de saturació, creixement independent de l'ancoratge, pèrdua d'inhibició de contacte, pèrdua de creixement orientat, immortalització, afectació del citoesquelet de la cèl·lula.
Bioquímica Els gens vírics s'expressen mitjançant l'ús de la maquinària de replicació de la cèl·lula hoste; per tant, molts gens vírics tenen promotors que donen suport a la unió de molts factors de transcripció que es troben de forma natural a les cèl·lules hostes. Aquests factors de transcripció juntament amb les proteïnes pròpies del virus poden reprimir o activar gens tant del virus com del genoma de la cèl·lula hoste. Molts virus també poden augmentar la producció de proteïnes reguladores de la cèl·lula.
Genètica Depenent del virus, es poden produir diversos canvis genètics a la cèl·lula hoste. En el cas d'un virus del cicle lític, la cèl·lula només sobreviurà prou temps fins que la maquinària de replicació es pugui utilitzar per crear unitats víriques addicionals. En altres casos, l'ADN víric persistirà dins de la cèl·lula hoste i es replicarà a mesura que es repliqui. Aquest ADN víric es pot incorporar al material genètic de la cèl·lula hoste o persistir com a vector genètic separat. Qualsevol dels dos casos pot provocar danys en els cromosomes de la cèl·lula hoste. És possible que el dany es pugui reparar; no obstant això, el resultat més comú és una inestabilitat en el material genètic original o la supressió o alteració de l'expressió gènica.
Assajos Vegeu també: Quantificació de virus
Un assaig és una eina analítica que s'utilitza sovint en un entorn de laboratori per avaluar o mesurar una certa qualitat d'una entitat objectiu.Assay. Wikipedia, The Free Encyclopedia. Accessed 2014-03-25. En virologia es poden utilitzar assajos per diferenciar cèl·lules transformades de cèl·lules no transformades. Variant l'assaig utilitzat canvia la pressió selectiva sobre les cèl·lules i, per tant, pot canviar quines propietats se seleccionen a les cèl·lules transformades.
Tres assaigs comuns utilitzats són l'assaig de formació de focus, l'assaig de creixement independent d'ancoratge i l'assaig de sèrum reduït .
L'assaig de formació de focus (FFA, de l'anglès "focus forming assay") s'utilitza per fer créixer cèl·lules que contenen un oncogen transformant en una monocapa de cèl·lules no transformades. Les cèl·lules transformades formaran taques elevades i denses a la mostra a mesura que creixen sense inhibició de contacte. Aquest assaig és altament sensible en comparació amb altres assaigs utilitzats per a l'anàlisi vírica, com l'assaig de reducció de rendiment.
Un exemple de l'assaig de creixement independent d'ancoratge és l'assaig d'agar suau. L'assaig avalua la capacitat de les cèl·lules per créixer en un gel o fluid viscós. Les cèl·lules transformades poden créixer en aquest entorn i es consideren independents d'ancoratge. Les cèl·lules que només poden créixer unides a una superfície sòlida són cèl·lules no transformades dependents d'ancoratge. Aquest assaig es considera un dels més estrictes per a la detecció de transformacions malignes.
En un assaig de sèrum reduït les cèl·lules s'analitzen aprofitant els canvis en els requisits de sèrum cel·lular. Les cèl·lules no transformades requereixen almenys un medi sèric del 5% per créixer; no obstant això, les cèl·lules transformades poden créixer en un entorn amb un sèrum significativament inferior.
Exemples de transformació natural La transformació natural és la transformació vírica de les cèl·lules sense la interferència de la ciència mèdica. Aquesta és la forma de transformació vírica més freqüentment considerada i inclou molts càncers i malalties, com el VIH, l’ hepatitis B i el virus de la leucèmia de cèl·lules T tipus I.
Oncogènesi vírica