COVID-19 SARS-COV2 estructura y mecanismo de infección
Summary
TLDREl video proporciona una explicación detallada sobre los coronavirus, en especial el SARS-CoV-2. Se describe su estructura, su ciclo de vida dentro de la célula huésped, y cómo infecta al cuerpo humano. Destaca la importancia de la proteína spike (S), que permite al virus unirse a la enzima convertidora de angiotensina 2 (ECA2) en las células humanas, facilitando la fusión de membranas. Además, se habla de las mutaciones del virus que aumentan su infectividad y cómo el genoma viral genera proteínas esenciales para su replicación y propagación dentro del organismo.
Takeaways
- 🦠 Los coronavirus son virus que causan enfermedades respiratorias en humanos y se dividen en cuatro grupos, siendo alfa y beta coronavirus los más relevantes.
- 🔬 El científico Almeida descubrió coronavirus en 1966, observándolos en microscopio electrónico en muestras de pacientes con síntomas respiratorios.
- 🌐 El SARS-CoV-2 es una forma esférica de coronavirus con una bicapa lipídica y un núcleo de ARN simple banda positiva.
- 🧬 El genoma del SARS-CoV-2 contiene entre 30,000 a 32,000 bases y presenta varios 'marcos de lectura abierto' (ORF), lo que le permite codificar múltiples proteínas.
- 🔑 Las proteínas estructurales clave del SARS-CoV-2 incluyen la N (núcleo cápside), la S (spike), la M (membrane) y la E (envelope).
- 🔗 La proteína S es crucial para la unión del virus a los receptores humanos y la fusión con la membrana celular, y su mutación D614G se asocia con mayor infectividad.
- 💉 La enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) es el receptor celular al que se une el SARS-CoV-2, y su bloqueo por el virus afecta la función reguladora de la tensión arterial.
- 📍 La ACE2 está expresada en múltiples órganos y tejidos, lo que explica la amplitud de los síntomas del COVID-19.
- 🔄 El ciclo de vida del SARS-CoV-2 en la célula incluye la entrada del virus, la traducción y replicación del ARN genómico, y la formación de nuevas partículas virales.
- 🚀 La liberación del virus de la célula huésped ocurre a través de la fusión de las membranas viral y celular, y la acción de proteasas como la TMPRSS2.
Q & A
¿Cuál es la familia de los coronavirus y cuáles son sus grupos principales?
-Los coronavirus son miembros de la familia Coronavirina, y dentro de esta familia existen cuatro grupos, siendo los alfa y beta coronavirus los responsables de las enfermedades respiratorias en el ser humano.
¿En qué año se descubrieron los coronavirus y quién los observó por primera vez?
-Los coronavirus se conocen desde 1966, cuando el científico June Almeida los observó por primera vez en el microscopio electrónico en una muestra de un paciente con una enfermedad respiratoria.
¿Cómo se describe la forma y estructura del SARS-CoV-2?
-El SARS-CoV-2 tiene forma esférica, está rodeado por una bicapa lipídica, tiene un diámetro entre 60 a 160 nanómetros y en su interior presenta una núcleo capsid formado por proteínas y ARN de polaridad positiva.
¿Cuál es la función principal de la proteína Spike en el SARS-CoV-2?
-La proteína Spike del SARS-CoV-2 tiene dos funciones principales: unir al receptor humano de la enzima convertidora de angiotensina en la membrana de la célula huésped y permitir la fusión de la membrana viral con la membrana celular.
¿Cuál es la diferencia entre los genomas de los eucariotas y el genoma viral del SARS-CoV-2?
-El genoma viral del SARS-CoV-2 es un ARN simple banda que no necesita de ADN intermediario para producir proteínas, mientras que los eucariotas tienen un genoma con estructura más compleja y requieren de un intermediario de ADN.
¿Cómo se producen las proteínas en el ciclo de vida del SARS-CoV-2?
-El ARN genómico del SARS-CoV-2 se traduce en poliproteínas que son procesadas por una proteasa en las proteínas no estructurales (nsp) y estructurales, como la proteína Spike, M y N.
¿Qué es un 'marco de lectura abierto' (ORF) y cómo se relaciona con la síntesis de proteínas en el SARS-CoV-2?
-Un marco de lectura abierto (ORF) es una secuencia de nucleótidos en el ARN desde el codón de inicio hasta el de finalización, permitiendo que el genoma viral del SARS-CoV-2 sintetice varias proteínas a partir de un mismo genoma.
¿Qué es la mutación D614G en la proteína Spike del SARS-CoV-2 y cómo afecta a la infectividad del virus?
-La mutación D614G es un cambio en el aminoácido 614 de la proteína Spike, donde un aspartato con carga negativa se reemplaza por una glicina. Esta mutación se ha asociado con una mayor infectividad, ya que mejora la flexibilidad y estabilidad de la molécula, aumentando su efectividad en la unión con el receptor humano.
¿Cuál es la función de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) y cómo interactúa con el SARS-CoV-2?
-La enzima ACE2 es crucial en el sistema cardiovascular, ya que transforma la angiotensina 2 en angiotensina 1-7, lo que promueve la vasodilatación. El SARS-CoV-2 se une a la ACE2, bloqueando su función y potencialmente afectando la homeostasis cardiovascular.
¿Cómo se describe el proceso de fusión de las membranas viral y celular en la infección por SARS-CoV-2?
-El SARS-CoV-2 se une a la célula huésped a través de la interacción entre la proteína Spike y la ACE2. Una proteasa llamada TMPRSS2 facilita la fusión de las membranas, permitiendo la liberación del ARN genómico del virus en la célula.
Outlines
🦠 Introducción a los coronavirus
El primer párrafo explica que los coronavirus son miembros de la familia Coronavirina y destacan cuatro grupos, siendo los alfa y beta coronavirus los causantes de enfermedades respiratorias en humanos. Se menciona que los coronavirus fueron descubiertos en 1966 por un científico llamado Almeyda, quien observó partículas circulares con espinas que le hicieron pensar en la corona solar. Además, se describe la estructura del SARS-CoV-2, incluyendo su forma esférica, su diámetro y su núcleo capsid formado por proteínas y ARN de polaridad positiva. Se mencionan las proteínas NSP no estructurales y las estructurales, destacando la importancia de la proteína S, que se asocia al ARN genómico y tiene dos funciones principales: unirse al receptor humano y permitir la fusión de las membranas viral y celular.
🧬 Genómica y proteómica del SARS-CoV-2
El segundo párrafo se enfoca en el genoma del SARS-CoV-2, que tiene entre 30,000 y 32,000 bases y presenta varios 'marcos de lectura abierto' (ORF), lo que permite la síntesis de varias proteínas a partir de un mismo genoma. Se describen los ORF1a y ORF1b, que son cruciales para la formación de proteínas como la poli proteína 1a y 1b, las cuales son precursoras de otras proteínas necesarias para la replicación y transcripcíon del virus. También se menciona la estructura de la glicoproteína espícula, compuesta por 100 a 160 aminoácidos y su importancia en la unión al receptor humano y la fusión de membranas.
🔬 Mutación D614G en la proteína espícula del SARS-CoV-2
Este párrafo aborda la mutación D614G que ocurre en la proteína espícula del SARS-CoV-2, donde un aminoácido aspartato se reemplaza por un cistina. Esta mutación ha sido asociada con una mayor infectividad del virus. Se explica que esta mutación afecta la flexibilidad y estabilidad de la molécula, permitiendo una mayor efectividad en la unión del virus a la célula huesped. Además, se discute la importancia de la enzima convertidora de angiotensina (ACE2) y cómo el virus puede afectar su función al secuestrarla, lo que tiene implicaciones en la regulación de la vasoconstricción y la vasodilatación.
🔄 Interacción del SARS-CoV-2 con la célula huesped
El cuarto párrafo describe el proceso de cómo el SARS-CoV-2 interactúa con la célula huesped. Se explica que la enzima TMPRSS2 corta la proteína spike del virus, lo que permite la fusión de las membranas viral y celular y la liberación del ARN genómico del virus a la célula. Se menciona la localización de la ACE2 y la TMPRSS2 en varias partes del cuerpo, lo que sugiere cómo el virus puede afectar diferentes órganos. También se describe el proceso de endocitosis y cómo la bajada del pH en el sistema endosomial activa la TMPRSS2, lo que facilita la liberación del genoma viral.
📈 Ciclo de multiplicación del SARS-CoV-2
El último párrafo explica el ciclo de multiplicación del SARS-CoV-2 en la célula. Se describe que, tras la liberación del ARN genómico, este se traduce en poli proteínas que son cortadas por una proteasa para formar parte del complejo de replicación y transcripcíon. Se menciona la replicación del genoma positivo y la formación deARN genómico negativo y positivo, que son precursores de las nuevas partículas virales. Además, se describe cómo las proteínas estructurales se unen al retículo endoplásmico de la célula huesped y cómo el aparato de Golgi envuelve la partícula viral completa, permitiendo su liberación de la célula.
Mindmap
Keywords
💡Coronavirus
💡SARS-CoV-2
💡Proteína Spike
💡RNA genómico
💡Marcos de lectura abierto (ORF)
💡Proteínas no estructurales (nsp)
💡ECA2 (Enzima Convertidora de Angiotensina 2)
💡TMPRSS2
💡Endosoma
💡Replicación viral
Highlights
Los coronavirus son miembros de la familia Coronavirina y causan enfermedades respiratorias en humanos.
Coronavirus descubiertos en 1966 por científicos, con una apariencia de corona solar.
SARS-CoV-2 tiene una forma esférica y una bicapa lipídica, con un diámetro entre 60 a 160 nanómetros.
El núcleo del SARS-CoV-2 está formado por proteínas y ARN de polaridad positiva.
El SARS-CoV-2 puede sintetizar 25 proteínas directamente desde su ARN genómico.
Las proteínas estructurales del SARS-CoV-2 incluyen la N, S, M y E.
La proteína S (espina) es crucial para la unión al receptor humano y la fusión con la célula huésped.
La proteína M (membrane) permite la curvatura de la membrana viral y su asociación con el núcleo.
La proteína E (envelope) está involucrada en el ensamblaje y liberación de las partículas virales.
El ARN genómico del SARS-CoV-2 tiene entre 30,000 a 32,000 bases y presenta varios marcos de lectura abierto (ORF).
La replicación del SARS-CoV-2 involucra la formación de ARN complementario y la síntesis de proteínas.
La glicoproteína espiga (S) está altamente glicosilada y presenta dos dominios, S1 y S2, para la unión y fusión.
La mutación D614G en la proteína espiga ha sido asociada con una mayor infectividad del SARS-CoV-2.
La enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) es el receptor humano objetivo del SARS-CoV-2.
La interacción entre la proteína espiga y ACE2 es altamente afín, lo que aumenta la capacidad de infectar las células.
La expresión de ACE2 y TMPRSS2 en múltiples órganos puede explicar la afectación sistémica del SARS-CoV-2.
La entrada del SARS-CoV-2 en la célula implica la unión a ACE2, la activación de proteasas y la fusión con la membrana celular.
El ciclo de multiplicación del SARS-CoV-2 incluye la traducción, replicación, y ensamblaje de nuevas partículas virales.
Transcripts
los coronavirus son miembros de su
familia corona virina
y dentro de esta su familia existen
cuatro grupos dos de los cuales los alfa
coronavirus y los beta coronavirus son
los responsables de las enfermedades
respiratorias en el ser humano
los coronavirus se conocen desde hace
muchos años en el año 1966 la científico
y un almeyda
los ve por primera vez en el microscopio
electrónico en una muestra de un
paciente que presentaba una enfermedad
respiratoria semejante a la que dada
cuando hay una gripe común ok entonces
ve estas partículas que son circulares y
alrededor de ellas presentaban
unas espinas
que semejaban entonces a la corona solar
desde ese momento se le denominó
coronavirus
ahora como es el sars co2 como es su
estructura su mecanismo de acción y su
ciclo de vida dentro de la célula web
eso es lo que vamos a ver hoy acá
el sars co2 es tiene forma esférica
se tiene una bicapa lipídica que lo
rodea
se dice que tiene un diámetro entre 60 a
100 a 160 nanómetros y en su interior
presenta una núcleo caps y la núcleo
cápside está formada por proteínas y por
rn simple banda con polaridad positiva
que significa que tenga polaridad
positiva
que está este se comporta como una rn
mensajero donde directamente a partir de
él se producen proteínas eso significa
que el sars cop 2 en su ciclo de vida no
tiene que pasar por un intermediario de
adn
y producir las proteínas que necesitan
para ensamblar nuevas partículas virales
s arne simple banda permite la síntesis
de 25 proteínas entre las cuales tenemos
las proteínas
nsp que son las no estructurales se
conocen para el cerco 216 proteínas no
estructurales y por otro lado tenemos
las estructurales 4 de las cuales que
vamos a ver en un rato pues son
principales y el resto son proteínas
accesorios
dentro de las 4
estructurales principales tenemos la
proteína n
qué es una proteína que forma parte del
núcleo cápside se encuentra dentro de
el lirio
luego y está asociada pues al arn
genómico tenemos la proteína s que es la
proteína spike o la proteína espiga o la
glicoproteína especular porque
es un complejo de proteínas con
carbohidratos ella sobresale de la
partícula viral y este se sabe que tiene
una longitud entre 8 a 12
y cumple dos funciones principales una
de ellas pues es la unión al receptor
humano de la enzima convertidora de
angiotensina que se encuentra en la
membrana de la célula huésped
y la otra función es permitir la fusión
de la membrana
viral con la membrana del asilo web
como ven es una función importante la de
la proteína spike en el tropismo del
virus
luego tenemos a la proteína m que es la
proteína de membrana observen que es una
proteína integral de membrana atraviesa
completamente la membrana y ella permite
la curvatura de esta membrana viral y
además asocia la membrana
del virus con la núcleo cápside
permitiendo entonces también se mantenga
estable esta estructura
y luego tenemos la proteína que es la
proteína en la envoltura también forma
parte de la membrana y ella está
encargada del ensamblaje de las
partículas virales y de la liberación de
estas de la célula web
ahora bien el rn genómico del cerco 2
está formado por
30 mil a 32 mil bases o lo que es lo
mismo de 30 a 32 kilos bases y
recordemos que es una partícula o una
molécula simple van
tiene en su extremo 5 prima una caperuza
y en su extremo 3 prima una cola poli a
al igual que el rn mensajero de una
célula eucariota
a diferencia de los eucariotas este
genoma presenta varios o rf o lo que se
llaman marcos de lectura abierto
qué es un marco de lectura abierto es
una secuencia pues de
nucleótidos en el rn
desde el cordón de inicio hasta el
cordón de finalización entonces eso nos
permite o permite al genoma viral
sintetizar varias proteínas en un a
partir de un mismo genoma
el virus o el genoma viral en tres
tenemos que las la primera parte sería
una rf1 a marco de lectura abierto uno a
un marco de lectura abierto 1 b y el
resto de los marcos de lectura que
permiten la formación de las proteínas
estructurales
entonces estas estos dos primeros marcos
de lectura
a partir de ellos se forman las polis
proteínas 1a y 1b una de ellas la 1a
tiene
la actividad proteasa por lo que permite
el litro la hidrólisis de estas mismas
políticas y se generan otras proteínas
que son la adr n polimerasa dependiente
de rn y las proteínas no estructurales
en sps
ahora como ven entonces a partir del
mismo genoma viral se están formando las
proteínas que necesitan para realizar
los procesos de replicación y
transcripción
entonces primero ocurre un proceso de
replicación
donde a partir de la el rn
o genómico positivo se forma una copia
complementaria es decir una negativa y a
partir de esta copia negativa se genera
entonces un proceso de transcripción y
se forma una positiva que es el adn
genómico que va a formar parte de las
partículas virales pero también se
forman unos arnés genómicos que son
estos que están aquí y ellos como pueden
observar van a formar proteína s la e la
m la n es decir las proteínas
principales
también las 3 a las 6 y las 7 a 7 v8 que
también son proteínas estructurales pero
accesorias
entonces a partir de estos genómicos se
forman las proteínas estructurales tanto
principales como accesorias
ahora hablando ya de la glicoproteína
especular
pues tenemos acá a la derecha la
estructura de esa especular o proteína
ese como ya le hemos llamado
anteriormente está formada por 100 mil
160 a 1400 aminoácidos es un primero
esto significa que tiene tres
subunidades la pueden ver acá la
subunidad en rojo una en azul y otra en
verde
es altamente glicosilada fíjense que
alrededor de ella presentan pues estos
glicósidos que son oligosacáridos que la
cubre entonces es una proteína compleja
ya que está formada por aminoácidos y
también por carbohidratos
su estructura presenta dos dominios el
dominio s uno en el cual hay un dominio
rbd se llama a sí dominio de enlace al
receptor que permite precisamente el
enlace a la eca 2 a la enzima
convertidora de angiotensina en la
célula humana y por otro lado presenta
un dominio s 2 que es el dominio que
participa en una función de la membrana
viral con la membrana de la célula
huésped
y acá
les traigo la mutación aspartato 614 es
decir el virus sars co2 que está en la
actualidad y que ha infectado pues a la
población mundial
presenta esta meditación
en el aminoácido 614 de la lipoproteína
especular
entonces ocurrió un cambio de aspartato
que es un aminoácido con carga negativa
a una christina que tiene un grupo r con
un hidrógeno y este esta mutación se ha
asociado con una mayor infectividad en
qué sentido en que justo en este sitio
pues es el sitio de unión entre ese 1
con ese los observen acá tengo la
membrana viral
tengo ese 2
y tengo ese 1
es el que reconoce pues el receptor en
la célula web entonces entre s1 y s2 se
encuentra esta mutación que permite que
esta molécula sea más flexible que sea
estable y que cuando se transporta el
virus no se pierda pues
este dominio ese 1 y al mantenerse unido
a ese 2 pues permite que el virus
presente una mayor efectividad
acá podemos ver con más detalle que la
unión entre la proteína spike y la
proteína y k2 es a través de solo un
dominio de esa proteína y sólo una parte
de ella es la que reconoce ese estado
observen a este lado
indicados y acá el dominio de la
proteína spice que se muy bien
en verde en k-2 y en azul el dominio de
la proteína españa
estas se encuentran unidas a través de
enlaces de hidrógeno
y hay un enlace que es hidrofóbico que
se da a través de dos residuos de
aminoácido fenilalanina por eso es hidro
son aminoácidos
aromáticos
se dice que estos enlaces tienen alta
afinidad es decir
se ha reportado que el la proteína spike
del virus arco tops es altamente afín a
la proteína ek 2
de hecho hay investigadores que han
reportado que la afinidad con que se une
la proteína s
a 2 es de 10 a 20 veces mayor que la
reportada para el sars cop en el año
2000
y ahora importante conocer un poco sobre
la enzima convertidora gen encina y su
función
la bencina 2
se produce a partir de la angiotensina 1
en una reacción catalizada por la enzima
convertidora angiotensina por la ecc
ahora bien la angiotensina 2 ella va a
actuar sobre unos receptores ante uno y
promueve la estimulación de
noradrenalina lo que genera una
vasoconstricción así que cualquier cosa
que afecte la concentración de la
medicina 2 en el organismo pues también
afectará esa vasoconstricción y fíjense
la eca 2
precisamente toma la angiotensina 2 como
sustrato y la transforma en bencina 17
por lo que la eca 2 se ha asociado con
un efecto contrario al que puede tener
la potencia 12 asociado con una
vasodilatación y de hecho
se ha realizado muchísimos experimentos
sobre la década 2 sobre el gen que
produce la década mutando lo por
supuesto en modelos animales y cuando
ocurre una mutación en el gen es decir
cuando no tenemos pecados se produce un
proceso de vasodilatación puesto que
y bueno lo que vamos a ver realmente es
el efecto de la angiotensina 2
entonces para por un lado para que vean
la importancia que tiene el hecho de que
el virus si está uniéndose al k2 pues no
está secuestrando y está impidiendo que
ella que cumpla su función en la célula
entonces ya no va a promover una
vasodilatación como se esperaría en
forma normal por otro lado es importante
y les traigo acá para reflexión todos
los sitios donde puede estar expresado
el
receptor pecados o la enzima
convertidora agente encina 2 que está
presente en el tracto respiratorio bajo
en el corazón riñón estómago vejiga
esófago intestino fíjense pero también
está en el pulmón se expresa en un
conjunto de células llamadas células al
violar es tipo 2 y en la cavidad oral
está altamente expresada en células
epiteliales de la lengua entonces para
que vean que este ek 2 que es pues la
cerradura de la puerta por donde pasa el
virus ascot 2 a la célula
pues fíjense donde está toda esa
cerradura ok en todas estas células en
el órgano
acá entonces podemos ver como ocurre la
función de las membranas viral y la
membrana
de la célula huésped en la parte
superior podemos ver pues la
spike
es en forma horizontal simplemente
diferenciando el dominio ese 1 de este
lado y el dominio ese 2
entre ellos dos hay un sitio s1s2 que
está mostrado con esta flecha y hay un
sitio acá en s2 que se llama s 2 prima
que es donde corta una proteasa llamada
tmprss2
y vamos a ver qué es lo que está
ocurrido 12 una vez aquí observamos
entonces la membrana viral con su
proteína spike completa luego ese uno
reconoce en la célula huésped
el receptor pk2 se une a este receptor y
lo primero que ocurre es que la proteasa
tmprss2 pues corta entre s1 y s2 corta
en este primer sitio
y una vez que corta pues queda unido ese
uno a su receptor pero también se expone
un sitio que apenas se ve que está en
verde que se llama hr1
y antes estaba solapado por ese uno el
que era expuesto estos son sitios de
repetición se llaman cito de repetición
porque se repiten siete veces o siete
aminoácidos perdón en cada uno de ellos
hay dos sitios de repetición y cuando
ocurre este segundo corte ese 2 prima se
expone también un partido que es el
péptido de fusión este péptido de fusión
expuesto se une a la membrana de la
célula huésped
y ahora estos 2 hr se reconocen y forman
un enlace entre ellos ya en las 11
varios enlaces entre ellos
y se cierra
estos dos se cierran a manera de clip
se funden entonces las dos membranas la
membrana viral con la membrana de la
célula web
ahora donde está localizada la proteasa
tmprss2 en la célula en la membrana de
la célula web allí además de la eca 2
pues también estará presente esta
proteasa lo primero que ocurre como les
dije es la unión de cada dos y
posteriormente como vamos a ver una vez
que
entre el virus a la célula y baje el ph
por efecto de los lisosomas del
contenido lisosomal entonces se activa
esta tmprss2 que va a estimular la
función de las membranas y va a permitir
así la liberación del genoma viral al
interior de la célula web
y finalmente tenemos el ciclo de
multiplicación del sars coptos
entonces lo primero que ocurre pues el
reconocimiento de la década 2 por la
proteína spike y se forma un endoso más
por endocitosis / entonces el virus a la
célula pero está en dos o más va a
unirse a un lisosoma el lisosoma baja el
ph de este sistema y va a activar a la
proteína proteasa oa la proteasa tmprss2
ella genera entonces como ya vimos la
fusión de las membranas viral y la
membrana celular y promueve entonces la
liberación del arn positivo genómica
ocurre inmediatamente una traducción ya
que como les dije este adn genómico es
como una red de mensajeros se traduce se
formen se forman estas políticas una de
ellas tiene actividad proteasa que corta
a estas mismas poli proteínas generando
entonces un grupo de proteínas dentro de
las cuales están
polimerasa y las proteínas nsp que son
las no estructurales que forman parte
del complejo de replicación y
transcripción
posteriormente ocurre la replicación y
recuerden que este era
un genoma con popularidad positiva eso
significa que la copia va a ser una con
polaridad negativa fíjense que es una
copia puesto que esta cola polea ahora
su complementario será una cola polio
y una vez formadas esta copia negativa a
partir de ella se da el proceso de
transcripción generando un genoma
a rn
simple banda positivo que es el que va a
formar parte de las nuevas partículas
virales pero además se generan los
harenes positivos genómicos que van a
formar las proteínas estructurales algo
interesante es que estas proteínas
estructurales se unen al retículo
endoplásmico de la célula huésped y es
esta membrana del retículo endoplásmico
de la célula huésped la que va a formar
las partículas virales observen aquí
ya la
la que está formando parte de las
partículas virales
y posteriormente el aparato de golgi va
a englobar esta partícula viral completa
formando una vesícula y permitiendo el
transporte de esa partícula viral hasta
su liberación de la célula
bueno esto es todo sobre
este ciclo de multiplicación celular de
ser copto
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