Ejercicios: Virus, viroides y priones

Expón tres razones por las que los virus no se consideran seres vivos según los criterios clásicos (organización celular, metabolismo y reproducción) y una razón por la que el debate sigue abierto.

Describe la estructura básica de un virus (genoma, cápsida y, en algunos, envoltura) y explica la diferencia entre un virus desnudo y un virus envuelto, con un ejemplo de cada uno.

¿Qué son los viroides y qué son los priones? Indica a qué organismos infectan los primeros y cita una enfermedad humana o animal causada por priones.

Describe el ciclo lítico y el ciclo lisogénico de un bacteriófago, indicando en qué se diferencian y qué consecuencia tiene para la bacteria que el fago entre en latencia.

Observa la estructura del virus de la imagen. a) Explica la función de las estructuras 1, 2 y 4 durante la infección de una célula. b) Razona por qué la estructura 3 hace a este tipo de virus especialmente sensible al jabón y a las soluciones alcohólicas. c) ¿Se puede saber solo con la imagen si su genoma es ADN o ARN? Justifica tu respuesta.

El enfoque «una sola salud» (one health) entiende la salud humana, la de los animales y la del medioambiente como un único sistema conectado. Explícalo a partir de las zoonosis víricas: pon dos ejemplos (rabia, gripe aviar o COVID-19) y razona cómo la deforestación, la ganadería intensiva y el comercio de fauna favorecen que un virus salte de una especie animal al ser humano.

Durante un brote de un nuevo virus respiratorio se estima un número básico de reproducción $R_0 = 2.5$.

1. a) Las autoridades sanitarias se plantean dos escenarios alternativos: aplicar medidas de contención no farmacológicas (mascarillas y ventilación, que reducen la probabilidad de contagio por contacto en un $40\,\%$) o confiar exclusivamente en una vacuna con una eficacia del $80\,\%$ aplicada al $60\,\%$ de la población. Predice cuantitativamente cuál de las dos estrategias logrará por sí sola frenar la expansión del brote (hacer que el número reproductivo efectivo $R_t$ sea menor que $1$), justificando tus cálculos.
2. b) Un representante público afirma: «Si logramos vacunar al $50\,\%$ de la población con una vacuna $100\,\%$ efectiva, el virus se extinguirá de inmediato porque la mitad de la población ya no contagia». Rebate cuantitativa y biológicamente esta afirmación calculando el valor resultante de $R_t$ y describiendo qué ocurrirá a corto plazo con la curva de contagios.

En un laboratorio se analizan dos virus emergentes que infectan linfocitos humanos: el virus Alpha (con genoma de ADN bicatenario de $150\text{ kb}$) y el virus Beta (con genoma de ARN monocatenario de $15\text{ kb}$). Se aíslan partículas virales de pacientes tras seis meses de infección:

• En Alpha, la secuencia del gen de la glicoproteína de adhesión presenta una divergencia media del $0.001\,\%$ respecto a la cepa inoculada.

• En Beta, la divergencia en la proteína homóloga es del $4.2\,\%$, encontrándose una amplia nube de variantes en un mismo hospedador.

1. a) Justifica a nivel molecular y enzimático la causa de esta enorme disparidad en las tasas de mutación observadas entre ambos virus.
2. b) Para combatir ambos patógenos, se ensaya una vacuna de subunidades proteicas basada en una única variante de la proteína de adhesión y un fármaco inhibidor de dicha proteína. Predice razonadamente el pronóstico de efectividad a medio plazo de estas estrategias en Alpha y en Beta.
3. c) ¿Qué diana vírica o estrategia farmacológica propondrías para el virus Beta con el fin de reducir la probabilidad de que desarrolle variantes resistentes?

Un equipo de investigación intenta determinar la naturaleza del agente infeccioso causante de una nueva encefalopatía espongiforme. Para ello, somete muestras de tejido cerebral infeccioso a distintos tratamientos antes de inocularlas en ratones sanos de laboratorio:

• Tratamiento 1: Digestión exhaustiva con DNAsas y RNAsas $\rightarrow$ El $100\,\%$ de los ratones enferma.

• Tratamiento 2: Irradiación ultravioleta a dosis letales para ácidos nucleicos $\rightarrow$ El $100\,\%$ de los ratones enferma.

• Tratamiento 3: Autoclave a $121\text{ }^\circ\text{C}$ durante $20\text{ minutos}$ $\rightarrow$ El $100\,\%$ de los ratones enferma.

• Tratamiento 4: Ebullición prolongada en hidróxido sódico ($1\text{ M}$) o digestión con proteasas enérgicas $\rightarrow$ Ningún ratón enferma.

• Tratamiento 5: Se inocula la muestra infecciosa intacta en ratones Knock-Out a los que se ha suprimido el gen $PRNP$ (no expresan la proteína celular normal $\text{PrP}^\text{C}$) $\rightarrow$ Ningún ratón desarrolla la enfermedad ni multiplica el agente patógeno.

1. a) Interpreta los resultados de los tratamientos 1, 2 y 4: deduce la naturaleza bioquímica del agente patógeno y justifica por qué su descubrimiento supuso una aparente violación del dogma central de la biología molecular.
2. b) Explica a nivel estructural (conformación secundaria y agregación) por qué el tratamiento 3 fracasó pero el tratamiento 4 logró neutralizar la infectividad.
3. c) Deduce a partir del tratamiento 5 el mecanismo por el cual este patógeno logra «replicarse» en un hospedador sano y explica por qué los ratones sin el gen $PRNP$ resultan inmunes.