Ejercicio resuelto de Virus · Biología · Cataluña · 2024

«España, año 2050. Empiezan a aparecer epidemias de dengue y Zika que producen miles de contagios.» No es el argumento de una película de ciencia ficción, sino el pronóstico de futuro que hace la Sociedad Española de Enfermedades Infecciosas y Microbiología. Estas enfermedades víricas actualmente son endémicas de zonas tropicales, pero poco a poco empiezan a detectarse casos en Cataluña. En 2023 ha habido tres casos de dengue autóctono.

1. El dengue se transmite por medio de la picadura de un mosquito del género Aedes, como el mosquito tigre en Cataluña. Hay cuatro tipos diferentes de virus del dengue. Aunque son todos muy parecidos entre ellos, la infección por uno de ellos no confiere inmunidad contra el resto. [1 punto]
a) Observe la figura siguiente y complete la tabla de abajo con las partes del virus del dengue y las principales biomoléculas que lo forman.

El material genético del virus del dengue consta de unos 10 500 nucleótidos de A, C, G y U. Además, la proporción de G no es la misma que la de C, ni la de A la misma que la de U.

Estructura	Nombre de la estructura	Biomoléculas que forman la estructura A		B		C

b) A partir de las estructuras identificadas en el apartado anterior, justifique la frase siguiente: «La infección por uno de estos tipos de virus del dengue no confiere inmunidad contra el resto.»

2. Janna acaba de llegar de Belice y presenta mucha fiebre y malestar. Los médicos sospechan que podría tener alguna enfermedad endémica de aquel país tropical, como el dengue. Para confirmar o descartar si la joven tiene dengue, utilizan una prueba diagnóstica molecular, rápida y eficiente, mediante la amplificación de una pequeña cantidad de DNA. A continuación, responda a las preguntas siguientes: [1 punto]
— ¿Qué técnica se ha utilizado en la prueba diagnóstica?
— Antes de emplear esta técnica se ha hecho uso de una retrotranscriptasa. ¿Qué es y para qué sirve la retrotranscriptasa?
— El gráfico siguiente corresponde a la prueba diagnóstica de Janna. ¿Es un resultado positivo o negativo? Justifique la respuesta.

— ¿Por qué esta técnica permite reconocer específicamente el material genético de este virus y, en cambio, no el de cualquier otro ni el de las células del paciente?

3. Finalmente, el cuerpo de Janna tendrá que combatir el virus del dengue. Las células y las moléculas de su sistema inmunitario trabajarán de manera coordinada para hacerlo.
Explique cuál ha sido la respuesta del sistema inmunitario de Janna para poder eliminar el virus de su cuerpo. Especifique las células y las moléculas que participan en este proceso. [1 punto]

$\textbf{1. El dengue se transmite por medio de la picadura de un mosquito del género Aedes, como el mosquito tigre en Cataluña. Hay cuatro tipos diferentes de virus del dengue. Aunque son todos muy parecidos entre ellos, la infección por uno de ellos no confiere inmunidad contra el resto. (1 punto)}$

$\textbf{a) Observe la figura siguiente y complete la tabla de abajo con las partes del virus del dengue y las principales biomoléculas que lo forman.}$










En la figura, A señala la cubierta más externa, con su bicapa de colas hidrófobas y las piezas que la atraviesan; B, el ovillo que ocupa el interior, y C, el contorno poliédrico que lo encierra. El dato de que el material genético consta de bases A, C, G y U identifica ese material como RNA, y el hecho de que la proporción de G no sea la misma que la de C, ni la de A la misma que la de U, indica que no hay apareamiento de bases y que, por tanto, es monocatenario.

Estructura	Nombre de la estructura	Biomoléculas que forman la estructura A	Envoltura vírica	Lípidos (una bicapa de fosfolípidos tomada de la membrana de la célula hospedadora) y proteínas y glucoproteínas insertadas en ella, que son las que reconocen a la célula diana. B	Material genético	Un ácido nucleico: RNA monocatenario de unos $10\,500$ nucleótidos. C	Cápside	Proteínas: subunidades idénticas llamadas capsómeros, ensambladas en una cubierta geométrica.

$\textbf{b) A partir de las estructuras identificadas en el apartado anterior, justifique la frase siguiente: «La infección por uno de estos tipos de virus del dengue no confiere inmunidad contra el resto.»}$

Lo que el sistema inmunitario reconoce de un virus son sus antígenos, es decir, las proteínas y glucoproteínas de la envoltura y de la cápside que quedan expuestas al exterior. Contra ellas se fabrican los anticuerpos y contra ellas queda la memoria inmunológica.

Los cuatro tipos de virus del dengue comparten la organización general, pero sus proteínas de envoltura y de cápside difieren en la secuencia de aminoácidos y, por tanto, en la forma de los determinantes antigénicos. Los anticuerpos son específicos: encajan con el antígeno que indujo su producción y no con otro distinto. En consecuencia, los anticuerpos y los linfocitos de memoria generados frente a un tipo no reconocen los antígenos de los otros tres, y la persona vuelve a ser susceptible.

A esto se añade que el material genético es RNA y que la polimerasa vírica que lo replica no corrige los errores que comete, de modo que la tasa de mutación es muy alta y la variabilidad antigénica se mantiene.

$\textbf{2. Janna acaba de llegar de Belice y presenta mucha fiebre y malestar. Los médicos sospechan que podría tener alguna enfermedad endémica de aquel país tropical, como el dengue. Para confirmar o descartar si la joven tiene dengue, utilizan una prueba diagnóstica molecular, rápida y eficiente, mediante la amplificación de una pequeña cantidad de DNA. (1 punto)}$

$\textbf{— ¿Qué técnica se ha utilizado en la prueba diagnóstica?}$

La reacción en cadena de la polimerasa o PCR y, como el punto de partida es un virus de RNA, su variante RT-PCR, en la que a la retrotranscripción le sigue la amplificación.

$\textbf{— Antes de emplear esta técnica se ha hecho uso de una retrotranscriptasa. ¿Qué es y para qué sirve la retrotranscriptasa?}$

La retrotranscriptasa o transcriptasa inversa es un enzima, una DNA polimerasa dependiente de RNA, que sintetiza una cadena de DNA tomando como molde una de RNA. Es propia de los retrovirus y hoy se emplea de forma rutinaria en el laboratorio.

Sirve aquí porque la PCR necesita DNA como molde y el genoma del virus del dengue es RNA: la retrotranscriptasa lo copia a DNA complementario, y es ese cDNA el que después se amplifica.

$\textbf{— El gráfico siguiente corresponde a la prueba diagnóstica de Janna. ¿Es un resultado positivo o negativo? Justifique la respuesta.}$

Es un resultado positivo.

La curva parte de valores muy bajos, crece de forma exponencial a partir de un cierto número de ciclos y termina estabilizándose en una meseta, cuando se agotan los cebadores y los nucleótidos libres. Ese crecimiento exponencial solo puede darse si en la muestra había material genético del virus que sirviera de molde: en cada ciclo el número de copias se duplica. Si Janna no estuviera infectada no habría molde que amplificar y la curva se mantendría plana, en la línea de base, por muchos ciclos que se hicieran.

$\textbf{— ¿Por qué esta técnica permite reconocer específicamente el material genético de este virus y, en cambio, no el de cualquier otro ni el de las células del paciente?}$

Porque la especificidad la dan los cebadores. Son oligonucleótidos cortos de secuencia conocida, diseñados para ser complementarios de dos regiones que flanquean un fragmento característico y exclusivo del genoma del virus del dengue.

La DNA polimerasa solo puede alargar una cadena a partir de un cebador ya apareado. Como el apareamiento exige complementariedad de bases, los cebadores solo se unen a esa secuencia concreta; si en la muestra no está el genoma del dengue, no se aparean en ningún sitio y no se sintetiza nada. Ni el DNA de la paciente ni el de otros microorganismos contienen esa secuencia, y por eso no se amplifican.

$\textbf{3. Finalmente, el cuerpo de Janna tendrá que combatir el virus del dengue. Las células y las moléculas de su sistema inmunitario trabajarán de manera coordinada para hacerlo. Explique cuál ha sido la respuesta del sistema inmunitario de Janna para poder eliminar el virus de su cuerpo. Especifique las células y las moléculas que participan en este proceso. (1 punto)}$

La respuesta se desarrolla en dos niveles que actúan de forma sucesiva y coordinada.

La respuesta inespecífica o innata es la primera. Las células infectadas segregan interferón, una proteína que avisa a las células vecinas y las vuelve resistentes al virus; las células NK destruyen células infectadas, y los macrófagos y las células dendríticas fagocitan los viriones y los restos celulares. La fiebre y el malestar que presenta Janna forman parte de esta reacción, y la temperatura elevada dificulta la replicación vírica.

La respuesta específica o adaptativa se pone en marcha cuando las células dendríticas y los macrófagos, que actúan como células presentadoras de antígeno, exhiben fragmentos de las proteínas víricas unidos a su complejo principal de histocompatibilidad de clase II y los muestran a los linfocitos T colaboradores. Estos se activan y segregan interleucinas, que coordinan las dos ramas siguientes.

En la respuesta humoral, los linfocitos B cuyo receptor reconoce los antígenos de la envoltura del virus se activan con la ayuda de los linfocitos T colaboradores, proliferan y se diferencian en células plasmáticas. Estas segregan anticuerpos o inmunoglobulinas, primero de tipo IgM y después IgG, que se unen a los viriones que circulan libres por la sangre. Al recubrirlos, los neutralizan, porque impiden que se acoplen a los receptores de nuevas células, y los marcan para que los fagocitos los destruyan y para que el sistema del complemento actúe sobre ellos.

En la respuesta celular, los linfocitos T citotóxicos reconocen las células ya infectadas, que presentan fragmentos de proteínas víricas unidos al complejo principal de histocompatibilidad de clase I, y las destruyen liberando perforinas y granzimas que inducen su apoptosis. Es la única forma de eliminar el virus que se encuentra dentro de las células, donde los anticuerpos no llegan.

Superada la infección, quedan linfocitos B y T de memoria específicos de ese tipo de virus del dengue, que harán la respuesta mucho más rápida si Janna vuelve a encontrarse con él.