Los parvovirus son una familia de virus animales que constituyen la familia Parvoviridae . Tienen genomas lineales de ADN monocatenario (ssDNA) que normalmente contienen dos genes que codifican una proteína iniciadora de la replicación, llamada NS1, y la proteína de la que está hecha la cápside viral. La porción codificante del genoma está flanqueada por telómeros en cada extremo que forman bucles en horquilla que son importantes durante la replicación. Los viriones de parvovirus son pequeños en comparación con la mayoría de los virus, tienen entre 23 y 28 nanómetros de diámetro y contienen el genoma encerrado en una cápside icosaédrica que tiene una superficie rugosa.
Los parvovirus ingresan a una célula huésped por endocitosis , viajando hasta el núcleo donde esperan hasta que la célula entre en su etapa de replicación. En ese punto, el genoma queda sin recubrir y la porción codificante se replica. Luego, el ARN mensajero viral (ARNm) se transcribe y traduce , lo que da como resultado que NS1 inicie la replicación. Durante la replicación, las horquillas se despliegan, se replican y se pliegan repetidamente para cambiar la dirección de la replicación y avanzar y retroceder a lo largo del genoma en un proceso llamado replicación en horquilla rodante que produce una molécula que contiene numerosas copias del genoma. Los genomas de ADNss de la progenie se extraen de este concatémero y se empaquetan en cápsidas. Los viriones maduros abandonan la célula por exocitosis o lisis .
Se cree que los parvovirus descienden de virus ssDNA que tienen genomas circulares que forman un bucle porque estos virus codifican una proteína iniciadora de replicación que está relacionada con NS1 y tienen un mecanismo de replicación similar. Otro grupo de virus llamados bidnavirus parecen descender de los parvovirus. Dentro de la familia se reconocen tres subfamilias, 26 géneros y 126 especies. Parvoviridae es la única familia del orden Piccovirales , que es el único orden de la clase Quintoviricetes . Esta clase está asignada al filo Cossaviricota , que también incluye papilomavirus , poliomavirus y bidnavirus.
Una variedad de enfermedades en animales son causadas por parvovirus. En particular, el parvovirus canino y el parvovirus felino causan enfermedades graves en perros y gatos, respectivamente. En los cerdos, el parvovirus porcino es una de las principales causas de infertilidad. Los parvovirus humanos son menos graves; los dos más notables son el parvovirus B19 , que causa una variedad de enfermedades, incluida la quinta enfermedad en niños, y el bocavirus humano 1, que es una causa común de enfermedad aguda del tracto respiratorio, especialmente en niños pequeños. En medicina, los virus adenoasociados (AAV) recombinantes se han convertido en un vector importante para transportar genes al núcleo celular durante la terapia génica .
Los parvovirus animales se descubrieron por primera vez en la década de 1960, incluido el virus diminuto de los ratones , que se utiliza con frecuencia para estudiar la replicación de los parvovirus. También se descubrieron muchos AAV durante este período y las investigaciones sobre ellos a lo largo del tiempo han revelado sus beneficios como forma de medicina. El primer parvovirus humano patógeno descubierto fue el parvovirus B19 en 1974, que se asoció con diversas enfermedades a lo largo de la década de 1980. Los parvovirus se clasificaron por primera vez como género Parvovirus en 1971, pero fueron elevados a la categoría de familia en 1975. Toman su nombre de la palabra latina parvum , que significa "pequeño" o "diminuto", en referencia al pequeño tamaño de los viriones del virus.
Los parvovirus tienen genomas lineales de ADN monocatenario (ssDNA) que miden entre 4 y 6 kilobases (kb) de longitud. El genoma del parvovirus normalmente contiene dos genes, denominados gen NS/rep y gen VP/cap. [1] El gen NS codifica la proteína no estructural (NS) NS1, que es la proteína iniciadora de la replicación, y el gen VP codifica la proteína viral (VP) de la que está hecha la cápside viral. NS1 contiene un dominio de endonucleasa de la superfamilia HUH cerca de su extremo N , que contiene actividad de unión específica del sitio y actividad de mellado específica del sitio, y un dominio de helicasa de la superfamilia 3 (SF3) hacia el extremo C. La mayoría de los parvovirus contienen un dominio de activación transcripcional cerca del extremo C que regula positivamente la transcripción de los promotores virales , así como marcos de lectura abiertos alternos o superpuestos que codifican una pequeña cantidad de proteínas de soporte involucradas en diferentes aspectos del ciclo de vida viral. [2]
La porción codificante del genoma está flanqueada en cada extremo por secuencias terminales de aproximadamente 116 a 550 nucleótidos (nt) de longitud que consisten en palíndromos imperfectos plegados en estructuras en forma de horquilla . Estos bucles en horquilla contienen la mayor parte de la información de acción cis necesaria para la replicación y el empaquetado del ADN y actúan como bisagras durante la replicación para cambiar la dirección de la replicación. Cuando el genoma se convierte en formas bicatenarias, se crean sitios de origen de replicación que involucran secuencias en las horquillas y adyacentes a ellas. [2] [3]
Las hebras de ADN genómico en viriones maduros pueden ser de sentido positivo o negativo . Esto varía de una especie a otra, ya que algunos tienen preferencia por empaquetar hebras de una polaridad, otros empaquetan proporciones variables y otros empaquetan ambas hebras sensoriales en proporciones iguales. Estas preferencias reflejan la eficiencia con la que se sintetizan las cadenas de la progenie, lo que a su vez refleja la eficiencia de los sitios de origen de replicación específicos. [2] El extremo 3′ (generalmente pronunciado "extremo de tres primos") de una cadena de sentido negativo, y el extremo 5′ (generalmente pronunciado "extremo de cinco primos") de una cadena de sentido positivo, se llama extremo izquierdo. y el extremo 5′ de la cadena de sentido negativo y el extremo 3′ de una cadena de sentido positivo se denominan extremo derecho. [2] [4] [5]
Los viriones de parvovirus tienen entre 23 y 28 nanómetros (nm) de diámetro y consisten en el genoma encerrado dentro de una cápside de forma icosaédrica con una superficie rugosa. La cápside está compuesta por 60 cadenas polipeptídicas estructuralmente equivalentes derivadas del extremo C-terminal de la secuencia de una proteína VP, que se entrelazan ampliamente para formar un icosaedro con 60 unidades triangulares superficiales asimétricas. Estas unidades tienen simetría radial de 3 veces en dos vértices y simetría radial de 5 veces en uno, con simetría radial de 2 veces en la línea opuesta al vértice de 5 veces y una pared de pliegue circular de 2/5 que rodea el punto de los 5. -doblar vértice. Por cápside existen veinte vértices triples, treinta líneas dobles y doce vértices quintuplicados, este último correspondiente a los 12 vértices del icosaedro. [2]
Las características típicas de la superficie de la cápside incluyen depresiones en cada eje de 2 pliegues, protuberancias elevadas que rodean los ejes de 3 pliegues y proyecciones cilíndricas elevadas hechas de cinco barriles beta [6] rodeadas por depresiones en forma de cañón en los ejes de 5 pliegues. Cada uno de estos cilindros contiene potencialmente una abertura para conectar el exterior de la cápside con el interior, lo que media la entrada y salida del genoma. Aproximadamente 20 nucleótidos del extremo 5' del genoma pueden permanecer expuestos fuera de la cápside que lleva una copia de NS1 unida al extremo 5', lo cual es el resultado de cómo se sintetiza y empaqueta el genoma. [2]
Se expresan distintos tamaños de la proteína VP para diferentes parvovirus; los más pequeños, VP2–5, se expresan con mayor frecuencia que los de mayor tamaño, VP1. Los VP más pequeños comparten un extremo C común con diferentes longitudes de extremo N debido al truncamiento. Para VP1, el extremo N se extiende para contener regiones importantes en el ciclo de replicación y se incorpora a la cápside, generalmente de 5 a 10 por cápside, siendo el extremo C común responsable de ensamblar las cápsides. [1] [2]
Cada monómero VP contiene una estructura de barril beta central llamada motivo de rollo de gelatina de ocho hebras dispuestas en dos láminas beta antiparalelas adyacentes, etiquetadas como CHEF y BIDG después de las hebras individuales, formando esta última la superficie interior de la cápside. Las hebras beta individuales están conectadas por bucles que tienen longitud, secuencia y conformación variables, y la mayoría de estos bucles se extienden hacia la superficie exterior, lo que da a los parvovirus su superficie rugosa única. Los parvovirus relacionados comparten sus topologías de superficie y pliegues de proteína VP en mayor grado que sus identidades de secuencia, por lo que la estructura de la cápside y la proteína de la cápside son indicadores útiles de la filogenia. [1] [2]
Los parvovirus ingresan a las células mediante endocitosis , utilizando una variedad de receptores celulares para unirse a la célula huésped. En los endosomas , muchos parvovirus sufren un cambio de conformación de modo que el dominio de fosfolipasa A2 (PLA 2 ) en los extremos N de VP1 queda expuesto para que el virión pueda penetrar las membranas de la bicapa lipídica. El tráfico intracelular de viriones varía, pero los viriones finalmente llegan al núcleo, dentro del cual el genoma no está recubierto de la cápside. Según estudios de virus diminutos de ratones (MVM), el genoma se expulsa de la cápside en dirección 3′ a 5′ desde una de las aberturas de la cápside, dejando el extremo 5′ del ADN unido a la cápside. [2]
Los parvovirus carecen de la capacidad de inducir a las células a su etapa de replicación del ADN , llamada fase S, por lo que deben esperar en el núcleo hasta que la célula huésped entre por sí sola en la fase S. Esto hace que las poblaciones de células que se dividen rápidamente, como las células fetales, sean un entorno excelente para los parvovirus. Los virus adenoasociados (AAV) dependen de virus auxiliares, que pueden ser un adenovirus o un herpesvirus , ya que la coinfección altera el entorno celular para permitir la replicación. [2] En ausencia de coinfección, el genoma del VAA se integra en el genoma de la célula huésped hasta que se produce la coinfección. [7] Las células infectadas que entran en la fase S se ven obligadas a sintetizar ADN viral y no pueden salir de la fase S. Los parvovirus establecen focos de replicación en el núcleo que crecen progresivamente a medida que avanza la infección. [8]
Una vez que una célula entra en la fase S y el genoma no está recubierto, una ADN polimerasa del huésped utiliza el extremo 3' de la horquilla 3' como cebador para sintetizar una hebra de ADN complementaria para la porción codificante del genoma, que está conectada a la fase S. Extremo 5′ de la horquilla de 5′. [3] [7] [9] El ARN mensajero (ARNm) que codifica NS1 luego se transcribe del genoma mediante la ADN polimerasa, se tapa y se poliadenila y se traduce por los ribosomas del huésped para sintetizar NS1. [2] [5] [10] Si las proteínas están codificadas en múltiples marcos colineales, entonces se puede utilizar un corte y empalme alternativo, un inicio de traducción subóptimo o un escaneo con fugas para traducir diferentes productos genéticos. [2]
Los parvovirus replican su genoma mediante la replicación en horquilla , una forma unidireccional de replicación de ADN con desplazamiento de cadena que se inicia con NS1. La replicación comienza una vez que NS1 se une y hace una muesca en un sitio de origen de replicación en la molécula de ADN dúplex al final de una horquilla. El corte libera el extremo 3' de la cadena cortada como un hidroxilo libre (-OH) para preparar la síntesis de ADN [2] y NS1 permanece unido al extremo 5'. [7] La mella hace que la horquilla adyacente se despliegue en una forma lineal y extendida. En el 3′-OH, se establece una horquilla de replicación utilizando la actividad helicasa de NS1, y la ADN polimerasa replica el telómero extendido. [10] [11] Las dos cadenas de telómeros luego se repliegan sobre sí mismas a sus configuraciones originales, lo que reposiciona la horquilla de replicación para cambiar las plantillas a la otra cadena y moverse en la dirección opuesta hacia el otro extremo del genoma. [12] [13]
Los parvovirus varían en cuanto a si los extremos son similares o iguales, llamados parvovirus homoteloméricos, o diferentes, llamados parvovirus heteroteloméricos. En general, los parvovirus homoteloméricos, como AAV y B19, replican ambos extremos de su genoma mediante el proceso antes mencionado, llamado resolución terminal, y sus secuencias en horquilla están contenidas dentro de repeticiones terminales más grandes (invertidas). Los virus heteroteloméricos, como el virus diminuto de los ratones (MVM), replican un extremo mediante resolución terminal y el otro extremo mediante un proceso asimétrico llamado resolución de unión [2] [14] para que se pueda copiar la orientación correcta del telómero. [15]
Durante la resolución de la unión asimétrica, los telómeros dúplex de forma extendida se pliegan sobre sí mismos en forma cruciforme. NS1 corta un sitio de origen de replicación en la hebra inferior del brazo derecho del cruciforme, lo que hace que el brazo inferior del cruciforme se despliegue en su forma lineal extendida. Una horquilla de replicación establecida en el sitio de la mella se mueve hacia abajo por el antebrazo extendido para copiar la secuencia del antebrazo. Luego, las dos hebras del antebrazo se vuelven a doblar para reposicionar la horquilla de replicación para regresar hacia el otro extremo, desplazando la hebra superior en el proceso. [dieciséis]
El patrón de replicación en horquilla de ida y vuelta, de extremo a extremo, produce un concatémero que contiene múltiples copias del genoma. [2] [3] NS1 periódicamente produce mellas en esta molécula y, mediante una combinación de resolución terminal y resolución de unión, las hebras individuales del genoma se extirpan del concatémero. [9] [13] Los genomas extirpados pueden reciclarse para rondas adicionales de replicación o empaquetarse en cápsides de progenie. [7] La traducción de ARNm que contiene proteínas VP conduce a la acumulación de proteínas de la cápside en el núcleo que se ensamblan en estas cápsides vacías. [8]
Los genomas se encapsidan en uno de los vértices de la cápside a través de un portal, [2] potencialmente el opuesto al portal utilizado para expulsar el genoma. [5] Una vez que se han construido los viriones completos, pueden exportarse desde el núcleo al exterior de la célula antes de la desintegración del núcleo. La alteración del entorno de la célula huésped también puede ocurrir más adelante en la infección. Esto da como resultado la lisis celular mediante necrosis o apoptosis , que libera viriones al exterior de la célula. [2] [8]
Se cree que los parvovirus descienden de virus ssDNA que tienen un genoma circular que forma un bucle y que se replican mediante replicación en círculo rodante , que es similar a la replicación en horquilla rodante. Estos virus circulares de ADN ss codifican una proteína iniciadora de replicación que está relacionada y posee muchas de las mismas características que la proteína iniciadora de replicación de los parvovirus, como el dominio de endonucleasa HUH y el dominio de helicasa SF3. [17] En contraste con estas otras proteínas iniciadoras de replicación, NS1 muestra solo rastros vestigiales de poder realizar la ligadura, que es una parte clave de la replicación del círculo rodante. [8] La familia Bidnaviridae , que también son virus de ADN ss lineales, parece descender de un parvovirus cuyo genoma estaba integrado en el genoma de un polinton , un tipo de transposón de ADN relacionado con los virus del reino Varidnaviria . [17]
Según el análisis filogenético de la helicasa SF3, los parvovirus se dividen en dos ramas al principio de su historia evolutiva, una de las cuales contiene virus asignados a la subfamilia Hamaparvovirinae . La otra rama se dividió en dos sublinajes que constituyen las otras dos subfamilias, Densovirinae y Parvovirinae . [18] Es probable que los parvovirus del linaje Hamaparvovirinae sean todos heteroteloméricos, los Densovirinae son exclusivamente homoteloméricos y los Parvovirinae varían. [2] Las secuencias de telómeros tienen una complejidad y diversidad significativas, lo que sugiere que muchas especies las han cooptado para realizar funciones adicionales. [7] [10] También se considera que los parvovirus tienen altas tasas de mutaciones y recombinaciones genéticas . [2] [9]
Los parvovirus constituyen la familia Parvoviridae . La familia es la única familia del orden Piccovirales , que es el único orden de la clase Quintoviricetes . La clase Quintoviricetes pertenece al filo Cossaviricota , que también incluye papilomavirus , poliomavirus y bidnavirus. Cossaviricota está incluido en el reino Shotokuvirae , el cual está adscrito al reino Monodnaviria . Parvoviridae pertenece al Grupo II: virus ssDNA en el sistema de clasificación de Baltimore , que agrupa los virus según su forma de síntesis de ARNm. Dentro de Parvoviridae , se reconocen tres subfamilias, 26 géneros y 126 especies a partir de 2020 (- virinae denota subfamilia y - virus denota género): [18] [19]
Los parvovirus se asignan a la misma especie si comparten al menos el 85% de sus identidades de secuencia de proteínas. Las especies se agrupan en un género basado en la filogenia de los dominios de helicasa NS1 y SF3, así como en la similitud de la identidad y cobertura de la secuencia NS1. Si estos criterios no se cumplen, aún se pueden establecer géneros siempre que se respalde la ascendencia común. Las tres subfamilias se distinguen según la filogenia del dominio helicasa SF3, que corresponde al rango de hospedadores: los virus de Densovirinae infectan a invertebrados, los virus de Hamaparvovirinae infectan a invertebrados y vertebrados, y los virus de Parvovirinae infectan a vertebrados. [18]
En los seres humanos, los parvovirus que causan enfermedades más importantes son el parvovirus B19 y el bocavirus humano 1. La infección por B19 suele ser asintomática, pero puede manifestarse de diversas formas, incluida la quinta enfermedad con su erupción característica en niños, anemia persistente en personas inmunocomprometidas y en personas que tienen hemoglobinopatías subyacentes , [20] crisis aplásicas transitorias , hidropesía fetal en mujeres embarazadas y artropatía . El bocavirus humano 1 es una causa común de infección aguda del tracto respiratorio, especialmente en niños pequeños, siendo las sibilancias un síntoma común. Otros parvovirus asociados con diferentes enfermedades en humanos incluyen el parvovirus humano 4 y el bufavirus humano, aunque no está clara la forma en que estos virus causan enfermedades. [6]
Los virus del género Protoparvovirus que infectan a carnívoros , a diferencia de los parvovirus humanos, son más peligrosos para la vida. [2] El parvovirus canino causa enfermedades graves en perros, siendo el síntoma más común la enteritis hemorrágica, con una tasa de mortalidad de hasta el 70% en cachorros, pero generalmente menos del 1% en adultos. [21] El parvovirus felino , un virus estrechamente relacionado, [22] también causa enfermedades graves en los gatos junto con panleucopenia . [23] [24] En los cerdos, el parvovirus porcino es una de las principales causas de infertilidad, ya que la infección con frecuencia provoca la muerte del feto. [25]
Los virus adenoasociados se han convertido en un vector importante para la terapia génica destinada a tratar enfermedades genéticas, como las causadas por una única mutación. El AAV recombinante (rAAV) contiene una cápside viral pero carece de un genoma viral completo. En cambio, el ácido nucleico típico empaquetado en la cápsida contiene una región promotora, el gen de interés y una región terminadora, todos contenidos dentro de dos repeticiones terminales invertidas derivadas del genoma viral. rAAV actúa esencialmente como un contenedor que puede atravesar la membrana celular y entregar su carga de ácido nucleico al núcleo. [26] [27]
Los parvovirus se descubrieron relativamente tarde en comparación con otras familias de virus importantes, posiblemente debido a su pequeño tamaño. A finales de los años 50 [28] y 1960, [29] se descubrió una variedad de parvovirus animales, incluido el virus diminuto de los ratones , [30] que desde entonces se ha utilizado ampliamente para estudiar la replicación en horquilla rodante. [31] También se descubrieron muchos AAV durante este período [32] y la investigación sobre ellos condujo a su primer uso en terapia génica en la década de 1980. Con el tiempo, las mejoras en aspectos como el diseño de vectores llevaron a que determinados productos de terapia génica de VAA alcanzaran eficacia clínica en 2008 y fueran aprobados en los años siguientes. [27]
En 1974, Yvonne Cossart , et al., descubrieron el primer parvovirus humano patógeno . Al realizar pruebas para detectar el antígeno de superficie del virus de la hepatitis B , una muestra de suero dio resultados anómalos y, mediante microscopía electrónica, se demostró que contenía un virus que se parecía a los parvovirus animales. Este virus recibió el nombre de B19 por la codificación de la muestra de suero, número 19 en el panel B. [20] [33] B19 fue posteriormente reconocido como especie por el Comité Internacional sobre Taxonomía de Virus (ICTV) en 1985, y durante toda la década de 1980. se asoció cada vez más con diversas enfermedades. [33]
En el primer informe del ICTV de 1971, los parvovirus se agruparon en el género Parvovirus . [30] [32] Fueron elevados al rango de familia en 1975 y permanecieron sin asignar a taxones superiores hasta 2019, cuando fueron asignados a taxones superiores hasta el rango más alto, reino. [34] La familia se reorganizó en 2019, partiendo de la distinción "tradicional" invertebrado-vertebrado entre Densovirinae y Parvovirinae y, en cambio, distinguiendo las subfamilias basadas en la filogenia de la helicasa, lo que llevó al establecimiento de una nueva subfamilia, Hamaparvovirinae . [18]
Los parvovirus toman su nombre del latín parvus o parvum , que significa pequeño o diminuto , en referencia al pequeño tamaño de los viriones de parvovirus en comparación con la mayoría de los otros virus. [2] [20] En el apellido Parvoviridae , - viridae es el sufijo utilizado para las familias de virus. [35] El orden Piccovirales toma la primera parte de su nombre de la palabra italiana piccolo , que significa pequeño , y la segunda parte es el sufijo utilizado para los órdenes de virus. La clase Quintoviricetes toma la primera parte de su nombre de la palabra gallega quinto , que significa quinto , en referencia a la quinta enfermedad (eritema infeccioso) causada por el parvovirus B19, y viricetes , el sufijo utilizado para las clases de virus. [17]
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: DOI inactivo a partir de enero de 2024 ( enlace )
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