El nudivirus 2 de Helicoverpa zea ( HzNV-2 , Hz-2V , virus específico de las gónadas [ GSV ], o nudivirus 2 de Heliothis zea ) es un virus de transmisión sexual de ADN bicatenario (dsDNA) , envuelto , con forma de bastón , no ocluido,cuyo huésped natural es la polilla del gusano cogollero del maíz . Con un tamaño de aproximadamente 440 por 90 nm , es el agente causal de la única enfermedad viral de transmisión sexual de cualquier insecto. Se identificó originalmente en una colonia de polillas del gusano cogollero del maíz establecida y mantenida en Stoneville, Mississippi , EE. UU. y se descubrió que era responsable de la esterilidad de los infectados. [1]
Sin embargo, el virus no siempre causa esterilidad. Muchas polillas son portadoras asintomáticas del virus. Las hembras infectadas se aparean mucho más que las no infectadas. Con más apareamientos, el virus se propaga a varios machos. Las hembras fértiles también pueden transmitir el virus a través de sus huevos. [2]
El HzNV-2 está estrechamente relacionado con el HzNV-1; es probable que el HzNV-1 sea una variante del HzNV-2 que existe en un estado persistente en las polillas infectadas. El HzNV-2 se descubrió en 1995. Originalmente, los huéspedes sintomáticos se describían como "agonadales". Luego, el virus recibió el nombre de "virus específico de las gónadas". Más tarde se le dio el nombre de " Helicoverpa zea nudivirus 2" debido a las propiedades físicas similares entre él y el HzNV-1, que se había descrito unos 20 años antes. [2] Es muy poco probable que los efectos comunes del HzNV-2 en sus huéspedes, tejidos reproductivos malformados que causan infertilidad, hayan sido seleccionados para establecer una línea celular ovárica. Es más probable que las polillas elegidas fueran asintomáticas. [1] [3] Se cree que su ancestro común comparte un ancestro común con los baculovirus , [2] una familia de virus cuyos huéspedes naturales son decápodos , artrópodos , himenópteros , dípteros y lepidópteros . [4]
El hospedador natural del HzNV-2 es la polilla del gusano cogollero del maíz ( Helicoverpa zea ). El virus se transmite a las crías a través de los huevos de sus madres ( transmisión vertical ) y a través de intentos de apareamiento entre polillas adultas ( transmisión horizontal ). Las polillas infectadas se denominan asintomáticas (AS) o agonádicas (AG), debido a que el virus hace que las larvas nunca formen gónadas funcionales. [2] El HzNV-2 es muy común entre las polillas silvestres y es muy capaz de sobrevivir en poblaciones hospedadoras. [5]
La replicación persistente de HzNV-2 en insectos hospedadores produce portadores asintomáticos (AS) y fértiles . A diferencia de los baculovirus, la replicación productiva de este virus no mata a los hospedadores. En cambio, causa malformaciones en las gónadas , esterilizando a los hospedadores. [1] Cuando las hembras sanas se aparean con machos infectados, las crías se infectan a través de los huevos ( transováricamente ). [6] Por lo general, algunas de las crías son infértiles mientras que otras son portadoras infectadas de AS. El que la descendencia sea AS o agonadal depende de la cantidad de contenido de partículas virales que reciba de sus madres. La cantidad de virus que las madres transmiten a sus hijos aumenta con el tiempo de infección. [6]
De hecho, la mayoría de las polillas hembras silvestres infectadas son fértiles y portadoras de AS, [1] y las hembras infectadas representan hasta el 69% de todas las hembras silvestres. [5] Cuando se aparean con polillas estériles infectadas aún pueden propagar el virus a través del apareamiento. Después del apareamiento, el virus se replica productivamente dentro de las hembras, lo que hace que la dosis viral aumente en los días sucesivos de oviposición. [6] Estas capacidades de propagarse de manera diferente a través de hospedadores que son tanto asintomáticos como sintomáticos y que propagan el virus verticalmente a la descendencia y horizontalmente a las parejas hacen que HzNV-2 sea muy apto y capaz de coexistir bien en la naturaleza con su hospedador. [2]
El HzNV-2 es capaz de cambiar los procesos moleculares de sus hospedadores. Aunque las larvas infectadas parecen ser muy normales, cuando emergen de sus capullos como adultas, pueden no tener gónadas. [2] Esta condición se describe como "agonadal". [6] [7] Los sistemas reproductivos de ambos sexos están malformados y parecen tener una gran forma de "Y". [6] [8]
Las hembras infectadas por transmisión vertical a menudo no desarrollan varias estructuras reproductivas, incluidos los ovarios , la bursa copulatriz, las glándulas accesorias y la espermateca . Además, sus oviductos comunes y laterales están malformados y agrandados. [1] La replicación viral en las gónadas femeninas da como resultado la hipertrofia de los oviductos y la proliferación de las células que componen estos tejidos. [7] Estos agrandamientos parecen comenzar ya en su último estadio como larvas. Los oviductos laterales de las polillas hembras adultas sanas tienen una o dos capas de células; los de las polillas hembras infectadas tienen entre cuatro y ocho capas. Estos agrandamientos pueden aumentar la producción de virus. [2] HzNV-2 también causa la formación de un "tapón viral" que prolonga sus comportamientos de apareamiento y sirve como fuente de contaminación para los machos que intentan aparearse. [9] Las hembras infectadas también producen de cinco a siete veces más feromonas sexuales que las no infectadas y atraen el doble de parejas. [10] Durante el apareamiento, las polillas hembras seguirán llamando a otros machos, algo poco habitual en la especie. Como el virus puede propagarse horizontalmente a través del sexo , esto lo transmite más rápidamente. [11]
Los machos infectados pueden llegar a tener testículos pequeños y no fusionados , sin vesículas seminales , conductos deferentes o glándulas accesorias . [6] [8] Las glándulas accesorias producen péptido feromonostático (PSP), que inhibe la cantidad de feromonas de apareamiento que producen las hembras. Sin PSP, las polillas hembras continúan atrayendo a más parejas. [12] Los tejidos necesarios para el inicio de la cópula y la transferencia de fluidos reproductivos durante el apareamiento funcionan normalmente. [2] El lumen del símplex primario de las polillas macho infectadas está muy lleno de partículas de virus que muy probablemente transmiten a hembras sanas sin fertilizarlas. [8]
El genoma de HzNV-2 es una molécula de ADN bicatenario circular de 231.621 pb , lo que lo convierte en el virus de insectos de dsADN más grande. Tiene un contenido de guanina-citosina del 41,9%. Contiene 376 marcos de lectura abiertos (ORF) que codifican más de 60 aminoácidos . De los 113 ORF que probablemente codifiquen proteínas , 66 están en la cadena delantera del ADN, los otros 47 en la inversa. Todos ellos están dispuestos de manera uniforme, lo que produce 29 grupos de 1 a 6 ORF. El ORF promedio tiene una longitud de 1,4 kb , aunque los tamaños varían entre 189 pb y 5,7 kb. La densidad genética de HzNV-2 es de un gen por 2,05 kb con una densidad de codificación del 68%. [1]
El genoma del HsNV-2 comparte homología con 16 genes conservados del núcleo del baculovirus. Dado que el HzNV-1 comparte todos estos genes homólogos con el genoma del baculovirus y cuatro más, es muy probable que el HsNV-1 y el HzNV-2 tengan un ancestro común reciente y que su ancestro común haya divergido de un ancestro común de los baculovirus. [1]
De los 113 genes putativos del virus, 75 tienen poca o ninguna homología con otros genes conocidos, excepto con los genes de HzNV-1. De los 38 genes con homólogos, 6 están involucrados en la replicación del ADN , 4 en la transcripción , 5 en el metabolismo de los ácidos nucleicos y 3 en proteínas estructurales. [1]
Ambos virus pueden replicarse en cultivos celulares , aunque solo HzNV-2 puede replicarse en un insecto huésped. [1] Los genomas de HzNV-2 y HzNV-1 son muy similares, compartiendo una identidad de secuencia del 93,5% . [13] De los 113 genes putativos, los virus comparten 97 que no se superponen ni están invertidos. Hay un área de 5,1 kb en la región de 174,7-179,8 kb de HsNV-2 que no tiene equivalente en el genoma de HzNV-1. En esta región de HsNV-2, se encuentran tres ORFs: Hz2V008, Hz2V091 y Hz2V092. En total, 14 ORFs identificados en HsNV-2 no se encuentran en el genoma de HzNV-1. Ninguno de los cuales ha sido determinado por compartir homología de secuencia con ningún gen de función conocida. [1]
La región C-terminal de Hz2V008 tiene homología con el dominio catalítico de la integrasa y la recombinasa, que tiene actividad de ruptura y unión del ADN. Esta región del genoma de HsNV-2 tiene similitud con el dominio conservado INT_REC_C. Este dominio está relacionado con la integrasa del fago y la recombinasa bacteriana y de levadura. También contiene núcleos de motivos para los sitios de unión del ADN , residuos catalíticos, los sitios activos y la topoisomerasa . La mayor similitud con este gen proviene del baculovirus monodon y el nudivirus Gryllus bimaculatus (GbNV), lo que sugiere un posible ancestro común. [1]
La región C-terminal de Hz2V018 tiene homología con la ADN polimerasa . Tiene una gran similitud con la ADN polimerasa del nudivirus rinoceronte Oryctes (OrNV) y el dominio conservado de la familia de la ADN polimerasa dependiente de ADN tipo B (POLBc), que está vinculado con la unión al ADN , la polimerasa y la actividad de la exonucleasa 3'-5' . [1] [14] Esta región también contiene el motivo de unión a nucleótidos bien conservado, K(3x)NS(x)YG(2x)G, en 842-853 aa y el motivo catalítico de la polimerasa, YxDTD, en 892-897 aa. [1]
La región N-terminal de 256 aa de longitud de Hz2V029 es similar a la región C-terminal del dominio conservado SbcC, un ortólogo procariota del gen rad50 de humanos que tiene actividad ATPasa y es una parte crítica de la reparación de roturas de doble cadena de ADN . [1] [15] [16] [17] En total, el gen tiene 823 aa de longitud. Este gen es más similar a la supuesta desmoplaquina GbNV y al dominio SbcC/ATPasa 1a del ascovirus Spodoptera frugiperda . [1]
La región C-terminal de Hz2V038 es similar a la proteína D5 del poxvirus y tiene homología con la helicasa de ADN , esencial para la replicación del virus . [18] [1] El gen más homólogo se encuentra en el nucleopoliedrovirus oblicuo de Ectoropis (NPV). [1]
Hz2V070 tiene la mayor similitud con la enzima xeroderma pigmentosum G (XPG), que está relacionada con otras enzimas que desempeñan funciones en la reparación por escisión de nucleótidos y la reparación acoplada a la transcripción del daño oxidativo del ADN . [1]
Hz2V028 muestra homología con el factor de expresión muy tardía 1 del baculovirus ( vlf-1 ), necesario para la expresión en ráfaga de los genes polihedrina y p10 . [1] [19] Vlf-1 es un factor de iniciación de la transcripción que reconoce y se une a DTAAG, un motivo promotor de los genes muy tardíos del baculovirus, aunque es probable que Hz2V028 reconozca un motivo diferente. [20] [1]
El Hz2V040 es el más parecido al NPV lef-5 de Spodoptera furugiperda . Tiene un motivo característico de cinta de zinc para la unión al ADN y es probable que tenga actividad de iniciación transcripcional. [1] [21]
Es muy probable que Hz2V043 desempeñe un papel en el recubrimiento 5' del ARNm y sea capaz de formar complejos estables de enzima-nucleótido monofosfato para la guanilación , como GbNV lef-4 . [1] [22]
Hz2V051 es más similar a GbNV lef-8 , que ayuda a codificar una de las principales subunidades catalíticas de la ARN polimerasa del baculovirus . [1] [23]
Hz2V063 muestra homología con la región N-terminal del nudivirus y baculovirus LEF-9. [1] Por lo tanto, puede tener un papel en la ARN polimerasa. [24] [25]
Hz2V026 es más similar a GbNV pif-2 y al nucleopoliedrovirus múltiple Autographa californica (AcMPV), y puede formar enlaces disulfuro y ser un componente estructural de la envoltura del virus derivada de la oclusión . [1] [26] zz Hz2V053 es un homólogo de baculovirus pif-3 y GbNV pif-3 . Contiene un dominio transmembrana N-terminal. [1]
El Hz2V082 es un homólogo del gen pif-1 de GbNV y es muy similar al virus de la hepatitis C (VHC) de Spodoptera littoralis (SlNPV). Es probable que sea responsable de la infectividad oral a través de la unión directa de la partícula viral a las células hospedadoras. [1] [27] [28]
Hz2V106 muestra homología con el baculovirus p74 y probablemente media la unión específica de la partícula del virus a las células huésped al ayudar a la formación de enlaces disulfuro dentro del dominio de anclaje de membrana de su transmembrana C-terminal. [1] [29] [30]
Hz2V035 es más similar a la sintasa de timidilato de Bombyx mori y probablemente esté involucrada en la síntesis de precursores de dTMP a partir de dUTP . [1] [31] [32]
Hz2V047 y Hz2V065 son los más similares a la subunidad grande (RR1) y pequeña (RR2) de la sibonucleótido reductasa de SlNPV, respectivamente. [1] RR1 y RR2 ayudan a reducir los ribonucleótidos a desoxirribonucleótidos para producir precursores de ADN. [33]
Hz2V066 es más homólogo con la serina hidroximetiltransferasa (SHMT) de Bombyx mori , que cataliza la interconversión reversible de serina y glicina con tetrahidrofolato. [1] [34]
La Hz2V067 es más similar a la desoxirribonucleósido quinasa (dNK) de Drosophila melanogaster . La dNK cataliza la fosforilación de los desoxirribonucleósidos para producir los monofosfatos correspondientes y es una enzima clave involucrada en la recuperación de los desoxirribonucleósidos. [1] [35]
Hz2V069 codifica una proteína de 350 aa de longitud y es más homóloga con la dUTPasa de Culex quinquefasciatus . [1] La dUTPasa ayuda a minimizar la incorporación incorrecta de uracilo en el ADN del virus durante la replicación, [36] y puede ser una enzima clave en la replicación y latencia de HzNV-2 en portadores asintomáticos. [1] [37]
Hz2V093 es similar a HzNV-1 ORF65 y puede desempeñar un papel en la protección del ARN, aunque no sea esencial para la replicación del virus. [1] [38]
Hz2V111 es un homólogo de la dihidrofolato reductasa (DHFR) de Heliothis virescens y de la DHFR del herpesvirus . [1] La DHFR reduce el dihidrofolato a tetrahidrofolato , que es necesario para que se produzca la síntesis de ADN. [39]
Hz2V062 es el más similar a GbNV odv-e56. [1]
Hz2V089 es homólogo del baculovirus vp91. [1]
Hz2V108 es un homólogo del gen de la proteína MBV 38K, [1] que es crucial para el ensamblaje de la nucleocápside . [40]
El Hz2V007 es muy similar a la carboxilesterasa de Bombyx mori (COE) y, en menor grado, a la esterasa de hormona juvenil de Anopheles gambiae (JHE). Esta gran similitud puede significar que el HzNV-2 puede controlar la fisiología de los hospedadores infectados mediante la regulación de los niveles de hormona juvenil y el nivel de expresión génica que se produce en diferentes etapas de su desarrollo. Además, este gen se parece más a un gen hospedador que a un gen viral. [1]
Hz2V012 y Hz2V015 codifican homólogos del inhibidor de la apoptosis (IAP). [1]
Hz2V023 muestra homología con la superfamilia de facilitadores principales (MFS), específicamente la adenilato ciclasa de Aedes aegypti . [1] MFS es un grupo de genes transportadores que se encuentran exclusivamente en organismos vivos y en este virus. Codifican proteínas transportadoras involucradas en la captación y eflujo de moléculas pequeñas , particularmente azúcar y fármacos respectivamente. [41] Este gen se parece más a los genes del huésped que a los genes virales. De hecho, nunca antes se había encontrado un gen MFS en un genoma viral; se encuentra exclusivamente en genomas de especies vivas. [41] La proteína que codifica probablemente facilita el metabolismo mejorado necesario para la proliferación celular en los tejidos reproductivos de los huéspedes infectados [1]
Hz2V034 es relativamente similar a la guanosina monofosfato quinasa (GMPK) y más homóloga con la proteína hipotética del baculovirus monodon. [1] GMPK transfiere el grupo fosfato terminal de ATP y GMP para producir ADP y GDP , un paso crítico en la biosíntesis de GTP . [42]
Hz2V039 tiene homología con el gen de la proteína 19K del baculovirus (ORF 96 de AcMNPV) y es más homólogo con el ORF 87 de GbNV. [1]
Hz2V068 codifica una metaloproteasa de matriz dependiente de zinc (ZnMc_MMP) y es más similar a la MMP de Acyrthosiphon pisum . Este gen se parece más a los genes del huésped que a los genes virales. [1] Es probable que sintetice enzimas dependientes de zinc y calcio para que sean proenzimas en los tejidos conectivos . [43] Las MMP son importantes en la diferenciación celular , la morfogénesis y la proteólisis pericelular de la matriz extracelular y otras moléculas de la superficie celular . [44]
Hz2V096 es homólogo de AcMNPV ORF81 ( ac81 ) pero es más similar a GbNV ORF14. [1] Su función es desconocida, pero ac81 se considera un gen central del baculovirus [45]
Hz2V099 es similar a una acetilesterasa procariota (Aes), [1] un miembro de la familia de las esterasas / lipasas que desempeña un papel en el control de un activador transcripcional . [46] [47]
Hz2V110 es homóloga de la proteína quinasa serina/treonina (S_TPK). [1] La S_TPK cataliza la fosforilación de residuos de serina y treonina, lo que es importante para la regulación de la función celular, en particular la fosforilación de proteínas involucradas en la transducción de señales. [48]
La combinación de Hz2V007, Hz2V023 y Hz2V068 puede explicar la malformación de los tejidos infectados y la patología única del virus. [1]