Baculoviridae es una familia de virus . Los artrópodos , entre los que se encuentran los lepidópteros , los himenópteros y los dípteros , sirven como hospedadores naturales. Actualmente,se ubican en esta familia 85 especies , asignadas a cuatro géneros. [1] [2] [3]
Se sabe que los baculovirus infectan a los insectos y se han descrito más de 600 especies hospedadoras. Las formas inmaduras (larvas) de especies de lepidópteros (polillas y mariposas) son los hospedadores más comunes, pero también se ha descubierto que estos virus infectan a las moscas sierra y a los mosquitos . Aunque los baculovirus son capaces de entrar en las células de mamíferos en cultivo, [4] no se sabe que sean capaces de replicarse en células de mamíferos o de otros animales vertebrados .
A partir de la década de 1940, se utilizaron y estudiaron ampliamente como biopesticidas en los campos de cultivo. Los baculovirus contienen un genoma de ADN bicatenario (dsADN) circular que varía de 80 a 180 kbp .
Los primeros registros de baculovirus se pueden encontrar en la literatura desde el siglo XVI en informes de "enfermedad del marchitamiento" que infectaba larvas de gusanos de seda . [5] A partir de la década de 1940, los virus se utilizaron y estudiaron ampliamente como biopesticidas en campos de cultivo. Desde la década de 1990, se han empleado para producir proteínas eucariotas complejas en cultivos de células de insectos (ver Sf21 , células High Five ). Estas proteínas recombinantes se han utilizado en investigación y como vacunas en tratamientos médicos tanto humanos como veterinarios (por ejemplo, la vacuna más utilizada para la prevención de la influenza aviar H5N1 en pollos se produjo en un vector de expresión de baculovirus). Más recientemente, se descubrió que los baculovirus transducían células de mamíferos con un promotor adecuado. [6]
El ciclo de vida del baculovirus involucra dos formas distintas de virus. El virus derivado de oclusión (ODV) está presente en una matriz proteica ( polihedrina o granulina ) y es responsable de la infección primaria del huésped, mientras que el virus gemado (BV) se libera de las células huésped infectadas más tarde durante la infección secundaria . [ cita requerida ]
Los baculovirus tienen tropismos muy específicos entre los invertebrados , y se han descrito más de 700 especies hospedadoras. Las formas inmaduras (larvas) de especies de lepidópteros son los hospedadores más comunes, pero también se ha descubierto que estos virus infectan a moscas sierra y mosquitos. Se ha descubierto que los informes de infecciones por baculovirus en camarones y escarabajos (por ejemplo, Oryctes rhinocerus ) son nudivirus, un linaje estrechamente relacionado con los baculovirus. [ cita requerida ]
Por lo general, la infección inicial ocurre cuando un insecto hospedador susceptible se alimenta de plantas que están contaminadas con la forma ocluida del virus. La matriz proteica se disuelve en el ambiente alcalino del intestino medio (estómago) del hospedador, liberando ODV que luego se fusionan con las membranas de las células epiteliales columnares del intestino del hospedador y son absorbidas por la célula en los endosomas . Las nucleocápsides escapan de los endosomas y son transportadas al núcleo. Este paso posiblemente esté mediado por filamentos de actina . La transcripción y replicación viral ocurre en el núcleo celular y nuevas partículas de BV brotan desde el lado basolateral para propagar la infección sistémicamente. Durante la gemación, el BV adquiere una membrana celular hospedadora de ajuste flojo con glicoproteínas virales expresadas y expuestas . [ cita requerida ]
Después de la infección por baculovirus se producen tres fases distintas: [ cita requerida ]
Mientras que el BV se produce en la fase tardía, la forma ODV se produce en la fase más tardía, adquiriendo la envoltura del núcleo de la célula huésped y embebiéndose en la matriz de la proteína del cuerpo de oclusión. Estos cuerpos de oclusión se liberan cuando las células se lisan para propagar aún más la infección por baculovirus al siguiente huésped. La extensa lisis de las células con frecuencia hace que el insecto huésped se desintegre literalmente, de ahí el motivo del nombre histórico de "enfermedad del marchitamiento". Las partículas completas de polihedrina de ODV son resistentes a la inactivación por calor y luz, mientras que el virión desnudo del BV es más sensible al medio ambiente. [ cita requerida ]
Cuando una oruga se infecta, las etapas avanzadas de la infección hacen que el huésped se alimente sin descansar y luego suba a las partes más altas de los árboles, incluso a lugares expuestos que normalmente evitaría por el riesgo de depredadores. Esto es una ventaja para el virus ya que (cuando el huésped se disuelve) puede gotear sobre las hojas, que serán consumidas por nuevos huéspedes. [7]
El virus no puede infectar a los humanos de la misma manera que lo hace con los insectos, porque el estómago humano es ácido y el virus de la hepatitis A necesita un sistema digestivo alcalino para replicarse. Los cristales del virus pueden entrar en las células humanas, pero no replicarse hasta el punto de causar la enfermedad. [8]
El baculovirus más estudiado es el nucleopoliedrovirus multicápside de Autographa californica (AcMNPV). El virus se aisló originalmente de la oruga de la alfalfa (un lepidóptero) y contiene un genoma de 134 kbp con 154 marcos de lectura abiertos . La proteína principal de la cápside VP39 junto con algunas proteínas menores forman la nucleocápside (21 nm x 260 nm) que encierra el ADN con la proteína p6.9. [ cita requerida ]
El virus de la vaginosis bacteriana adquiere su envoltura de la membrana celular y necesita una glucoproteína, la gp64, para poder propagar la infección sistémica. Esta proteína forma estructuras llamadas peplómeros en un extremo de la partícula viral gemada, pero no se encuentra en los virus de la vaginosis bacteriana (aunque varias otras proteínas solo están asociadas con la forma ODV). También existen algunas diferencias en la composición lipídica de la envoltura viral de las dos formas. Mientras que la envoltura del virus de la vaginosis bacteriana está compuesta de fosfatidilserina, la del ODV contiene fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina. [ cita requerida ]
Se identificó un elemento esencial para el ensamblaje de la nucleocápside (NAE) en el genoma de AcMNPV. El NAE es un elemento cis interno dentro del gen ac83 . El ensamblaje de la nucleocápside no depende del producto proteico ac83 . [9]
Durante los períodos de evolución, las glicoproteínas de la envoltura del baculovirus han sufrido cambios. Se ha sugerido que Ld130, también conocida como proteína F del baculovirus de Lymantria dispar (LdMNPV), es una proteína de fusión de la envoltura ancestral que ha sido reemplazada por un gen no ortólogo con gp64 en AcMNPV, Bombyx mori (BmNPV) y Orgyia pseudotsugata (OpMNPV), mientras que todavía conservan el gen ld130. [ cita requerida ]
La gp64 es una glicoproteína de membrana homotrimérica que está presente de forma polar en el virión con forma de bastón. Consta de 512 aminoácidos (aa) con cuatro sitios de glicosilación en residuos de asparagina y tiene una secuencia señal N-terminal (20 aa), un dominio de oligomerización y fusión y un dominio transmembrana hidrofóbico cerca del extremo C (7 aa). [ cita requerida ]
Se produce tanto en las fases tempranas como tardías del ciclo de infección y alcanza su máxima tasa de síntesis entre 24 y 26 horas después de la infección. La trimerización con enlaces de cisteína intermoleculares parece ser un paso crucial para el transporte de proteínas a la superficie celular, ya que solo el 33 % de la proteína sintetizada alcanza la superficie celular, ya que la gp64 monomérica se degrada dentro de las células. [ cita requerida ]
La gp64 es esencial para la gemación eficiente del virión y para la transmisión de célula a célula durante el ciclo de infección, así como para la entrada viral, es decir, para provocar el trofismo viral y la absorción mediada por endosomas en la célula. La función principal de la proteína de envoltura gp64 es provocar la fusión de la envoltura con el endosoma mediada por el pH. Aunque la gp64 tiene una variedad de funciones esenciales, se ha informado que los baculovirus sin gp64 pueden sustituirse por otras glicoproteínas virales como Ld130, proteína G del virus de la estomatitis vesicular . Estas sustituciones darán lugar a virones funcionales. [ cita requerida ]
La expresión de baculovirus en células de insectos representa un método robusto para producir glicoproteínas recombinantes o proteínas de membrana. [10] [11] [12] A principios de la década de 1990, Monsanto desarrolló un sistema que permite la generación fácil y rápida de baculovirus recombinantes . [13] Las proteínas producidas por baculovirus se han utilizado desde 2007 como vacunas contra la infección por el virus del papiloma humano , protegiendo con éxito contra el cáncer de cuello uterino. [14] Las proteínas producidas por baculovirus se están estudiando actualmente como vacunas terapéuticas contra el cáncer con varias ventajas inmunológicas sobre las proteínas derivadas de fuentes mamíferas. [15]
La Lymantria dispar (conocida comúnmente como polilla esponjosa), una plaga grave de los árboles forestales, se ha controlado con éxito mediante la liberación de preparaciones de baculovirus de la polilla esponjosa (NPV). Algunas especies de moscas sierra ( Neodiprion sertifer , N. lecontei , N. pratti pratti , etc.) también se han controlado con éxito mediante tratamientos de NPV específicos para ellas. [ cita requerida ]
Los miembros del género Heliothis —insectos cosmopolitas que atacan al menos 30 cultivos que producen alimentos y fibras— han sido controlados mediante la aplicación de Baculovirus heliothis . En 1975, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos registró las preparaciones de B. heliothis . [ cita requerida ]
Las preparaciones de NPV también se han utilizado comercialmente contra plagas como Trichoplusia (bajo la marca biotrol-VTN) y el gusano de la hoja del algodón (bajo la marca biotrol-VSE). [ cita requerida ]
Los baculovirus son incapaces de replicarse dentro de las células de mamíferos y plantas. [16] Tienen un rango restringido de huéspedes que pueden infectar que generalmente está restringido a un número limitado de especies de insectos estrechamente relacionadas. Debido a que los baculovirus no son dañinos para los humanos, se consideran una opción segura para su uso en aplicaciones de investigación. También se utilizan como agentes biológicos como en el caso de la polilla india de la harina , una plaga que se alimenta de granos. [17] Sin embargo, en el ámbito de la bioseguridad, se debe considerar que los baculovirus son dañinos, si no letales para las poblaciones de insectos, como se describió anteriormente. Por lo tanto, su uso debe ocurrir preferiblemente en entornos controlados que limiten la diseminación en el medio ambiente.
El nombre de esta familia se deriva de la palabra latina baculus , que significa "palo". La familia se ha dividido en cuatro géneros: Alphabaculovirus (nucleopoliedrovirus específicos de lepidópteros), Betabaculovirus (granulovirus específicos de lepidópteros), Gammabaculovirus (nucleopoliedrovirus específicos de himenópteros) y Deltabaculovirus (nucleopoliedrovirus específicos de dípteros). [18]
El virus de la polihedrosis nuclear (NPV) fue catalogado por el Comité Internacional de Taxonomía de Virus como un subgénero de Eubaculovirinae , pero el término ahora se refiere a 35 especies de la familia Baculoviridae , en su mayoría alfabaculovirus , pero también un deltabaculovirus y dos gammabaculovirus . [ cita requerida ]
La cápside poliédrica de la que el virus obtiene su nombre es un cristal proteico extremadamente estable que protege al virus en el ambiente externo. Se disuelve en el intestino medio alcalino de las polillas y las mariposas para liberar la partícula viral e infectar a la larva. [19] Un ejemplo de un insecto al que infecta es la oruga tejedora de otoño . [20]
Se cree que los baculovirus evolucionaron a partir de la familia de virus Nudiviridae hace 310 millones de años . [21]
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