Rhabdoviridae es una familia de virus de ARN de cadena negativa en el orden Mononegavirales . [1] Los vertebrados (incluidos los mamíferos y los humanos), los invertebrados , las plantas , los hongos y los protozoos sirven como huéspedes naturales. [2] [3] [4] Las enfermedades asociadas con los virus miembros incluyen la encefalitis rábica causada por el virus de la rabia y los síntomas similares a la gripe en humanos causados por vesiculovirus . El nombre se deriva del griego antiguo rhabdos , que significa varilla, en referencia a la forma de las partículas virales. [5] La familia tiene 40 géneros, la mayoría asignados a tres subfamilias. [6]
Las partículas virales individuales (viriones) de los rabdovirus están compuestas de ARN, proteínas, carbohidratos y lípidos. Tienen formas complejas, baciliformes o similares a balas. Todos estos virus tienen similitudes estructurales y han sido clasificados como una sola familia. [7]
Los viriones tienen aproximadamente 75 nm de ancho y 180 nm de largo. [2] Los rabdovirus tienen envoltura y nucleocápsides helicoidales y sus genomas son lineales, de alrededor de 11 a 15 kb de longitud. [5] [2] Los rabdovirus llevan su material genético en forma de ARN monocatenario de sentido negativo . Por lo general, llevan genes para cinco proteínas: proteína grande (L), glicoproteína (G), nucleoproteína (N), fosfoproteína (P) y proteína de matriz (M). [8] La secuencia de estos genes de proteína desde el extremo 3 'hasta el extremo 5' en el genoma es N-P-M-G-L. [9] Todos los rabdovirus codifican estas cinco proteínas en sus genomas. Además de estas proteínas, muchos rabdovirus codifican una o más proteínas. [10] Los primeros cuatro genes codifican proteínas estructurales importantes que participan en la estructura de la envoltura del virión. [9]
La proteína matriz (M) constituye una capa entre la envoltura del virión y el núcleo de la nucleocápside del rabdovirus. [10] Además de las funciones relacionadas con el ensamblaje del virus, la morfogénesis y la separación de la envoltura de la membrana plasmática del huésped, se encontraron funciones adicionales como la regulación de la síntesis de ARN, que afecta el equilibrio de los productos de replicación y transcripción, al realizar experimentos de genética inversa con el virus de la rabia, un miembro de la familia Rhabdoviridae. [11] La proteína grande (L) tiene varias funciones enzimáticas en la síntesis y procesamiento del ARN viral. [8] El gen L codifica esta proteína L, que contiene múltiples dominios. Además de la síntesis de ARN, se cree que está involucrada en la actividad de poliadenilación y protección de metilo. [9]
La proteína P desempeña papeles importantes y múltiples durante la transcripción y replicación del genoma del ARN. La proteína P multifuncional está codificada por el gen P. La proteína P actúa como un cofactor no catalítico de la proteína polimerasa grande. Se une a la proteína N y L. La proteína P tiene dos regiones de unión independientes. Al formar complejos NP, puede mantener la proteína N en la forma adecuada para la encapsulación específica. La proteína P interfiere con el sistema inmunológico innato del huésped a través de la inhibición de las actividades del factor regulador del interferón 3 (IRF3) y el transductor de señales y activador de la transcripción 1 (STAT1), eliminando así la vía celular del interferón tipo 1. Además, la proteína P actúa como antagonista contra la función antiviral de la PML. [12] [13]
Los rabdovirus que infectan a vertebrados (especialmente mamíferos y peces), plantas e insectos suelen tener forma de bala. [14] Sin embargo, a diferencia de los paramixovirus , los rabdovirus no tienen actividades hemaglutinantes y neuraminidasas . [14]
La transcriptasa del rabdovirus está compuesta por una proteína L y tres proteínas P. Los componentes de la transcriptasa están siempre presentes en el virión completo para permitir que los rabdovirus comiencen la transcripción inmediatamente después de su entrada. [ cita requerida ]
La transcriptasa del rhabdovirus avanza en una dirección de 3' a 5' en el genoma y la transcripción termina aleatoriamente al final de las secuencias de proteínas. Por ejemplo, si una transcripción termina al final de la secuencia M, el ARN líder y los ARNm N, P y M se forman por separado. [ cita requerida ]
Además, los ARNm se acumulan según el orden de las secuencias de proteínas en el genoma, lo que resuelve el problema logístico en la célula. Por ejemplo, la proteína N es necesaria en grandes cantidades para el virus, ya que recubre completamente el exterior de los genomas replicados. Dado que la secuencia de la proteína N se encuentra al principio del genoma (extremo 3') después de la secuencia del ARN líder, los ARNm para la proteína N siempre se pueden producir y acumular en grandes cantidades con cada terminación de la transcripción. Después de los procesos de transcripción, todos los ARNm están protegidos en el extremo 5' y poliadenilados en el extremo 3' por la proteína L.
Este mecanismo de transcripción proporciona ARNm según las necesidades de los virus. [10] : 173–184
Las proteínas del virus se traducen en los ribosomas libres, pero la proteína G se traduce en el retículo endoplasmático rugoso. Esto significa que la proteína G tiene un péptido señal en los códigos iniciales de su ARNm. Las fosfoproteínas (P) y la glucoproteína (G) sufren una modificación postraduccional. Los trímeros de la proteína P se forman después de la fosforilación por la actividad quinasa de la proteína L. La proteína G se glucosila en el retículo endoplasmático rugoso y en el complejo de Golgi. [10] : 180
La replicación viral es citoplasmática. El ciclo de replicación es el mismo para la mayoría de los rabdovirus. Todos los componentes necesarios para la transcripción temprana y la nucleocápside se liberan al citoplasma de la célula infectada después de que se producen los primeros pasos de unión, penetración y desenvoltura. [9] La entrada en la célula huésped se logra mediante la unión de las glicoproteínas G virales a los receptores del huésped, lo que media la endocitosis mediada por clatrina. La replicación sigue el modelo de replicación del virus ARN de cadena negativa. La transcripción del virus ARN de cadena negativa, utilizando el tartamudeo de la polimerasa, es el método de transcripción. El virus sale de la célula huésped por gemación y movimiento viral guiado por túbulos. Las vías de transmisión son la zoonosis y la mordedura. [5] [2]
La replicación de muchos rabdovirus ocurre en el citoplasma , aunque varios de los virus que infectan plantas se replican en el núcleo. [15] La proteína de la matriz (M) del rabdovirus es muy pequeña (~20–25 kDa), sin embargo, desempeña una serie de funciones importantes durante el ciclo de replicación del virus. Estas proteínas de los rabdovirus constituyen los principales componentes estructurales del virus y son proteínas multifuncionales y necesarias para la maduración del virus y el proceso de gemación viral que también regulan el equilibrio de la síntesis de ARN del virus al cambiar la síntesis de transcripción a replicación. [16] Para que se produzca la replicación, tanto la proteína L como la P deben expresarse para regular la transcripción . [17] La fosfoproteína (P) también desempeña una función crucial durante la replicación, ya que los complejos NP, en lugar de N solo, son necesarios para la encapsidación adecuada y selectiva del ARN viral. Por lo tanto, la replicación no es posible después de la infección hasta que la transcripción y la traducción primarias produzcan suficiente proteína N. [18]
La proteína L tiene mucha actividad enzimática, como la replicación del ARN, la fosforilación de los ARNm de la proteína P. L da una característica sobre la replicación en el citoplasma. [17] La transcripción da como resultado la producción de cinco ARNm monocistrónicos porque las secuencias intergénicas actúan como secuencias de terminación y promotoras para los genes adyacentes . Este tipo de mecanismo de transcripción se explica por el modelo de parada-inicio (transcripción tartamudeante). Debido al modelo de parada-inicio, se producen grandes cantidades de proteínas estructurales. Según este modelo, la ARN polimerasa asociada al virus comienza primero la síntesis del ARN líder y luego los cinco ARNm que producirán las proteínas N, P, M, G, L, respectivamente. Después de que se produjo el ARN líder, la enzima polimerasa reinicia la transcripción del virión en el gen N y procede su síntesis hasta que termina el extremo 3' de la cadena. Luego, la síntesis de ARNm P se realiza por la misma enzima con una nueva señal de inicio. Estos pasos continúan hasta que la enzima llega al final del gen L. Durante el proceso de transcripción, la enzima polimerasa puede abandonar la plantilla en cualquier punto y luego unirse justo al extremo 3' del ARN del genoma para comenzar nuevamente la síntesis de ARNm. Este proceso dará como resultado un gradiente de concentración de la cantidad de ARNm en función de su lugar y su rango desde el extremo 3'. En estas circunstancias, las cantidades de especies de ARNm cambian y se producirán proteínas N>P>M>G>L. [19] Durante su síntesis, los ARNm se procesan para introducir una tapa 5' y una cola poliadenilada 3' en cada una de las moléculas. Esta estructura es homóloga a los ARNm celulares y, por lo tanto, puede ser traducida por los ribosomas celulares para producir proteínas tanto estructurales como no estructurales.
La replicación genómica requiere una fuente de proteína N recién sintetizada para encapsidar el ARN. Esto ocurre durante su síntesis y da como resultado la producción de una copia antigenómica de longitud completa . Esta, a su vez, se utiliza para producir más ARN genómico de sentido negativo. La polimerasa viral es necesaria para este proceso, pero no se comprende bien cómo participa la polimerasa tanto en la síntesis del ARNm como en la replicación genómica.
La replicación ocurre característicamente en un cuerpo de inclusión dentro del citoplasma, desde donde brotan a través de varias membranas citoplasmáticas y la membrana externa de la célula. Este proceso da como resultado la adquisición de las proteínas M + G, responsables de la característica morfología en forma de bala del virus .
Estos virus se dividen en cuatro grupos según el gen de la ARN polimerasa. [20] El clado basal parece ser el de los novirhabdovirus , que infectan a los peces. Los citorrehabdovirus y los nuclerrehabdovirus , que infectan a las plantas, son clados hermanos. Los lyssavirus forman un clado propio que está más estrechamente relacionado con los clados de vertebrados terrestres e insectos que con los virus de plantas. Los virus restantes forman varios clados muy ramificados e infectan a los artrópodos y vertebrados terrestres.
Un análisis de 2015 de 99 especies de rabdovirus animales encontró que se agrupaban en 17 grupos taxonómicos, ocho de los cuales ( Lyssavirus , Vesiculovirus , Perhabdovirus , Sigmavirus , Ephemerovirus , Tibrovirus , Tupavirus y Sprivivirus ) ya se habían reconocido previamente. [21] Los autores propusieron siete nuevos taxones basándose en sus hallazgos: "Almendravirus", "Bahiavirus", "Curiovirus", "Hapavirus", "Ledantevirus", "Sawgravirus" y "Sripuvirus". Siete especies no se agruparon con las otras, lo que sugiere la necesidad de taxones adicionales.
Un supergrupo no oficial, "Dimarhabdovirus", se refiere a los géneros Ephemerovirus y Vesiculovirus . [22] Varios otros virus que no han sido clasificados en géneros también pertenecen a este taxón. Este supergrupo contiene los géneros con especies que se replican tanto en hospedadores vertebrados como invertebrados y tienen ciclos biológicos que involucran transmisión por dípteros hematófagos (moscas chupadoras de sangre).
El prototípico y mejor estudiado rabdovirus es el virus de Indiana de la estomatitis vesicular . Es un sistema modelo preferido para estudiar la biología de los rabdovirus y de los mononegavirus en general. La enfermedad de los mamíferos, la rabia , es causada por lyssavirus, de los cuales se han identificado varios.
Los rabdovirus son patógenos importantes de animales y plantas. Los artrópodos, como pulgones, cigarras, cigarras, moscas negras, flebótomos y mosquitos, los transmiten a los huéspedes.
En septiembre de 2012, unos investigadores que escribieron en la revista PLOS Pathogens describieron una nueva especie de rabdovirus, llamada virus del Bas-Congo (BASV), que fue descubierta en una muestra de sangre de un paciente que sobrevivió a una enfermedad que se parecía a la fiebre hemorrágica. [20] No se han reportado casos de BASV desde su descubrimiento y no se sabe con certeza si el BASV fue la causa real de la enfermedad del paciente. [23]
En 2015 se descubrieron dos nuevos rabdovirus, el virus Ekpoma 1 y el virus Ekpoma 2, en muestras de sangre de dos mujeres sanas del sudoeste de Nigeria. El virus Ekpoma 1 y el virus Ekpoma 2 parecen replicarse bien en humanos (la carga viral varió de ~45.000 a ~4,5 millones de copias de ARN/ml de plasma), pero no causaron ningún síntoma observable de enfermedad. [24] La exposición al virus Ekpoma 2 parece estar muy extendida en ciertas partes de Nigeria, donde las tasas de seroprevalencia son cercanas al 50%. [24]
En la subfamilia Alpharhabdovirinae se reconocen los siguientes géneros: [6]
Los géneros de las otras subfamilias son los siguientes: [6]
Los siguientes géneros no están asignados a la subfamilia a: [6]
Además de los mencionados anteriormente, existe una gran cantidad de virus tipo rabdo que aún no han sido clasificados oficialmente por el ICTV . [5]