El primer paso de la transcripción para algunos virus de ARN monocatenario negativos es el arranque de la tapa , en el que se eliminan (arrancan) los primeros 10 a 20 residuos del ARN de una célula huésped y se utilizan como tapa 5' y cebador para iniciar la síntesis de el ARNm viral naciente. [1] La ARN polimerasa viral dependiente de ARN (RdRp) puede proceder a replicar el genoma de sentido negativo a partir de la plantilla de sentido positivo. El robo de tapas también explica por qué algunos ARNm virales tienen extensiones terminales 5' de 10 a 20 nucleótidos que no están codificados en el genoma. Ejemplos de virus que se dedican al robo de gorras incluyen los virus de la influenza ( Orthomyxoviridae ), el virus Lassa ( Arenaviridae ), el virus hantaan ( Hantaviridae ) y el virus de la fiebre del valle del Rift ( Phenuiviridae ). La mayoría de los virus capturan entre 15 y 20 nucleótidos, excepto las familias Arenaviridae y Nairoviridae y el género Thogotovirus ( Orthomyxoviridae ), que utilizan una cadena más corta. [2]
En el virus de la gripe , el arranque de la tapa se produce en el núcleo de la célula. La función de endonucleasa captora está contenida en la subunidad PA de la ARN polimerasa . [3]
En Arenaviridae y Bunyavirales , el arrebato de gorras tiene lugar en el citoplasma. [4]
El robo de gorras ocurre en tres pasos generales:
1) La proteína RdRp o N viral se une a la estructura cap-1 o cap-2 5'-metilada del ARNm del huésped.
2) La endonucleasa viral escinde el ARNm varios nucleótidos aguas abajo de la tapa.
3) ARN protegido utilizado como cebador para iniciar la síntesis de ARNm viral realizada por RdRp. [2]
El arrebato de gorra se describe mejor en los virus de la influenza, especialmente la influenza A. En Orthomyxoviridae , la familia viral de la influenza, el RdRp se divide en tres subunidades: PA, PB1 y PB2.
PB1 se une primero al extremo 5' del ARN viral (ARNv), activando PB2 y provocando que el extremo 3' del ARNv forme una zona bicatenaria con el extremo 5'. El PB2 procede a unirse al ARNm celular en el extremo 5' cubierto con N7-metil guanosina (m 7 G). Posteriormente, la subunidad PA escinde la secuencia de 10 a 13 nucleótidos de la estructura de la tapa mediante actividad endonucleasa en el extremo N. [5] La ubicación exacta de la escisión depende tanto de la distancia entre el PB2 y el PA del RdRp (alrededor de 50 angstroms o 10-13 nucleótidos) como también de la secuencia del ARNm. Luego, la subunidad PB1, que contiene la actividad polimerasa, añade inicialmente dos nuevos nucleótidos. El cebador con tapa arrebatada se mueve a través del túnel de salida del producto en el dominio PB1 para servir como cebador para la transcripción. Los nucleótidos del vRNA 3'-UCGUUUU no están unidos a la polimerasa, sino que están libres para realizar una unión complementaria con el cebador de ARN protegido para conferir estabilidad. Luego, la transcripción comienza con el residuo G o C en el extremo 3' del cebador tapado. [6] Finalmente, la subunidad PB1 completa el alargamiento de la cadena en la dirección canónica de 5' a 3', liberando la tapa, pero manteniendo el extremo 5' unido. La cola viral 3' poli-A se agrega al final de la transcripción mediante tartamudeo de la polimerasa debido al impedimento estérico del bucle de ARNv. [7] El aspecto del ARNm viral resultante es idéntico al ARNm del huésped, lo que permite que la maquinaria celular endógena lleve a cabo el procesamiento y la exportación nuclear.
Los ARNm del huésped sin tapa son una degradación dirigida, lo que conduce a la regulación negativa del ARNm celular. La influenza RdRp también interactúa con el dominio terminal C de la polimerasa II (Pol II) de la célula, lo que potencialmente promueve la transcripción viral al cambiar la conformación de la RdRp. Además, al reducir la abundancia de Pol II, la influenza puede comenzar a interrumpir la transcripción crítica del huésped. [8]
El robo de límites no se utiliza durante la replicación. En cambio, RdRp realiza un paso de "cebado y realineación" para garantizar que el genoma se copie por completo. En este mecanismo, RdRp establece un cebador internamente y luego el vRNA se realinea para continuar con la replicación. [9]
El dominio de unión de cápsulas PB2 de Influenza tiene un pliegue único, pero utiliza apilamiento aromático para ejecutar la unión de cápsulas m 7 G de manera similar a otras proteínas de unión de cápsulas. La PA es miembro de la familia de nucleasas PD(D/E)XK, que utiliza iones metálicos divalentes para escindir el ácido nucleico. Sin embargo, tiene un residuo de histidina de sitio activo peculiar que liga el ion Mn2+ utilizado para la escisión. [5]
En octubre de 2018, la FDA de los Estados Unidos aprobó baloxavir marboxil para el tratamiento de la influenza aguda no complicada , lo que constituye la primera nueva clase de fármaco antiviral contra la influenza en más de dos décadas. [10] El fármaco utiliza el conocimiento sobre el arrebato de la tapa al apuntar e inhibir la función endonucleasa de la subunidad PA, lo que evitará que el virus inicie la transcripción. Baloxavir marboxil (Xofluza) es eficaz contra la influenza A y B. [11]
La familia Arenaviridae y el orden Bunyavirales también son virus de ARN monocatenario negativos segmentados. Una endonucleasa dependiente de Mn 2+ verificada se encuentra en el extremo N de la proteína L. El dominio TN-terminal se conserva entre varias familias, lo que sugiere similitud evolutiva. Sin embargo, el dominio de unión a la caperuza no está confirmado para todas las familias de virus, pero se cree que está ubicado en la proteína L o nucleocápside (N o NP).[1] En los bunyavirales, las preferencias de escisión de endonucleasa y motivos de nucleótidos varían entre familias, géneros y especies. Esta variación se produce debido a la necesidad de algún emparejamiento de bases con el extremo 3' del genoma viral. [7]
La estructura de nucleoproteínas del virus Lassa ( Arenaviridae ) contiene una segunda nucleasa. Los investigadores proponen que participa en la atenuación de la respuesta al interferón, pero también contiene un sitio de unión a dTTP que puede usarse para secuestrar la capa. En este modelo, las proteínas L y N cooperan en el proceso de robo de cápsulas. El modelo de dos dominios también se ha desarrollado para los hantavirus, pero la proteína N del virus de la fiebre del valle del Rift ( Phenuiviridae ) no posee las mismas características. [12]
El robo de gorras también se ha investigado en profundidad en el caso de la familia Hantaviridae ( Bunyavirales ). Existe evidencia de que la proteína N se une a la tapa 5' y la protege de la degradación por parte de la maquinaria celular. La proteína N se acumula en los cuerpos de procesamiento celular citoplasmático (cuerpos P), secuestrando las tapas 5' protegidas como un conjunto de cebadores disponibles para que RdRp comience la síntesis de ARNm viral. Hay cuatro nucleótidos en el ARNv que están adyacentes a la tapa 5' para su unión. El virus escinde preferentemente la tapa del ARNm en un residuo G situado a 14 nucleótidos aguas abajo de la tapa. Además, normalmente escinde tapas de ARNm sin sentido en lugar de ARNm traducido activamente. La proteína N puede proteger las tapas de ARNm del huésped sin cuerpos P, pero RdRp no las utiliza con tanta eficacia. [13]
El RdRp de Hantaviridae también puede participar en un mecanismo de "cebado y realineación": el oligonucleótido huésped ceba la transcripción del ARNm e inicia la transcripción con un residuo G terminal. Después de agregar varios nucleótidos, el ARN naciente se realinea moviendo dos nucleótidos hacia atrás en la secuencia terminal repetida (AUCAUCAUC) de modo que el huésped G sea nuevamente el primer nucleótido, creando una extensión del extremo 5'. [14]