Baculoviridae es una familia de virus . Los artrópodos , entre los más estudiados se encuentran los lepidópteros , himenópteros y dípteros , sirven como huéspedes 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 huéspedes más comunes, pero también se ha encontrado que estos virus infectan a moscas sierra y mosquitos . Aunque los baculovirus son capaces de entrar en células de mamíferos en cultivo, [4] no se sabe que sean capaces de replicarse en células de mamíferos u otros animales vertebrados .
A partir de la década de 1940, se utilizaron y estudiaron ampliamente como biopesticidas en campos de cultivo. Los baculovirus contienen un genoma circular de ADN bicatenario (ADNds) que varía de 80 a 180 kpb .
Los primeros registros de baculovirus se pueden encontrar en la literatura ya en el siglo XVI en informes de "enfermedades del marchitamiento" que infectaban a las 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 eucarióticas complejas en cultivos de células de insectos (ver Sf21 , células High Five ). Estas proteínas recombinantes se han utilizado en investigaciones y como vacunas en tratamientos médicos humanos y veterinarios (por ejemplo, la vacuna más utilizada para la prevención de la gripe aviar H5N1 en pollos se produjo en un vector de expresión de baculovirus). Más recientemente, se descubrió que los baculovirus transducen células de mamíferos con un promotor adecuado. [6]
El ciclo de vida del baculovirus implica dos formas distintas de virus. El virus derivado de la oclusión (ODV) está presente en una matriz proteica ( poliedrina o granulina ) y es responsable de la infección primaria del huésped, mientras que el virus brotado (BV) se libera de las células infectadas del huésped más adelante durante la infección secundaria . [ cita necesaria ]
Los baculovirus tienen tropismos muy específicos de especie entre los invertebrados y se han descrito más de 700 especies hospedadoras. Las formas inmaduras (larvas) de especies de lepidópteros son los huéspedes más comunes, pero también se ha encontrado que estos virus infectan a moscas sierra y mosquitos. Se descubrió que los informes de infecciones por baculovirus de camarones y escarabajos (por ejemplo, Oryctes rhinocerus ) eran nudivirus, un linaje estrechamente relacionado con los baculovirus. [ cita necesaria ]
Normalmente, la infección inicial ocurre cuando un insecto huésped 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 huésped, liberando ODV que luego se fusionan con las membranas celulares epiteliales columnares del intestino del huésped y se introducen en 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 VB brotan del lado basolateral para propagar la infección sistémicamente. Durante la gemación, BV adquiere una membrana de célula huésped que se ajusta holgadamente con glicoproteínas virales expresadas y mostradas . [ cita necesaria ]
Después de la infección por baculovirus, ocurren tres fases distintas: [ cita necesaria ]
Mientras que BV se produce en la fase tardía, la forma ODV se produce en la fase muy 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 lisis extensa de las células provoca con frecuencia que el insecto huésped literalmente se desintegre, de ahí el nombre histórico de "enfermedad del marchitamiento". Las partículas completas de poliedrina ODV son resistentes a la inactivación por calor y luz, mientras que el virión BV desnudo es más sensible al medio ambiente. [ cita necesaria ]
Cuando se infecta una oruga, las etapas avanzadas de la infección hacen que el huésped se alimente sin descansar y luego trepe a las partes más altas de los árboles, incluidos lugares expuestos que normalmente evitaría debido al 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 como lo hace a los insectos, porque los estómagos humanos tienen una base ácida y el VPN requiere un sistema digestivo alcalino para poder replicarse. Es posible que los cristales del virus entren en las células humanas, pero no se repliquen hasta el punto de causar enfermedades. [8]
El baculovirus más estudiado es el nucleopoliedrovirus multicápside de Autographa californica (AcMNPV). El virus se aisló originalmente del looper de la alfalfa (un lepidóptero) y contiene un genoma de 134 kpb con 154 marcos de lectura abiertos . La proteína de la cápsida principal VP39 junto con algunas proteínas menores forman la nucleocápside (21 nm x 260 nm) que encierra el ADN con la proteína p6.9. [ cita necesaria ]
BV adquiere su envoltura de la membrana celular y requiere una glicoproteína, gp64, para poder propagar la infección sistémica. Esta proteína forma estructuras llamadas peplómeros en un extremo de la partícula del virus brotado, pero no se encuentra en los ODV (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 de BV está formada por fosfatidilserina, ODV contiene fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina. [ cita necesaria ]
Se identificó un elemento esencial del ensamblaje de la nucleocápside (NAE) en el genoma de AcMNPV. La 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 baculoviral han sufrido cambios. Se sugiere que Ld130, también conocida como proteína F del baculovirus de Lymantria dispar (LdMNPV), es una proteína de fusión de envoltura ancestral que ha sido reemplazada por un reemplazo de gen no ortólogo con gp64 en AcMNPV, Bombyx mori (BmNPV) y Orgyia pseudotsugata (OpMNPV). mientras aún conservan el gen ld130. [ cita necesaria ]
Gp64 es una glicoproteína de membrana homotrimérica que está presente polarmente en el virión en 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 hidrófobo cerca del extremo C-terminal (7 aa). [ cita necesaria ]
Se produce en las fases temprana y tardía del ciclo de infección y su tasa máxima de síntesis se produce entre 24 y 26 h 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 sólo el 33% de la proteína sintetizada llega a la superficie celular, ya que la gp64 monomérica se degrada dentro de las células. [ cita necesaria ]
Gp64 es esencial para la gemación eficaz del virión y para la transmisión de célula a célula durante el ciclo de infección, así como para la entrada viral, es decir, provocando trofismo viral y absorción en la célula mediada por endosomas. La función principal de la proteína de la envoltura gp64 es provocar la fusión de la envoltura mediada por el pH con el endosoma. Aunque la gp64 tiene una variedad de funciones esenciales, se ha informado que los baculovirus nulos para gp64 pueden sustituirse por otras glicoproteínas virales como la Ld130, la proteína G del virus de la estomatitis vesicular . Estas sustituciones darán como resultado virones funcionales. [ cita necesaria ]
La expresión de baculovirus en células de insectos representa un método sólido para producir glicoproteínas o proteínas de membrana recombinantes. [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 utilizan 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 de mamíferos. [15]
Lymantria dispar (comúnmente conocida como polilla esponjosa), una plaga grave de los árboles forestales, ha sido contenida con éxito mediante la liberación de preparaciones de baculovirus de la polilla esponjosa (NPV). Ciertas especies de mosca de sierra ( Neodiprion sertifer , N. lecontei , N. pratti pratti , etc.), también han sido controladas con éxito mediante tratamientos VPN específicos para ellas. [ cita necesaria ]
Los miembros del género Heliothis , insectos cosmopolitas que atacan al menos a 30 plantas de cultivo productoras de alimentos y fibras, han sido controlados mediante la aplicación del Baculovirus heliothis . En 1975, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos registró los preparados de B. heliothis . [ cita necesaria ]
Las preparaciones de VPN 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 necesaria ]
Los baculovirus son incapaces de replicarse dentro de las células de mamíferos y plantas. [16] Tienen una gama restringida de huéspedes que pueden infectar y que generalmente está restringida 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 cereales. [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 realizarse preferentemente en entornos controlados que limiten la diseminación al 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 poliedrosis nuclear (NPV) alguna vez estuvo incluido en la lista del 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 necesaria ]
La cápside poliédrica de la que el virus recibe su nombre es un cristal de proteína extremadamente estable que protege al virus en el entorno externo. Se disuelve en el intestino medio alcalino de polillas y mariposas para liberar la partícula del virus e infectar la larva. [19] Un ejemplo de un insecto que infecta es el gusano telaraña . [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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