La envoltura viral es la capa más externa de muchos tipos de virus . [1] Protege el material genético durante su ciclo de vida cuando viaja entre células hospedadoras. No todos los virus tienen envoltura. Una proteína de envoltura viral o proteína E es una proteína en la envoltura, que puede ser adquirida por la cápside de una célula hospedadora infectada.
Numerosos virus patógenos humanos circulantes están envueltos en bicapas lipídicas e infectan sus células diana haciendo que la envoltura viral y la membrana celular se fusionen. Aunque existen vacunas eficaces contra algunos de estos virus, no existe ningún medicamento preventivo o curativo para la mayoría de ellos. En la mayoría de los casos, las vacunas conocidas actúan induciendo anticuerpos que impiden que el patógeno entre en las células. Esto sucede en el caso de los virus con envoltura cuando los anticuerpos se unen a las proteínas de la envoltura viral.
El evento de fusión de membrana que desencadena la entrada viral es causado por la proteína de fusión viral . Muchos virus con envoltura solo tienen una proteína visible en la superficie de la partícula, que es necesaria tanto para mediar la adhesión a la superficie celular como para el proceso posterior de fusión de membrana. Para crear vacunas potencialmente protectoras para los virus con envoltura patógenos humanos para los que actualmente no existe una vacuna, es esencial comprender cómo interactúan los anticuerpos con las proteínas de la envoltura viral, en particular con la proteína de fusión, y cómo los anticuerpos neutralizan los virus.
Los virus con envoltura entran en las células uniendo una membrana celular a su membrana de bicapa lipídica. La preparación mediante procesamiento proteolítico, ya sea de la proteína de fusión o de una proteína acompañante, es necesaria para la mayoría de las proteínas de fusión virales. La etapa de preparación prepara a la proteína de fusión para su activación mediante los procesos que acompañan la unión y la absorción, que con frecuencia ocurren durante el transporte de la proteína de fusión a la superficie celular, pero también pueden ocurrir extracelularmente. Hasta ahora, los estudios estructurales han revelado dos tipos de proteínas de fusión virales. Se cree que estas proteínas catalizan el mismo mecanismo en ambas situaciones, lo que da como resultado la fusión de dos bicapas. En otras palabras, estas proteínas funcionan como enzimas, que si bien tienen diversas variaciones estructurales catalizan la misma reacción química. [2]
Las envolturas se derivan típicamente de porciones de las membranas de la célula huésped ( fosfolípidos y proteínas), pero incluyen algunas glicoproteínas virales . Una de las partes principales de los virus patógenos humanos es la glicoproteína. Se ha demostrado que desempeñan papeles importantes en la inmunidad y la infección. [3] Se han descubierto las glicoproteínas virales, una nueva clase de proteínas inhibidoras celulares. Estas incluyen las ligasas de ubiquitina E3 de la familia RING-CH asociada a la membrana (MARCH), que entre otras cosas, inhibe la expresión de proteínas de la superficie celular implicadas en la inmunidad adaptativa. [4] Al estar compuesta principalmente de membrana del huésped, la envoltura viral también puede tener las proteínas asociadas con la célula huésped dentro de su membrana después de la gemación. [5] Muchos virus con envoltura maduran mediante gemación en la membrana plasmática, lo que les permite ser descargados de las células infectadas. Durante este procedimiento, las proteínas transmembrana virales, también conocidas como proteínas de la espiga , se integran en vesículas de membrana que contienen componentes del núcleo viral (cápside).
Durante mucho tiempo se creyó que las proteínas de la espícula, necesarias para la infectividad, se incorporaban directamente al núcleo viral a través de sus dominios citoplasmáticos. Investigaciones recientes sugieren que, si bien estas interacciones directas pueden ser las que causan la gemación de los alfavirus, esto puede no ser el caso de los retrovirus y los virus de ARN de cadena negativa . Estos virus pueden formar partículas de espícula incluso en ausencia de proteínas de la espícula al depender únicamente de los componentes del núcleo viral. Las proteínas de la espícula pueden ocasionalmente producirse como partículas similares a virus sin el núcleo viral. Por lo tanto, la gemación y liberación óptimas pueden depender de una acción coordinada de "empujar y tirar" entre el núcleo y la espícula, donde la oligomerización de ambos componentes es esencial. [6]
Pueden ayudar a los virus a evitar el sistema inmunológico del huésped . Las tirosina quinasas del receptor TAM aumentan la eliminación fagocítica de las células apoptóticas e inhiben las respuestas inmunológicas provocadas por los receptores tipo Toll y los interferones tipo I (IFN) cuando son activados por los ligandos Gas6 y Protein S. El fosfolípido fosfatidilserina puede verse en las membranas de varios virus con envoltura, que utilizan para unirse a Gas6 y Protein S para activar los receptores TAM.
Los virus recubiertos con ligando estimulan la señalización de IFN tipo I, activan los receptores TAM en las células dendríticas (CD) y suprimen la señalización de interferón tipo II para eludir las defensas del huésped y avanzar la infección. Las CD deficientes en TAM muestran respuestas de IFN tipo I que son más pronunciadas que las de las células de tipo salvaje en respuesta a la exposición viral. Como resultado, los flavivirus y los retrovirus pseudotipados tienen más dificultades para infectar a las CD deficientes en TAM, aunque la infección puede ser reavivada por anticuerpos de IFN tipo I. Mientras tanto, un inhibidor de la quinasa TAM previene la infección de las CD de tipo salvaje. Los receptores TAM, que son objetivos potenciales para la terapia, son activados por los virus para reducir la señalización de IFN tipo I. [7] Las glicoproteínas en la superficie de la envoltura sirven para identificar y unirse a los sitios receptores en la membrana del huésped. El conjunto particular de proteínas virales participa en una serie de cambios estructurales. Cuando estos cambios se establecen/terminan, se produce entonces y solo entonces, la fusión con la membrana del huésped. [8] Estas glicoproteínas median la interacción entre el virión y la célula huésped, iniciando típicamente la fusión entre la envoltura viral y la membrana celular del huésped. [9] En algunos casos, el virus con envoltura formará un endosoma dentro de la célula huésped. [10] Hay tres tipos principales de glicoproteínas virales: proteínas de envoltura, proteínas de membrana y proteínas de espiga (E, M y S). [11] La envoltura viral luego se fusiona con la membrana del huésped, permitiendo que la cápside y el genoma viral ingresen e infecten al huésped. [ cita requerida ]
Todos los virus con envoltura también tienen una cápside , otra capa de proteínas, entre la envoltura y el genoma. [1] El virus envuelve su delicado ácido nucleico con una cubierta de proteína conocida como cápside, del latín capsa, que significa "caja", para protegerlo de este entorno hostil. De manera similar a cómo numerosos ladrillos se unen para formar una pared, la cápside está formada por uno o más tipos de proteínas distintas que se repiten repetidamente para formar toda la cápside. Este patrón repetitivo crea una cápside robusta pero bastante flexible. El ácido nucleico dentro de la cápside está protegido adecuadamente por su tamaño modesto y la dificultad física para abrirla. La nucleocápside del virión está formada por el ácido nucleico y la cápside. Recuerde que los genomas de la mayoría de los virus son muy pequeños. Los genes codifican instrucciones para fabricar proteínas, por lo que los genomas pequeños no pueden codificar muchas proteínas. Por lo tanto, la cápside del virión consta de una o solo unas pocas proteínas que se repiten una y otra vez para formar la estructura. El ácido nucleico viral sería físicamente demasiado grande para caber dentro de la cápside si estuviera formado por más de unas pocas proteínas. [12] La cápside, que tiene una función específica en la protección del genoma además de la evasión del reconocimiento inmunológico. [13] La cápside viral es conocida por su protección del ARN antes de que se inserte en la célula huésped, a diferencia de la envoltura viral que protege la cápside proteica. [14]
La célula de la que brota un virus a menudo muere o se debilita, y libera más partículas virales durante un período prolongado. La envoltura de bicapa lipídica de estos virus es relativamente sensible a la desecación , el calor y los anfifilos como el jabón y los detergentes , por lo tanto, estos virus son más fáciles de esterilizar que los virus sin envoltura, tienen una supervivencia limitada fuera de los entornos del huésped y, por lo general, deben transferirse directamente de un huésped a otro. La persistencia de la envoltura viral, ya sea envuelta o desnuda, es un factor que determina la longevidad de un virus en superficies inanimadas. [15] Los virus con envoltura poseen una gran adaptabilidad y pueden cambiar en poco tiempo para evadir el sistema inmunológico. Los virus con envoltura pueden causar infecciones persistentes . [ cita requerida ]
La vacunación contra virus envueltos puede funcionar neutralizando la actividad de la glicoproteína con anticuerpos. [16]
Los siguientes son algunos ejemplos de especies de virus con envoltura:
Los siguientes son algunos ejemplos de virus sin envoltura:
