El orthoreovirus es un género de virus de la familia Reoviridae , en la subfamilia Spinareovirinae . Los vertebrados sirven como huéspedes naturales. Hay diez especies en este género. Las enfermedades asociadas con este género incluyen enfermedad leve del tracto respiratorio superior, gastroenteritis y atresia biliar. El orthoreovirus 3 de mamíferos (cepa dearing-T3D) induce la muerte celular preferentemente en células transformadas y, por lo tanto, muestra propiedades oncolíticas inherentes. [1] [2]
El nombre "orthoreovirus" proviene de la palabra griega ortho , que significa "recto" y reovirus, que proviene de tomar las letras: R, E y O de "virus huérfano entérico respiratorio". El orthoreovirus fue llamado virus huérfano porque no se sabía que estuviera asociado con ninguna enfermedad conocida. [3] Fue descubierto a principios de la década de 1950 cuando fue aislado del tracto respiratorio y gastrointestinal de individuos enfermos y sanos [4]
Orthoreovirus es parte de la familia Reoviridae . Su genoma está compuesto de ARN bicatenario segmentado (dsRNA), por lo que se clasifica como un virus del grupo III según el sistema de clasificación de virus de Baltimore . Esta familia de virus se clasifica taxonómicamente en 15 géneros distintos. Estos géneros se clasifican teniendo en cuenta el número de genomas dsRNA. El género Orthoreovirus tiene 10 segmentos que se han aislado de una amplia gama de huéspedes, incluidos mamíferos, aves y reptiles. Estos géneros se dividen a su vez en dos grupos fenotípicos: fusogénicos y no fusogénicos. La forma en que se determina que pertenecen a un grupo específico es si el virus es capaz de causar células multinucleadas conocidas como células sincitiales . Según esta clasificación, se sabe que los ortoreovirus de mamíferos (MRV) no son fusogénicos, lo que significa que no producen sincitios , mientras que otros miembros de este género son fusogénicos, como los ortoreovirus aviares (ARV), los ortoreovirus de babuino (BRV) y los ortoreovirus de reptiles (RRV). [3]
Las siguientes diez especies están asignadas al género: [2]
Los viriones de orthoreovirus de mamíferos no tienen envoltura y presentan una simetría icosaédrica creada por una cápside de doble capa que alcanza unos 80 nm de ancho. Cada cápside contiene 10 segmentos de genoma de ARN bicatenario (dsRNA). [5] La cápside interna o partícula central (T=2) contiene cinco proteínas diferentes: σ2, λ1, λ2, λ3 y μ2 y tiene un diámetro de aproximadamente 70 nm. [6] Ciento veinte copias de la proteína λ1 dispuestas en 12 unidades decámeras forman la cubierta de la estructura de la cápside interna. Esta cubierta está estabilizada por ciento cincuenta copias de la proteína σ2 que "sujetan" los monómeros λ1 adyacentes. En los 12 ejes de simetría quíntuples, los pentámeros de la proteína λ2 forman estructuras similares a torretas que sobresalen de la superficie de la cubierta. En el centro de la torreta λ2, un canal permite que los ARNm virales se extruyan durante la transcripción. El canal tiene 70 Å en su base y 15 Å en su punto más estrecho. El núcleo también contiene en su interior doce copias de λ3, la ARN polimerasa dependiente de ARN . Una proteína λ3 se encuentra ligeramente desplazada de cada una de las doce torretas λ2 pentaméricas. Estrechamente asociadas con λ3 hay una o dos copias de μ2, un cofactor de la transcriptasa. Se ha descubierto que μ2 tiene algunas funciones enzimáticas, como la actividad NTPasa. La proteína λ3 es responsable de la transcripción de los segmentos genómicos de ARN bicatenario. Cada transcripción se enhebra a través de la torreta pentamérica λ2 a medida que se extruye. La actividad enzimática de la guanililtransferasa en la torreta λ2 agrega una tapa de guanosina 5' al ARNm extruido. Además, dos dominios de metiltransferasa encontrados en la estructura λ2 actúan para metilar la posición 7N de la guanosina agregada y el 2' O del primer nucleótido molde, que en todos los casos también es una guanosina. La cápside externa (T=13) está compuesta por las proteínas μ1 y σ3 con λ2, en compuesto con σ1, intercalado alrededor de la cápside. [7] Se ha propuesto que λ2 está involucrado en la replicación debido a su ubicación en los ejes quíntuples y su capacidad para interactuar con λ3 en solución. [8] σ1, un trímero filamentoso que se extruye desde la cápside externa, es responsable de la unión celular al interactuar con el ácido siálico y otros receptores de entrada. μ1 y σ3 están involucrados en la unión y, por lo tanto, la entrada del virus a través de la endocitosis mediada por receptores que implica la formación de fosas recubiertas de clatrina. [7] [9]
Los ortoreovirus de mamíferos, los únicos que no producen sincitios, tienen la capacidad de infectar a todos los mamíferos, pero no causan enfermedades, excepto en poblaciones jóvenes, lo que permite estudiarlos con frecuencia como modelo de replicación y patogénesis viral . [9] [10]
Este orthoreovirus ha sido extraído de la sangre del corazón de un murciélago frugívoro ( Pteropus policephalus ) en Australia y se han aislado diferentes virus de diferentes especies, como el zorro volador ( Pteropus hypomelanus ), que se ha descubierto que causa infecciones respiratorias en humanos en el sudeste asiático. [11] El orthoreovirus de la bahía de Nelson, al igual que el orthoreovirus aviar, tiene 3 marcos de lectura abiertos (ORF) que codifican tres proteínas diferentes: P10 que promueve la formación de sincitios, P17 y σC involucrada en la unión celular. [10]
Las capacidades de inducción de sincitios de esta clase de orthoreovirus combinadas con su asociación con la encefalitis en babuinos, los distinguen de otros orthoreovirus de mamíferos. [12] Si bien estos virus tienen el genoma característico de Orthoreovirus , no se ha encontrado que codifiquen una proteína de unión celular (σC), no codifican ningún segmento genómico de clase S y están organizados de manera diferente a las otras especies de orthoreovirus fusogénicos. [13] El genoma de BRV contiene 2 ORF y contiene dos proteínas, p15 y p16, que no son homólogas a las proteínas virales o celulares conocidas; sin embargo, se ha descubierto que p15 es la proteína de fusión celular en BRV. [13]
El orthoreovirus aviar tiene una estructura similar en comparación con el orthoreovirus de mamíferos, con diferencias que existen principalmente en las proteínas que codifica: 10 proteínas estructurales y 4 proteínas no estructurales. Sin embargo, estas proteínas no se han estudiado en profundidad, por lo que existe cierto escepticismo con respecto a sus funciones exactas. [14] [15] La patogénesis de este virus se ha estudiado en un intento de determinar la vía de inducción de la apoptosis . El orthoreovirus aviar induce la apoptosis mediante lo que se ha propuesto como una regulación positiva de p53 y Bax, una vía mediada por las mitocondrias. [14] También se ha descubierto que p17 desempeña un papel en el retraso del crecimiento involucrado en la vía p53. [15] Se ha descubierto que los orthoreovirus aviares causan enfermedades en las aves de corral, incluidas las enfermedades respiratorias crónicas, el síndrome de malabsorción y la artritis, lo que representa pérdidas económicas que hacen que este virus sea particularmente importante para estudiar. [14]
Estos orthoreovirus se aislaron por primera vez en 1987 de una pitón moribunda ( Python regius ) y se descubrió que causaban altos niveles de formación de sincitios, pero no causaban hemaglutinación en los glóbulos rojos humanos (RBC). [16] En reptiles, el virus se ha encontrado ampliamente, pero no está necesariamente asociado con ninguna enfermedad específica. [16] Se ha descubierto que el virus tiene 2 ORF que codifican p14, una proteína de fusión celular y σC. [16] Los RRV pertenecen al subgrupo fusogénico y solo recientemente se han clasificado como un subgrupo distinto de orthoreovirus. [17]
También conocido como reovirus piscícola o PRV, se descubrió inicialmente en el salmón del Atlántico y posteriormente en el salmón del Pacífico y está asociado con la inflamación del músculo cardíaco y esquelético (HSMI) [18] [19] [20]
La transmisión del virus se produce por vía fecal-oral o por gotitas respiratorias. El virus se transmite horizontalmente y solo se sabe que causa enfermedad en vertebrados. Se pueden observar diferentes niveles de virulencia según la cepa del orthoreovirus. Entre las especies que se sabe que se infectan con el virus se encuentran: humanos, aves, ganado, monos, ovejas, cerdos, babuinos y murciélagos [21].
La replicación se produce en el citoplasma de la célula huésped. A continuación se detalla el ciclo de replicación del virus desde su adhesión hasta la salida de la nueva partícula viral lista para infectar la siguiente célula huésped.
La unión se produce con la ayuda de la proteína viral σ1. Se trata de una proteína trímera filamentosa que sobresale de la cápside externa del virus. Hay dos receptores para el virus en la célula huésped. Está la molécula de adhesión de unión-A, que es un receptor independiente del serotipo, así como el correceptor de ácido siálico. [9] Las proteínas virales μ1 y σ3 son responsables de la unión mediante la unión a los receptores. Después de la unión a los receptores, la entrada a la célula huésped se produce a través de la endocitosis mediada por receptores con la ayuda de fosas recubiertas de clatrina.
Una vez dentro de la célula huésped, el virus debe encontrar una forma de desenrollarse. Las partículas del virus entran en la célula en una estructura conocida como endosoma (también llamado endolisosoma). El desmontaje es un proceso escalonado. El desenrollado requiere un pH bajo, que se consigue con la ayuda de las proteasas endocíticas. La acidificación del endosoma elimina la proteína σ3 de la cápside externa. Esta eliminación permite que el mediador de penetración de la membrana μ1 quede expuesto y la proteína de unión σ1 experimente un cambio conformacional . Una vez que se completa el desenrollado, el virus activo se libera en el citoplasma, donde tiene lugar la replicación del genoma y el virión. [9]
La replicación del virus tiene lugar en el citoplasma de la célula huésped. Dado que el genoma de este virus es dsRNA, la transcripción temprana del genoma debe tener lugar dentro de la cápside donde está seguro y no será degradado por la célula huésped. El dsRNA dentro de una célula es una pista para el sistema inmunológico de que la célula está infectada con un virus, ya que el dsRNA no ocurre en la replicación normal de una célula. Como la transcripción ocurre con la ayuda de la polimerasa viral , la proteína λ3 actúa como la ARN polimerasa dependiente de ARN, [8] se sintetizan hebras completas de ARN monocatenario de sentido positivo (ARNm) a partir de cada uno de los segmentos de dsRNA. Se sabe que la proteína viral, μ2, es un cofactor de la transcriptasa durante la transcripción. Se ha determinado que esta proteína tiene algunas funciones enzimáticas como la actividad NTPasa, tapando la transcripción del ARNm, incluso sirviendo como ARN helicasa para separar las hebras de dsRNA. [8] [22] La helicasa viral proviene de la proteína λ3. Estos ARNm ahora pueden entrar al citoplasma para ser traducidos en proteína. La proteína viral cianiltransferasa λ2 es responsable de tapar el ARNm viral. Las transcripciones de ARNm de orthoreovirus de mamíferos tienen una región no traducida (UTR) corta de 5', no tienen colas de poli A de 3' e incluso pueden carecer de tapas de 5' durante la fase tardía de la postinfección. [23] Por lo tanto, no se sabe exactamente cómo estas versiones sin tapa del ARNm viral pueden usar el ribosoma de la célula huésped para ayudar en la traducción. Para poder producir el genoma, los ARN de sentido positivo sirven como la cadena de plantilla para hacer ARN de sentido negativo. Las cadenas positiva y negativa se emparejarán para crear el genoma de dsRNA del virus. [24]
El ensamblaje del nuevo virión ocurre en partículas subvirales en el citoplasma. [24] Dado que este virus tiene dos cápsides, cada cápside, T13 (cápside externa) y T2 (cápside interna) necesita poder autoensamblarse para formar la partícula viral. Se sabe que el ensamblaje de la cápside T13 depende de la proteína viral σ3. Esto permite que se realice la formación de complejos heterohexaméricos. Las proteínas de la cápside T2 del orthoreovirus necesitan la coexpresión tanto de la proteína T2 como de la proteína nodular σ2 para estabilizar la estructura y ayudar en el ensamblaje. [25] Las cadenas positivas y negativas de ARN producidas durante el estado de transcripción deben aparearse correctamente para servir como genoma en la partícula viral recién formada.
Una vez que el virus se ha ensamblado y madurado por completo, la partícula viral recién formada se libera. Se desconoce cómo sale de la célula huésped, pero se cree que esto ocurre una vez que la célula huésped ha muerto y se ha desintegrado, lo que permite una salida fácil del virus recién formado. [26]
El orthoreovirus de los mamíferos no causa una enfermedad significativa en los seres humanos. Aunque el virus es bastante común, la infección que produce es asintomática o causa una enfermedad leve que se autolimita en el tracto gastrointestinal y la región respiratoria de los niños y los bebés. Los síntomas son similares a los que puede tener una persona cuando tiene un resfriado común, como fiebre baja y faringitis. Sin embargo, en otros animales, como los babuinos y los reptiles, otras cepas fusogénicas conocidas de orthoreovirus pueden causar enfermedades más graves. En los babuinos puede causar enfermedad neurológica, mientras que en los reptiles puede ser la causa de neumonía. En las aves, este virus puede incluso causar la muerte. [27]
Se sabe que los miembros del género Orthoreovirus causan apoptosis en células huésped, y por lo tanto se han estudiado bastante extensamente para este mismo propósito. [28] Los orthoreovirus de mamíferos inducen apoptosis a través de la activación de varios receptores de muerte (TNFR, TRAIL y Fas), mientras que se ha descubierto que el orthoreovirus aviar utiliza la regulación positiva de p53 para inducir la apoptosis. [7] También se ha descubierto que ambas cepas están involucradas en la detención del ciclo celular G2/M. [7] También se ha demostrado que el orthoreovirus aviar promueve la autofagia del huésped, lo que podría contribuir a la enfermedad de manera similar a la apoptosis. [7] [29] También se ha observado la inhibición de la respuesta inmune innata en orthoreovirus de mamíferos y aves. [30] Otras cepas de orthoreovirus no se han estudiado con tanta frecuencia como las cepas de mamíferos y aves, lo que da como resultado una falta de comprensión de la fisiopatología de esas cepas, aunque se puede asumir que actúan de manera similar.
Uno de los usos más relevantes de los orthoreovirus de mamíferos es la manipulación de sus propiedades oncolíticas para su uso en tratamientos contra el cáncer. Este uso particular de los reovirus fue descubierto en 1995 por el Dr. Patrick Lee, quien descubrió que estos virus podían matar aquellas células que contenían una vía Ras sobreactivada , a menudo un sello distintivo de las células cancerosas. [31] Estos virus son particularmente ideales para este tipo de terapias porque son autolimitantes y al mismo tiempo aprovechan la capacidad de inducir apoptosis exclusivamente en células tumorales. [32] Una de las cepas más utilizadas para estos ensayos clínicos contra el cáncer es la cepa de serotipo 3 dearing, Resolysin, utilizada en ensayos de fase I-III. [33] Se han tratado diversos cánceres con esta terapia, ya sea sola o en tándem con otras, incluidos el mieloma múltiple , el cáncer epitelial de ovario y el cáncer de páncreas. [33] Un ensayo clínico reciente demostró que el ortoreovirus mamífero era eficaz para inducir la apoptosis en células tumorales de próstata hipóxicas, con esperanzas de éxito en los ensayos clínicos. [34]
Para poder realizar un diagnóstico adecuado de este patógeno es importante tomar muestras de las personas sospechosas de estar infectadas, como una muestra de heces, garganta o nasofaringe. Existen varias pruebas que se pueden realizar en estas muestras para ver si una persona está infectada. El antígeno viral se puede detectar realizando un ensayo. También se puede realizar un ensayo serológico en la muestra para buscar anticuerpos específicos del virus presentes en la muestra, lo que demuestra que la persona está tratando de combatir el virus. El virus se puede aislar en cultivo mediante el uso de fibroblastos L de ratón, células de riñón de mono verde, así como células HeLa . [35]
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