Orthoreovirus es un género de virus , de la familia Reoviridae , de la subfamilia Spinareovirinae . Los vertebrados sirven como huéspedes naturales. Hay diez especies en este género. Las enfermedades asociadas con este género incluyen enfermedades leves del tracto respiratorio superior, gastroenteritis y atresia biliar. El ortoreovirus 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 "ortoreovirus" 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 ortoreovirus fue nombrado virus huérfano porque no se sabía que estuviera asociado con ninguna enfermedad conocida. [3] Fue descubierto a principios de la década de 1950 cuando se aisló del tracto respiratorio y gastrointestinal de individuos sanos y enfermos [4]
Los ortoreovirus forman parte de la familia Reoviridae . Su genoma está compuesto por ARN bicatenario segmentado (dsRNA), por lo que se clasifica como 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 de dsRNA. El género Orthoreovirus tiene 10 segmentos que han sido aislados 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 provocar 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 babuinos (BRV) y los ortoreovirus de reptiles. (RRV). [3]
Las siguientes diez especies están asignadas al género: [2]
Los viriones de ortoreovirus de mamíferos no están envueltos y tienen simetría icosaédrica creada por una cápside de doble capa que alcanza unos 80 nm de ancho. Cada cápside contiene 10 segmentos del genoma de ARN bicatenario (ARNds). [5] La cápside interna o partícula central (T=2) contiene cinco proteínas diferentes: σ2, λ1, λ2, λ3 y μ2 y tiene aproximadamente 70 nm de diámetro. [6] Ciento veinte copias de la proteína λ1 dispuestas en 12 unidades decaméricas forman la capa de la estructura interna de la cápside. Esta capa está estabilizada por ciento cincuenta copias de la proteína σ2 que "sujeta" los monómeros λ1 adyacentes. En los 12 ejes de simetría quíntuple, los pentámeros de la proteína λ2 forman estructuras en forma de torreta que sobresalen de la superficie del caparazón. En el centro de la torreta λ2, un canal permite extruir los ARNm virales durante la transcripción. El canal tiene 70 Å en su base y 15 Å en su punto más estrecho. El núcleo también contiene doce copias de λ3, la ARN polimerasa dependiente de ARN . Una proteína λ3 se encuentra ligeramente desplazada de cada una de las doce torretas pentaméricas λ2. Estrechamente asociados con λ3 hay una o dos copias de μ2, un cofactor de 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 del genoma del ARN bicatenario. Cada transcripción se pasa a través de la torreta pentamérica λ2 a medida que se extruye. La actividad enzimática guanililtransferasa en la torreta λ2 agrega una tapa de guanosina 5' al ARNm extruido. Además, dos dominios de metiltransferasa que se encuentran en la estructura λ2 actúan para metilar la posición 7N de la guanosina añadida y el 2' O del primer nucleótido plantilla, que en todos los casos también es una guanosina. La cápside externa (T = 13) está compuesta por proteínas μ1 y σ3 con λ2, en compuesto con σ1, intercaladas alrededor de la cápside. [7] Se ha propuesto que λ2 participa en la replicación debido a su ubicación en los cinco ejes 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. Tanto μ1 como σ3 participan en la unión y, por tanto, en la entrada del virus a través de una endocitosis mediada por receptores que implica la formación de fosas recubiertas de clatrina. [7] [9]
Los ortoreovirus de mamíferos, el único ortoreovirus que no produce sincitios, tienen la capacidad de infectar a todos los mamíferos, pero no causan enfermedades, excepto en poblaciones jóvenes, lo que les permite estudiarlos con frecuencia como modelo para la replicación y patogénesis viral . [9] [10]
Este ortoreovirus se ha 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 ortoreovirus de Nelson Bay, al igual que el ortoreovirus aviar, tiene 3 marcos de lectura abiertos (ORF) que codifican tres proteínas diferentes: P10, que promueve la formación de sincitios, P17 y σC involucradas en la unión celular. [10]
Las capacidades de inducción de sincitios de esta clase de ortoreovirus combinadas con su asociación con la encefalitis en babuinos, los distinguen de otros ortoreovirus de mamíferos. [12] Si bien estos virus tienen el genoma característico de Orthoreovirus , no se ha descubierto que codifiquen una proteína de unión celular (σC), no codifican ningún segmento del genoma de clase S y están organizados de manera diferente a las otras especies de ortoreovirus fusogénicos. . [13] El genoma BRV contiene 2 ORF y contiene dos proteínas, p15 y p16, que no son homólogas a proteínas virales o celulares conocidas; sin embargo, se ha descubierto que p15 es la proteína de fusión celular en BRV. [13]
El ortoreovirus aviar tiene una estructura similar al ortoreovirus de mamíferos, con las diferencias existentes 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 sobre 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 ortoreovirus aviar induce la apoptosis mediante lo que se ha propuesto como una regulación positiva de p53 y Bax, una vía mediada por mitocondrias. [14] También se ha descubierto que P17 desempeña un papel en el retraso del crecimiento implicado en la vía p53. [15] Se ha descubierto que los ortoreovirus aviares causan enfermedades en las aves de corral, incluidas enfermedades respiratorias crónicas, síndrome de malabsorción y artritis, lo que representa pérdidas económicas que hacen que este virus sea particularmente importante para estudiar. [14]
Estos ortoreovirus 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 (RBC) humanos. [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 recientemente se han clasificado como un subgrupo distinto de ortoreovirus. [17]
También conocido como Piscine reovirus o PRV, se descubrió inicialmente en el salmón del Atlántico y posteriormente en el salmón del Pacífico y está asociado con la inflamación del corazón y del músculo 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 sólo se sabe que causa enfermedades en los vertebrados. Se pueden observar diferentes niveles de virulencia según la cepa de ortoreovirus. Las especies que se sabe que se infectan con el virus incluyen: humanos, aves, ganado vacuno, monos, ovejas, cerdos, babuinos y murciélagos [21].
La replicación ocurre en el citoplasma de la célula huésped. A continuación se enumera el ciclo de replicación del virus desde la unión hasta la salida de la nueva partícula de virus lista para infectar la siguiente célula huésped.
La unión se produce con la ayuda de la proteína del virus σ1. Se trata de una proteína trímera filamentosa que se proyecta fuera de la cápside exterior del virus. Hay dos receptores para el virus en la célula huésped. Existe la molécula de adhesión de unión A, que es un receptor independiente de 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 mediante endocitosis mediada por receptores con la ayuda de fosas recubiertas de clatrina.
Una vez dentro de la célula huésped, el virus debe encontrar una manera de liberarse. Las partículas del virus ingresan a la célula en una estructura conocida como endosoma (también llamado endolisosoma). El desmontaje es un proceso paso a paso. El desrecubrimiento requiere un pH bajo, que se consigue con la ayuda de 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 pase por un cambio conformacional . Una vez que se completa la eliminación de la capa, 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 es seguro y no será degradado por la célula huésped. El ARNds dentro de una célula es un aviso al sistema inmunológico de que la célula está infectada con un virus, ya que el ARNds no ocurre en la replicación normal de una célula. Como la transcripción se produce con la ayuda de la polimerasa viral , la proteína λ3 sirve como ARN polimerasa dependiente de ARN, [8] se sintetizan hebras completas de ARN monocatenario (ARNm) de sentido positivo a partir de cada uno de los segmentos de ARNbc. Se sabe que la proteína viral, μ2, es un cofactor de 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 cadenas de ARNds. [8] [22] La helicasa viral proviene de la proteína λ3. Estos ARNm ahora pueden ingresar al citoplasma para traducirse en proteína. La proteína viral gyaniltransferasa λ2 es responsable de bloquear el ARNm viral. Las transcripciones de ARNm de ortoreovirus de mamíferos tienen una región corta 5' no traducida (UTR), no tienen colas poli A 3' e incluso pueden carecer de tapas 5' durante la postinfección tardía. [23] Por lo tanto, no se sabe exactamente cómo estas versiones sin tapa de ARNm viral pueden utilizar el ribosoma de la célula huésped para ayudar en la traducción. Para poder producir el genoma, los ARN de sentido positivo sirven como cadena plantilla para producir ARN de sentido negativo. Las hebras positivas y negativas se emparejarán para crear el genoma de ARNbc del virus. [24]
El ensamblaje del nuevo virión se produce en partículas subvirales en el citoplasma. [24] Dado que este virus tiene dos cápsides, cada cápside, T13 (cápside exterior) y T2 (cápside interior), deben poder autoensamblarse para formar la partícula del virus. Se sabe que el ensamblaje de la cápside T13 depende de la proteína viral σ3. Esto permite la formación de complejos heterohexaméricos. Las proteínas de la cápside T2 de los ortoreovirus 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 hebras positivas y negativas de ARN producidas durante el estado de transcripción deben tener pares de bases correctamente para servir como genoma en la partícula viral recién formada.
Una vez que el virus se ha ensamblado y madurado por completo, se libera la partícula viral recién formada. Se desconoce cómo salen de la célula huésped, pero se cree que esto se hace una vez que la célula huésped ha muerto y se desintegra, lo que permite una fácil salida del virus recién formado. [26]
El ortoreovirus de los mamíferos en realidad no causa una enfermedad importante en los humanos. Aunque el virus es bastante común, la infección producida es asintomática o causa una enfermedad leve y autolimitada en el tracto gastrointestinal y la región respiratoria de niños y bebés. Los síntomas son similares a los que puede tener una persona cuando tiene un resfriado común, como fiebre leve y faringitis. Sin embargo, en otros animales como babuinos y reptiles, otras cepas fusogénicas de ortoreovirus conocidas pueden causar enfermedades más graves. En los babuinos puede provocar enfermedades neurológicas, mientras que en los reptiles puede ser 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 las células huésped y, por lo tanto, se han estudiado bastante exhaustivamente con este mismo propósito. [28] Los ortoreovirus de mamíferos inducen la apoptosis mediante la activación de varios receptores de muerte (TNFR, TRAIL y Fas), mientras que se ha descubierto que los ortoreovirus aviares utilizan 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 ortoreovirus aviar promueve la autofagia del huésped, lo que podría contribuir a la enfermedad de manera similar a la apoptosis. [7] [29] La inhibición de la respuesta inmune innata también se ha observado en ortoreovirus de mamíferos y aves. [30] Otras cepas de ortoreovirus no se han estudiado con tanta frecuencia como las cepas de mamíferos y aves, lo que ha resultado en una falta de comprensión de la fisiopatología de esas cepas, aunque se puede suponer que actúan de manera similar.
Uno de los usos más relevantes de los ortoreovirus 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 autolimitados 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, Resolysin, utilizada en ensayos de fase I-III. [33] Se ha tratado una variedad de cánceres con esta terapia, ya sea sola o en conjunto con otras, incluido el mieloma múltiple , el cáncer epitelial de ovario y el cáncer de páncreas. [33] Un ensayo clínico reciente demostró que el ortoreovirus de mamíferos fue 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. Hay varias pruebas que se pueden realizar con 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, mostrando así 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 y células HeLa . [35]
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