Pestivirus es un género de virus de la familia Flaviviridae . Los virus del género Pestivirus infectan a mamíferos , incluidos miembros de la familia Bovidae (que incluye ganado vacuno, ovejas y cabras) y la familia Suidae (que incluye varias especies de cerdos ). Hay 11 especies en este género. Las enfermedades asociadas con este género incluyen: síndromes hemorrágicos, abortos y enfermedades mortales de las mucosas. [1] [2]
Los virus de la familia Pestivirus tienen una envoltura y una geometría esférica. Su diámetro es de alrededor de 50 nm. Los genomas son lineales y no segmentados, con una longitud de alrededor de 12 kb. [1]
La entrada en la célula huésped se logra mediante la unión de la proteína de envoltura viral E2 a los receptores del huésped, que media la endocitosis mediada por clatrina. El principal proceso de replicación viral ocurre en el citoplasma del huésped. La replicación sigue el modelo de replicación viral del ARN de cadena positiva . Un elemento de ARN IRES en la región no traducida (NTR) 5' del genoma viral recluta factores de traducción virales y celulares para iniciar la traducción de la proteína viral. [3] Las proteínas virales primero se traducen como poliproteínas y luego se procesan en proteínas estructurales y no estructurales individuales por las proteasas virales y del huésped. [3] El virus sale de la célula huésped por gemación. Los mamíferos sirven como huéspedes naturales. Cuando se infecta, el huésped elimina virus en casi todas las secreciones corporales, incluida la saliva, la secreción nasal, la leche y las heces. [3] La transmisión vertical (virus que cruzan la placenta e infectan al feto) también es común. [1]
Los virus pestivirus tienen una sola hebra de ARN de sentido positivo (es decir, ARN que puede traducirse directamente en proteínas virales) que tiene alrededor de 12,5 kilobases (kb) de longitud (igual a la longitud de 12.500 nucleótidos ), pero debido a eventos de recombinación se ha observado hasta 16,5 kilobases de longitud. [4] A veces, los viriones (partículas virales individuales) contienen secciones del genoma de un animal que se han duplicado, aunque este no es normalmente el caso. Aunque carece de cola Poly-A en el extremo 3' del genoma, contiene regiones de tallo-bucle que podrían estar involucradas en la traducción y replicación viral. [5] El genoma contiene ARN para codificar proteínas estructurales y no estructurales . La biología molecular de los pestivirus comparte muchas similitudes y peculiaridades con los hepacivirus humanos . La organización del genoma y la estrategia de traducción son muy similares para los miembros de ambos géneros. En el caso del BVDV, los eventos de recombinación de ARN frecuentemente no homólogos conducen a la aparición de virus genéticamente distintos que son letales para el huésped. [6]
El pestivirus A está muy extendido en Australia , principalmente en el ganado vacuno. Algunos animales adultos son inmunes a la enfermedad, mientras que otros son portadores de por vida. Si un feto se infecta durante los primeros tres o cuatro meses de gestación , no desarrollará anticuerpos contra el virus. En estos casos, los animales suelen morir antes de nacer o poco después. Se propaga muy fácilmente entre el ganado de engorde, ya que las secreciones nasales y el contacto cercano propagan la enfermedad, y los animales con membranas mucosas infectadas emiten millones de partículas de BVDV al día. [ cita requerida ]
Los síntomas de la infección por pestivirus incluyen diarrea , problemas respiratorios y trastornos hemorrágicos . [ cita requerida ]
Existen vacunas contra el pestivirus A y se debe administrar la cepa de vacuna correcta, según la ubicación del rebaño y la cepa endémica de esa región. Esta vacunación debe administrarse regularmente para mantener la inmunidad. [ cita requerida ]
Existen 120 productos vacunales registrados contra la BVD que se utilizan actualmente en todo el mundo, principalmente en América del Norte y del Sur. [7] Se trata de vacunas convencionales de virus vivos modificados (MLV) o de virus inactivados/muertos. [7] En animales preñados, las vacunas vivas plantean un riesgo significativo de transmisión vertical del virus de la vacuna que, ocasionalmente, puede provocar complicaciones en los terneros. [8] La mayor parte del daño causado por el BVDV se produce en los terneros no nacidos y depende del momento de la infección. [9] La vacunación no ha demostrado ser eficaz para la diarrea viral bovina (BVD), ya que la presencia de BVD no ha disminuido desde que se desarrolló la vacuna. [10] Los animales afectados por el virus durante el desarrollo fetal temprano pueden infectarse de forma persistente (PI) y carecer de una respuesta inmunitaria a la BVD. La presencia de estos animales en los rebaños y su eliminación del virus pueden infectar a otros animales del rebaño antes de que sea posible la vacunación. [11] Los animales PI no producen anticuerpos y son la principal fuente de infección de los rebaños, por lo que es necesario sacrificarlos para erradicar las fuentes de infección. [3] Las vacunas no pueden prevenir las infecciones fetales, por lo que esto representa una enorme fuente de infección para los rebaños de ganado. [10] Otra razón para la ineficacia de la vacuna BVD es que no se vacunan áreas enteras, en lugar de solo rebaños individuales. [11] La enfermedad de la frontera, que afecta a los corderos, también es causada por el pestivirus, pero no existe una vacuna en este momento. [12] Las vacunas marcadoras son herramientas beneficiosas para la erradicación de enfermedades animales en regiones con una alta prevalencia de la enfermedad designada. El CP7_E2alf quimérico utilizado para ver cómo el tropismo celular alterado afecta a los cerdos no solo puede servir como una herramienta para una mejor comprensión de la adhesión, entrada y ensamblaje del pestivirus, sino que también representa "vacunas marcadoras" vivas modificadas del CSFV. [3]
El ARN genómico de los pestivirus se traduce en una gran poliproteína que se divide en varias proteínas. Tiene un único marco de lectura abierto (ORF) grande que puede codificar aproximadamente 4000 aminoácidos y un genoma de ARN monocatenario de sentido positivo. Entre las proteínas estructurales que son N-terminales en esta poliproteína se encuentran tres glicoproteínas, que se denominan E0, E1 y E2 según el orden en el que terminan apareciendo en la poliproteína. [13] La proteína C de la nucleocápside y las tres glicoproteínas de la envoltura Erns, E1 y E2 son los componentes estructurales del virión. [14] A partir de una escisión naciente entre el precursor ErnsE1E2 y la proteína de la cápside, el procesamiento de la glicoproteína se lleva a cabo mediante escisión en el extremo C-terminal de E2. [14] Después de dividirse en ErnsE1 y E2, ErnsE1 se transforma en Erns y E1. Una peptidasa señal del huésped ubicada en el lumen del retículo endoplasmático cataliza la escisión entre Erns y E1, así como entre E1 y E2 (ER). [15] Se identifica un nuevo tipo de sitio de escisión de peptidasa señal en una poliproteína de virus ARN. La proteína estructural más importante es E2, que regula el tropismo celular al interactuar con receptores de superficie celular e inducir respuestas de linfocitos T citotóxicos y anticuerpos neutralizantes. E2 es una proteína transmembrana de tipo I y tiene una masa de 55 kDa. Las tres glicoproteínas ayudan en la unión del virus y su entrada en las células diana. La entrada y contagio del virus requieren moléculas heterodímeras E1-E2. E1 se clasifica como una proteína transmembrana de tipo I y tiene una masa de 33 kDa. De las tres glicoproteínas, las funciones de E1 son las menos desarrolladas y menos comprendidas. [16] Las glicoproteínas de un virus deben realizar una variedad de tareas a lo largo de su ciclo de vida para que el virus pueda infectar con éxito células o animales, multiplicarse y luego abandonar las células afectadas. Estas actividades se pueden dividir en tres categorías mutuamente excluyentes: interacción con los huéspedes para mantenerse en toda la población animal, interacción con las células para infectar y replicarse, y conexión con otras proteínas virales para formar viriones viables. Aunque carece de una secuencia de anclaje hidrofóbica, se ha descubierto que la glicoproteína estructural E(rns) de los pestivirus está conectada al virión y a las membranas de las células infectadas a través de su extremo COOH. Erns, una glicoproteína de la envoltura, fue reconocida recientemente como una ARNasa. Las ARNasas tienen una variedad de efectos biológicos. Se ha demostrado que son inmunosupresoras, neurotóxicas y antihelmínticas. Erns redujo gravemente la síntesis de proteínas de varios tipos de linfocitos sin causar daño a la membrana celular. [17] Los síntomas de las infecciones por pestivirus incluyen leucopenia e inmunosupresión. En la patogenia de los pestivirus, la ERNS es crucial. Una glicoproteína de la envoltura del pestivirus llamada ERNS es crucial para la adhesión del virus y la infección celular. Erns carece de un dominio transmembrana, a diferencia de las otras dos proteínas de la envoltura E1 y E2, y una cantidad significativa se secreta al medio de las células infectadas. El extremo C de Erns sirve como ancla de membrana, señal de retención/secreción, sitio de unión para los glicosaminoglicanos (GAG) de la superficie celular, sitio de escisión de la peptidasa señal y más. Erns tiene una masa de 44–48 kDa. [18] La proteína también está presente en algunos viriones puros de pestivirus, lo que plantea la pregunta crucial y fascinante de cómo se adhiere a la envoltura del pestivirus. Los anticuerpos neutralizantes del virus se dirigen principalmente a las glicoproteínas E2 del pestivirus, que también funcionan en la unión al receptor y en la limitación del rango de hospedadores. En el momento en que los pestivirus entran en las células, su especificidad del hospedador probablemente esté influenciada por la secuencia y la estructura de E2. Los virus con envoltura han creado una variedad de métodos de invasión astutos. [19] Para que se produzca la adhesión celular y la fusión de la membrana, se requieren una o más glicoproteínas de la envoltura viral. A diferencia de los pestivirus y los hepacivirus, que tienen dos glicoproteínas de envoltura, E1 y E2, los miembros de la familia Flaviviridae, como los flavivirus, solo tienen una glicoproteína, E, en su envoltura. Aunque E2 participa en la adhesión celular, aún no se sabe qué proteína causa la fusión de la membrana. [20]
El virus de la diarrea viral bovina (BVDV) es lo que causa la diarrea viral bovina (BVD). El virus de la diarrea viral bovina tipo 1 (BVDV-1), el virus de la diarrea viral bovina tipo 2 (BVDV-2), el virus de la enfermedad de Border (BDV) y el virus de la peste porcina clásica (CSF) son las cuatro especies reconocidas en el género Pestivirus de la familia Flaviviridae. [21] Aunque se ha avanzado en las últimas décadas en la identificación de las actividades de las NSP del BVDV, la investigación sobre el virus todavía se centra principalmente en su proteína estructural. Comprender las proteínas no estructurales del BVDV ayudaría a los investigadores a comprender mejor la replicación viral y la base molecular de la infección viral persistente. Ocho proteínas no estructurales (NSP) están codificadas por el virus de la diarrea viral bovina (BVDV) (es decir, Npro, p7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A y NS5B). Un único marco de lectura abierto está codificado por un ARN único, monocatenario y de cadena positiva de 12,3 a 16,5 kb en el BVDV (ORF). La secuencia codificante es NH2, y el ORF se puede dividir en varias partes para codificar poliproteínas. –Npro (p20) (p20) –C (p14) (p14) -Erns/E0(gp48), -E1(gp25), -E2(gp53), -p7, NS2(p54), -NS3(p80), -NS4A(p10), -NS4B(p30), -NS5A(p58), -NS5B(p75), -COOH. Individual o colectivamente, estas proteínas están involucradas en la replicación, transcripción y traducción viral. La Npro (p20), una proteína específica del pestivirus con un peso molecular de aproximadamente 20 kDa, es la primera proteína generada a partir del extremo N de la poliproteína viral. La Npro del BVDV es una proteína hidrófila de la membrana externa que consta principalmente de láminas beta y curvaturas aleatorias. [22] Carece de un péptido señal. La Npro también es una autoproteasa que puede catalizar la descomposición de las poliproteínas en desarrollo para crear la proteína C del BVDV. Los animales infectados tienen supresión inmunitaria innata como resultado de la capacidad de la Npro del BVDV de controlar la generación o inhibición del interferón tipo I (IFN-I) y alterar la capacidad del virus para replicarse. Un polipéptido de 6-7 kDa generado a partir de E2 llamado proteína viral p7 tiene dos dominios. El otro dominio, que está presente durante toda la infección en la célula como p7 libre o E2-p7, es liberado por la interpretación de la peptidasa señal y se encuentra en el extremo C de E2 sin ser escindido. Sin embargo, debido a que la p7 no se encontró en las partículas de BVDV, se clasificó como una proteína no estructural. Aunque la p7 de BVDV puede ayudar en la producción de partículas de BVDV contagiosas y fomentar la liberación del virus, los mecanismos exactos detrás de estas acciones aún se desconocen. [23] Con 450 aminoácidos, NS2 (p54) es una proteasa de cisteína. Un dominio compartido de la estructura de la proteasa C-terminal y una membrana proteica semianclada N-terminal hidrofóbica conforman esta estructura. [24]La escisión de NS2-NS3 está mediada por la autoproteasa en NS2, que puede escindirse efectivamente en NS2 y NS3 en las primeras etapas de la infección, y el grado de escisión de NS2-NS3 controla el BVDV desde la replicación del ARN hasta las alteraciones morfológicas. [25] Además, cuando el virus BVDV infecta una célula, la chaperona celular DNAJC14 une fuerzas con la NS2-NS3 viral para facilitar la activación de la proteasa NS2 y la liberación de NS3, lo que facilita la producción de viriones. [26] Como antígeno diana para la detección de BVDV mediante ELISA, NS3 es una proteína multifuncional con actividad de serina proteasa, actividad de helicasa y actividad de nucleósido trifosfatasa (NTPasa). [13] Aunque juega un papel significativo en la replicasa de BVDV y controla la capacidad de los ARN virales para replicarse, NS3 tiene poco impacto en el ensamblaje del virus. Solo en el complejo NS3/NS4A la proteasa NS3 puede alcanzar su actividad máxima, después de lo cual el extremo C de NS3 escinde todas las proteínas posteriores. La replicación del ARN viral se verá obstaculizada por la inactivación de la proteasa NS3, la helicasa y la NTPasa. Los límites de detección normales para la proteína NS2-NS3 (p125) en células Ncp y Cp infectadas con BVDV son 120 kDa. La escisión de NS2-NS3 está relacionada con la replicación del virus en las primeras etapas de la infección viral. [13] Un complejo conocido como NS2-NS3/NS4A (NS2-3/4A) se crea cuando NS4A se une con NS2-NS3 (NS2-3) o NS3/NS4A no escindidos. Puede utilizarse para apoyar la replicación del ARN y el ensamblaje del virus como elemento fundamental de las partículas virales. En el complejo de serina proteasa NS3/NS4A, NS4A funciona como un cofactor de proteasa, interactuando con NS3 para catalizar la escisión de las proteínas posteriores NS4B, NS5A y NS5B. [27] En el ensamblaje de partículas, NS2 y NS3 pueden reemplazar moléculas NS2-NS3 sin cortar, pero aún se desconoce el mecanismo preciso. [13] Una proteína hidrofóbica de 35 kDa con actividad NTPasa llamada NS4B (p30) está involucrada en la replicación del genoma de BVDV. [28] Debido a las interacciones entre el Npro viral, Erns y NS4B y las vías de señalización inmune del huésped, BVDV puede eludir la respuesta inmune del huésped y causar una infección persistente en el ganado al bloquear sus respuestas inmunes innatas. [29] El objetivo principal para el diagnóstico de enfermedades, la creación de vacunas y el manejo de infecciones es NS4B. Después de la infección viral, NS4B puede desencadenar respuestas inmunes humorales y celulares gracias a sus epítopos altamente conservados. La NS5B (p75), que presenta un motivo funcional típico de la ARN polimerasa dependiente del ARN viral, tiene un tamaño de aproximadamente 77 kDa (RdRp). Participa principalmente en el proceso de reordenamiento de la membrana celular infectada por el virus y cataliza la creación del ARN viral. [30]El extremo C de la poliproteína del virus de la diarrea viral bovina es donde se separan la NS5A (p58) y la NS5B (p75). Las células infectadas suelen contener la NS5A (p58) como proteína única o como un complejo NS5A-NS5B no escindido. Una proteína hidrofílica y fosforilada con un peso molecular de 58 kDa llamada NS5A es parte de la replicasa viral. [31] Aunque la NS5B tiene un impacto significativo en la replicación del ARN, su falta de especificidad puede tener un impacto en el diseño de la replicasa viral. [32] Una serie de cuestiones, incluido el mecanismo patogénico, la regulación de la replicación del virus y la interacción entre p7, NS4B, NS5A y otras NSP, siguen sin resolverse. [33]