Alfavirus

Alfavirus es un género de virus de ARN, el único género de la familia Togaviridae. Los alfavirus pertenecen al grupo IV de la clasificación de virus de Baltimore, con un genoma de ARN monocatenario de sentido positivo. Hay 32 alfavirus que infectan a diversos vertebrados como humanos, roedores, peces, aves y mamíferos más grandes como caballos, así como a invertebrados. Los alfavirus que podrían infectar tanto a vertebrados como a artrópodos se denominan alfavirus de huésped dual, mientras que los alfavirus específicos de insectos, como el virus de Eilat y el virus Yada yada, están restringidos a su vector artrópodo competente. La transmisión entre especies e individuos se produce principalmente a través de mosquitos, lo que convierte a los alfavirus en un miembro de la colección de arbovirus, o virus transmitidos por artrópodos. Las partículas de alfavirus están envueltas, tienen un diámetro de 70 nm, tienden a ser esféricas (aunque ligeramente pleomórficas) y tienen una nucleocápside isométrica de 40 nm.

Genoma

Los alfavirus son virus pequeños, esféricos y envueltos con un genoma de una sola hebra de ARN de sentido positivo. La longitud total del genoma oscila entre 11.000 y 12.000 nucleótidos, y tiene una tapa de 5' y una cola poli-A de 3'. Los cuatro genes de proteínas no estructurales están codificados en los dos tercios 5' del genoma, mientras que las tres proteínas estructurales se traducen a partir de un ARNm subgenómico colineal con el tercio 3' del genoma.

Hay dos marcos de lectura abiertos (ORF) en el genoma, estructural y no estructural. El primero no es estructural y codifica proteínas (nsP1-nsP4) necesarias para la transcripción y replicación del ARN viral. El segundo codifica tres proteínas estructurales: la proteína C de la nucleocápside central y las proteínas de la envoltura P62 y E1, que se asocian como un heterodímero. Las glicoproteínas de superficie ancladas a la membrana viral son responsables del reconocimiento del receptor y la entrada a las células diana a través de la fusión de membranas.

Proteínas estructurales

La maduración proteolítica de P62 en E2 y E3 provoca un cambio en la superficie viral. Juntas, las "picos" de glicoproteína E1, E2 y, a veces, E3; forman un dímero E1/E2 o un trímero E1/E2/E3, donde E2 se extiende desde el centro hasta los vértices, E1 llena el espacio entre los vértices y E3, si está presente, está en el extremo distal de la espiga. Tras la exposición del virus a la acidez del endosoma, E1 se disocia de E2 para formar un homotrímero E1, que es necesario para que el paso de fusión una las membranas celular y viral. La glicoproteína alfaviral E1 es una proteína de fusión viral de clase II, que es estructuralmente diferente de las proteínas de fusión de clase I que se encuentran en el virus de la influenza y el VIH. La estructura del virus del bosque de Semliki reveló una estructura similar a la de la glicoproteína E flaviviral, con tres dominios estructurales en la misma disposición de secuencia primaria. La glicoproteína E2 funciona para interactuar con la nucleocápside a través de su dominio citoplasmático, mientras que su ectodominio es responsable de unirse a un receptor celular. La mayoría de los alfavirus pierden la proteína periférica E3, pero en los virus Semliki permanece asociada a la superficie viral.

Proteínas no estructurales

Cuatro proteínas no estructurales (nsP1–4) que se producen como una sola poliproteína constituyen la proteína del virus. maquinaria de replicación. El procesamiento de la poliproteína se produce de una manera altamente regulada, y la escisión en la unión P2/3 influye en el uso de la plantilla de ARN durante la replicación del genoma. Este sitio está ubicado en la base de una estrecha hendidura y no es de fácil acceso. Antes de la escisión, nsP3 crea una estructura de anillo que rodea a nsP2. Estas dos proteínas tienen una interfaz extensa.

Las mutaciones en nsP2 que producen virus no citopáticos o un fenotipo sensible a la temperatura se agrupan en la región de interfaz P2/P3. Las mutaciones de P3 opuestas a la ubicación de las mutaciones no citopáticas de nsP2 impiden la escisión eficaz de P2/3. Esto a su vez afecta la infectividad del ARN alterando los niveles de producción de ARN viral.

Virología

El virus tiene un diámetro de 60 a 70 nanómetros. Está envuelto, esférico y tiene un genoma de ARN de cadena positiva de ~12 kilobases. El genoma codifica dos poliproteínas. La primera poliproteína consta de cuatro unidades no estructurales: en orden desde el terminal N al terminal C: nsP1, nsP2, nsP3 y nsP4. La segunda es una poliproteína estructural compuesta por cinco unidades de expresión: desde el terminal N al terminal C: cápside, E3, E2, 6K y E1. Un ARN subgenómico de cadena positiva, el ARN 26S, se replica a partir de un ARN intermedio de cadena negativa. Esto sirve como plantilla para la síntesis de proteínas estructurales virales. La mayoría de los alfavirus tienen dominios conservados implicados en la regulación de la síntesis de ARN viral.

La nucleocápside, de 40 nanómetros de diámetro, contiene 240 copias de la proteína de la cápside y tiene una simetría icosaédrica T = 4. Las glicoproteínas virales E1 y E2 están incrustadas en la bicapa lipídica. Las moléculas individuales E1 y E2 se asocian para formar heterodímeros. Los heterodímeros E1-E2 forman contactos uno a uno entre la proteína E2 y los monómeros de la nucleocápside. Las proteínas E1 y E2 median el contacto entre el virus y la célula huésped.

Se han identificado varios receptores. Estos incluyen prohibitina, fosfatidilserina, glucosaminoglucanos y subunidad β de la ATP sintasa (referencia necesaria).

La replicación ocurre dentro del citoplasma, específicamente en áreas denominadas "esférulas" separados del resto por invaginaciones de la membrana plasmática. Cada complejo ocupa una de esas áreas de aproximadamente 50 nm de diámetro interior.

Los viriones maduran brotando a través de la membrana plasmática, donde se asimilan las glicoproteínas de superficie E2 y E1 codificadas por el virus. Estas dos glicoproteínas son el objetivo de numerosas reacciones y pruebas serológicas, incluida la neutralización y la inhibición de la hemaglutinación. Los alfavirus muestran diversos grados de reactividad cruzada antigénica en estas reacciones y esto forma la base de los siete complejos antigénicos, 32 especies y muchos subtipos y variedades. La proteína E2 es el sitio de la mayoría de los epítopos neutralizantes, mientras que la proteína E1 contiene epítopos más conservados y de reacción cruzada.

Evolución

Un estudio de este taxón sugiere que este grupo de virus tuvo un origen marino, específicamente en el Océano Austral, y que posteriormente se han extendido tanto al Viejo como al Nuevo Mundo.

Hay tres subgrupos en este género: el subgrupo del virus del bosque Semliki (virus del bosque Semliki, O'nyong-nyong y del río Ross); el subgrupo del virus de la encefalitis equina oriental (virus de la encefalitis equina oriental y de la encefalitis equina venezolana) y el subgrupo del virus Sindbis. El virus Sindbis, restringido geográficamente al Viejo Mundo, está más estrechamente relacionado con el subgrupo de encefalitis equina oriental, que son virus del Nuevo Mundo, que con el subgrupo de virus del bosque de Semliki, que también se encuentra en el Viejo Mundo.

Taxonomía

Las siguientes especies están asignadas al género:

Los siete complejos son:

Complejo de virus del bosque de Barmah

Barmah Forest virus

Completo de encefalitis equino oriental

Virus de la encefalitis equina oriental (siete tipos antígenos)

Complejo de virus Middelburg

Virus de Middelburg

Complejo de virus Ndumu

Ndumu virus

Semliki Forest virus complex

Bebaru virus

Chikungunya virus

Virus de Getah

Virus Mayaro

Subtipo: virus Una

O'nyong'nyong virus

Subtipo: virus Igbo-Ora

Ross River virus

Subtipo: virus de Sagiyama

Semliki Forest virus

Subtipo: Me Tri virus

Complejo de encefalitis equina venezolana

Virus de Cabassou

Virus de Everglades

Mosso das Pedras virus

Mucambo virus

Virus paramana

Pixuna virus

Rio Negro virus

Virus de la trocara

Subtipo: Bijou Bridge virus

Virus de la encefalitis equina venezolana

Complejo encefalitis equino occidental

Virus de Aura

Babanki virus

Kyzylagach virus

Virus de Sindbis

Virus de Ockelbo

Virus de Whataroa

Recombinantes dentro de este complejo

Buggy Creek virus

El virus de Fort Morgan

Highlands J virus

Western equine encephalitis virus

No clasificado

Eilat virus

Mwinilunga alphavirus

Salmonid Alphavirus

Virus del sello de elefantes del sur

Tonate virus

Virus de Caaingua

Notas

El virus del bosque de Barmah está relacionado con el virus del bosque de Semliki. El virus de Middelburg, aunque clasificado como un complejo separado, puede ser miembro del grupo de virus del bosque de Semliki.

Parece probable que el género evolucionó en el Viejo Mundo a partir de un virus vegetal transmitido por insectos.

El virus Sindbis puede haberse originado en América del Sur. Los virus de la encefalitis equina y el virus Sindbis están relacionados.

Los virus del Viejo Mundo y del Nuevo Mundo parecen haber divergido hace entre 2000 y 3000 años. La divergencia entre el virus de la encefalitis equina venezolana y el virus equino oriental parece haber ocurrido hace ~1400 años.

El pez que infecta el clado parece ser basal con respecto a las otras especies.

El virus del elefante marino del sur parece estar relacionado con el clado Sinbis.

Patogenia y respuesta inmune

Hay muchos alfavirus distribuidos por todo el mundo que tienen la capacidad de causar enfermedades humanas. Los síntomas más comúnmente observados son artritis infecciosa, encefalitis, erupciones cutáneas y fiebre. Los mamíferos más grandes, como los humanos y los caballos, suelen ser huéspedes sin salida o desempeñan un papel menor en la transmisión viral; sin embargo, en el caso de la encefalitis equina venezolana el virus se amplifica principalmente en los caballos. En la mayoría de los demás casos, el virus se mantiene en la naturaleza en mosquitos, roedores y aves.

Las infecciones por alfavirus terrestres se transmiten a través de insectos vectores como los mosquitos. Una vez que un mosquito infectado pica a un ser humano, el virus puede ingresar al torrente sanguíneo y causar viremia. El alfavirus también puede ingresar al SNC, donde puede crecer y multiplicarse dentro de las neuronas. Esto puede provocar encefalitis, que puede ser mortal.

Cuando una persona está infectada con este virus en particular, su sistema inmunológico puede desempeñar un papel en la eliminación de las partículas del virus. Los alfavirus pueden provocar la producción de interferones. También participan anticuerpos y células T. Los anticuerpos neutralizantes también desempeñan un papel importante para prevenir una mayor infección y propagación.

Diagnóstico, prevención y control

El diagnóstico se basa en muestras clínicas a partir de las cuales se puede aislar e identificar fácilmente el virus. Actualmente no hay vacunas contra el alfavirus disponibles. Las medidas preventivas de elección son el control de vectores con repelentes, ropa protectora, destrucción de criaderos y fumigación.

Investigación

Los alfavirus son de interés para los investigadores de terapia génica; en particular, el virus del río Ross, el virus Sindbis, el virus del bosque Semliki y el virus de la encefalitis equina venezolana se han utilizado para desarrollar vectores virales para la administración de genes. De particular interés son los virus quiméricos que pueden formarse con envolturas alfavirales y cápsides retrovirales. Estas quimeras se denominan virus pseudotipados. Los pseudotipos de retrovirus o lentivirus de la envoltura alfaviral son capaces de integrar los genes que portan en la amplia gama de células huésped potenciales que son reconocidas e infectadas por las proteínas de la envoltura alfaviral E2 y E1. La integración estable de genes virales está mediada por los interiores retrovirales de estos vectores. Existen limitaciones para el uso de alfavirus en el campo de la terapia génica debido a su falta de orientación; sin embargo, mediante la introducción de dominios de anticuerpos variables en un bucle no conservado en la estructura de E2, se han dirigido poblaciones específicas de células. Además, el uso de alfavirus completos para terapia génica tiene una eficacia limitada porque varias proteínas alfavirales internas participan en la inducción de la apoptosis tras la infección y también porque la cápside alfaviral media sólo la introducción transitoria de ARNm en las células huésped. Ninguna de estas limitaciones se extiende a los pseudotipos de retrovirus o lentivirus de la envoltura alfaviral. Sin embargo, la expresión de las envolturas del virus Sindbis puede conducir a la apoptosis, y su introducción en las células huésped tras la infección por retrovirus pseudotipados de la envoltura del virus Sindbis también puede conducir a la muerte celular. La toxicidad de las envolturas virales de Sindbis puede ser la causa de los muy bajos títulos de producción obtenidos a partir de células empaquetadoras construidas para producir pseudotipos de Sindbis. Otra rama de la investigación relacionada con los alfavirus es la vacunación. Los alfavirus pueden diseñarse para crear vectores de replicones que induzcan eficazmente respuestas inmunes humorales y de células T. Por tanto, podrían utilizarse para vacunar contra antígenos virales, bacterianos, protozoarios y tumorales.

Historia

Inicialmente, la familia Togaviridae incluía los hoy llamados Flavivirus, dentro del género Alphavirus. Los flavivirus formaron su propia familia cuando se observaron diferencias suficientes con los alfavirus debido al desarrollo de la secuenciación. El virus de la rubéola se incluía anteriormente en la familia Togaviridae en su propio género Rubivirus, pero ahora está clasificado en su propia familia Matonaviridae. Alfavirus es ahora el único género de la familia.

• 1930 – El virus de la encefalitis equina occidental está aislado por primera vez en los Estados Unidos (el primer alfavirus siempre aislado)
• 1933 – El virus de la encefalitis equina oriental está primero aislado en los Estados Unidos.
• 1938 – La encefalitis equina venezolana está aislada.
• 1941 – La epidemia de encefalitis equina occidental se observa en los Estados Unidos. Afecta a 300.000 caballos y 3.336 humanos.
• 1941 – Norman Gregg nota un gran número de niños con cataratas después de un brote de rubéola. Este y otros defectos se clasifican bajo el síndrome de rubéola congénita.
• 1942 – El virus Semliki Forest está aislado en Buliyama, condado de Bwamba, Uganda.
• 1952 – El virus de Sindbis está aislado en el distrito de salud de Sindbis, a 40 mi (64 km) al norte de El Cairo, Egipto.
• 1959 – Ross El virus del río está aislado Aedes vigilax mosquitos (ahora conocidos como Ochlerotatus vigilax) que estaban atrapados en el río Ross en Australia.
• 1963 – Ross El virus del río, que causa la poliartritis epidémica (en su mayoría visto en Australia), es aislado por Doherty y colegas.
• 1971 – La última epidemia de encefalitis equina venezolana se observa en caballos del sur de Texas.
• 1986 – El virus forestal de Barmah se identifica como causante de enfermedades humanas en Australia.
• 2001 – Científicos resolvieron la estructura cristalina de la cáscara de glucoproteína del virus Semliki Forest.
• 2005-2006 – Gran epidemia del virus chikungunya en la isla de La Réunion y las islas circundantes en el Océano Índico
• 2006 – Una epidemia importante del virus chikungunya en India con más de 1,5 millones de casos reportados