Virus de la rabia
Especies de virus
Lyssavirus de la rabia
Micrografía electrónica de transmisión coloreada que muestra el virus de la rabia (en rojo) infectando células cultivadas.
Clasificación de virus Editar esta clasificación
(sin clasificar):Virus
Reino :Riboviridae
Reino:Virus de la ortiga
Filo:Negarnaviricota
Clase:Monjiviricetes
Orden:Mononegavirus
Familia:Rabdovirus
Género:virus de la lysa
Especies:
Lyssavirus de la rabia
Virus miembros
Sinónimos [1]
  • Virus de la rabia

El virus de la rabia , cuyo nombre científico es lyssavirus de la rabia , es un virus neurotrópico que causa rabia en animales, incluidos los humanos. Puede causar violencia, hidrofobia y fiebre. La transmisión de la rabia también puede ocurrir a través de la saliva de los animales y, con menor frecuencia, a través del contacto con la saliva humana. El lyssavirus de la rabia , como muchos rabdovirus , tiene un rango de hospedadores extremadamente amplio. En la naturaleza se ha encontrado que infecta a muchas especies de mamíferos, mientras que en el laboratorio se ha encontrado que las aves pueden infectarse, así como cultivos celulares de mamíferos, aves, reptiles e insectos. [2] La rabia se reporta en más de 150 países y en todos los continentes excepto la Antártida. [3] La principal carga de enfermedad se reporta en Asia y África, pero algunos casos se han reportado también en Europa en los últimos 10 años, especialmente en viajeros que regresan. [4]

El lyssavirus de la rabia tiene una morfología cilíndrica y es miembro del género Lyssavirus de la familia Rhabdoviridae . Estos virus tienen envoltura y un genoma de ARN monocatenario con sentido negativo . La información genética está empaquetada como un complejo de ribonucleoproteína en el que el ARN está fuertemente unido por la nucleoproteína viral. El genoma de ARN del virus codifica cinco genes cuyo orden está altamente conservado. Estos genes codifican la nucleoproteína (N), la fosfoproteína (P), la proteína de matriz (M), la glicoproteína (G) y la ARN polimerasa viral (L). [5] Las secuencias completas del genoma varían de 11.615 a 11.966 nt de longitud. [6]

Todos los eventos de transcripción y replicación tienen lugar en el citoplasma dentro de una "fábrica de virus" especializada, el cuerpo de Negri (llamado así por Adelchi Negri [7] ). Estos tienen un diámetro de 2 a 10  μm y son típicos de una infección de rabia, por lo que se han utilizado como prueba histológica definitiva de dicha infección . [8]

Estructura

Imagen 3D que muestra la estructura del virus de la rabia.

Los rabdovirus tienen simetría helicoidal , por lo que sus partículas infecciosas tienen una forma aproximadamente cilíndrica. Se caracterizan por un espectro de hospedadores extremadamente amplio que abarca desde plantas [ cita requerida ] hasta insectos [ cita requerida ] y mamíferos; los virus que infectan a los humanos tienen más comúnmente simetría icosaédrica y adoptan formas que se aproximan a los poliedros regulares .

El genoma de la rabia codifica cinco proteínas: nucleoproteína (N), fosfoproteína (P), proteína matriz (M), glicoproteína (G) y polimerasa (L). Todos los rabdovirus tienen dos componentes estructurales principales: un núcleo helicoidal de ribonucleoproteína (RNP) y una envoltura circundante. En la RNP, el ARN genómico está estrechamente envuelto por la nucleoproteína. Otras dos proteínas virales, la fosfoproteína y la proteína grande (proteína L o polimerasa) están asociadas con la RNP. La glicoproteína forma aproximadamente 400 espigas triméridas que están estrechamente dispuestas en la superficie del virus. La proteína M está asociada tanto con la envoltura como con la RNP y puede ser la proteína central del ensamblaje del rabdovirus. [9]

El lisavirus de la rabia tiene forma de bala, con una longitud de unos 180 nm y un diámetro transversal de unos 75 nm. Un extremo es redondeado o cónico y el otro extremo es plano o cóncavo. La envoltura lipoproteica lleva espigas con forma de protuberancias compuestas de glicoproteína G. Las espigas no cubren el extremo plano del virión (partícula viral). Debajo de la envoltura se encuentra la capa de proteína de membrana o matriz (M) que puede estar invaginada en el extremo plano. El núcleo del virión consiste en ribonucleoproteína dispuesta helicoidalmente . [ cita requerida ]

Organización del genoma

El virión del rabdovirus es una estructura envuelta, con forma de bastón o bala, que contiene cinco especies de proteínas:

  • La nucleoproteína (N) recubre el ARN a razón de un monómero de proteína por cada nueve nucleótidos, formando una nucleocápside con simetría helicoidal. Asociadas a la nucleocápside se encuentran copias de la proteína P (fosfoproteína) y la proteína L (grande).
  • La proteína L tiene un nombre muy acertado, ya que su gen ocupa aproximadamente la mitad del genoma. Su gran tamaño se justifica por el hecho de que se trata de una proteína multifuncional.
  • La proteína M (matriz) forma una capa entre la nucleocápside y la envoltura.
  • Los trímeros de G (glicoproteína) forman picos que sobresalen de la envoltura.

Los genomas de la mayoría de los rabdovirus poseen los cinco genes que codifican estas proteínas, [10] [11] : 5  como en el caso de Rhabdovirus lyssae . [12]

Proteínas

Lista de ORFs del virus de la rabia (3′ a 5′)
SímboloNombreProtección unificadaFunción
norteNucleoproteínaP16285Recubre el ARN.
PAGFosfoproteínaP16286Cofactor L y diversas funciones reguladoras. Tiene muchas isoformas de iniciación múltiple.
METROMatrizP16287Mantiene la nucleoproteína condensada. Es importante para el ensamblaje y tiene funciones de regulación.
GRAMOGlicoproteínaP16288Spike. Utiliza nAChR muscular , NCAM y p75NTR como receptores.
yoProteína estructural grandeP16289Replicasa de ARN del tipo Mononegavirales .

Se estima que el virus de la rabia causa alrededor de 55.000 muertes al año en todo el mundo [13] y tiene una tasa de mortalidad de casi el 100%. [14] Estas estadísticas, junto con el hecho de que actualmente no existe un tratamiento específico ni un fármaco antiviral [13], hacen que la investigación sobre el virus sea de vital importancia para la comunidad científica con el fin de reducir la tasa de mortalidad actual. La fosfoproteína y la polimerasa del virus de la rabia son objetivos importantes para los antivirales y actualmente se utilizan para crear la vacuna que se utiliza para animales domésticos y salvajes. Se están realizando muchas investigaciones para comprender mejor las funciones y los papeles específicos de la proteína LP porque ya hay pruebas significativas de que podría ser una de las proteínas más importantes a las que apuntar para futuros fármacos. [ cita requerida ]

Hay cinco proteínas codificadas por el genoma del virus de la rabia: fosfoproteína (P), polimerasa (L), proteína de matriz (M), nucleoproteína (N) y glicoproteína (G). Estas cinco proteínas se transcriben en ARNm en diferentes cantidades. La proteína que más se transcribe es la nucleoproteína, luego la fosfoproteína, luego la proteína de matriz, luego la glicoproteína y finalmente la polimerasa. [15] De estas proteínas, las que pueden ser las más importantes para las funciones del virus son el complejo proteico LP. Estas dos proteínas son necesarias para la producción de todas las proteínas utilizadas por el virus de la rabia e interactúan con muchas de las otras proteínas para completar las funciones que necesita el virus para infectar células, replicarse y completar otras funciones vitales. [14] Cuando se analizó la estructura de la proteína LP utilizando UCSF Chimera, se encontró que contenía dos moléculas de zinc, así como dos anillos de cinco miembros. También se analizaron las estructuras secundarias y se encontró que había tres tipos diferentes: bobina, hélice y hebra.

Fosfoproteína

La fosfoproteína (P) consta de 297 aminoácidos, [16] tiene una masa total de 33 k-Da [13] y es un antagonista del interferón tipo I. Se encuentra en una ribonucleoproteína viral formada por ARN rodeado de nucleoproteínas (N), [14] que forman una estructura similar a un anillo. [17] Cada nucleoproteína rodea nueve nucleótidos del ARN [13] y las nucleoproteínas en conjunción con la fosfoproteína son importantes para iniciar la síntesis del ARN. La fosfoproteína es en gran medida responsable de evitar que el sistema inmunológico destruya el virus antes de que pueda afianzarse. Se ha descubierto que detiene la producción de interferones al interrumpir el factor regulador del interferón-3 (IRF-3) y, por lo tanto, impide el funcionamiento normal de los interferones, lo que le permite seguir infectando al huésped. [18] La fosfoproteína también es muy importante para la replicación. Es un cofactor necesario de la polimerasa viral (L) y también es una chaperona para la nucleoproteína (N), que es responsable de la encapsidación del ARN viral. [19] Se cree que la proteína P consta de solo unas pocas unidades repetidas.

Proteína estructural grande (polimerasa)

La polimerasa (L) consta de 2.127 aminoácidos, [16] tiene una masa total de 242 k-Da [13] e interactúa con la fosfoproteína para formar el complejo ARN polimerasa dependiente de ARN. L y P se unen entre sí y, según la investigación actual, el principal sitio de unión de L está en algún lugar de los primeros 19 residuos de la proteína P. [16] Otra investigación encontró que la secuencia de aminoácidos numerada del 1929 al 1933 es la secuencia que es importante para que la proteína L se una con la proteína P. Se ha encontrado que la proteína L inicia la síntesis y funciona de manera óptima si trabaja junto con la proteína P. [13] La región de 1900 a 1930, que contiene parte de la secuencia que es importante para la unión de las proteínas L y P, y la región de 1870 a 1890 son regiones hidrófilas y también están altamente conservadas entre las cepas del virus de la rabia. [14] La secuencia de 1929 a 1933 también es importante porque está involucrada en la síntesis de ARN del virus y, por lo tanto, podría ser un objetivo para nuevos medicamentos. El dominio carboxiterminal de L debe estar presente para que L se una a P. La proteína L también tiene un centro catalítico, mientras que se cree que la proteína P no tiene un centro catalítico. [16] Hay evidencia de que para el virus de la rabia, la proteína L puede expresarse incluso si la proteína P no se expresa. Esto es diferente de muchos otros virus relacionados, que requieren que ambas se expresen y estén presentes. [16] Uno de los dominios en la proteína L es responsable de acelerar la reacción que resulta en el recubrimiento del ARN y, por lo tanto, podría ser otro buen objetivo para un medicamento antiviral. [20] Las nucleoproteínas (N), que se mencionó anteriormente que ayudan a la proteína P, también interactúan con la proteína L y esto es necesario para la iniciación. [13] También se ha observado que las interacciones entre la proteína L y la proteína M son importantes para su función. Las investigaciones han demostrado que existen interacciones entre las dos proteínas en relación con el equilibrio de la transcripción y la traducción. [14] La polimerasa es una enzima y puede ayudar en la iniciación, elongación, recubrimiento, metilación, poliadenilación [16] y polimerización del ARN. [21]

Ciclo vital

Después de unirse al receptor, el lisavirus de la rabia ingresa a sus células hospedadoras a través de la vía de transporte endosómico . Dentro del endosoma, el bajo valor de pH induce el proceso de fusión de membranas, lo que permite que el genoma viral alcance el citosol . Ambos procesos, unión al receptor y fusión de membranas, son catalizados por la glicoproteína G, que desempeña un papel crítico en la patogénesis (el virus mutante sin proteínas G no puede propagarse). [5]

El siguiente paso después de su entrada es la transcripción del genoma viral por la polimerasa PL (P es un cofactor esencial para la polimerasa L) con el fin de crear nuevas proteínas virales. La polimerasa viral sólo puede reconocer la ribonucleoproteína y no puede utilizar el ARN libre como plantilla. La transcripción está regulada por secuencias que actúan en cis en el genoma del virus y por la proteína M, que no sólo es esencial para la gemación del virus, sino que también regula la fracción de producción de ARNm para la replicación. Más tarde en la infección, la actividad de la polimerasa cambia a la replicación con el fin de producir copias de ARN de cadena positiva de longitud completa. Estos ARN complementarios se utilizan como plantillas para crear nuevos genomas de ARN de cadena negativa. Se empaquetan junto con la proteína N para formar la ribonucleoproteína que luego puede formar nuevos virus. [8]

Infección

Micrografía TEM con numerosos viriones de rabia (pequeñas partículas de color gris oscuro con forma de varilla) y cuerpos de Negri (las inclusiones celulares patognomónicas más grandes de la infección por rabia)
Micrografía TEM con numerosos viriones de rabia (pequeñas partículas de color gris oscuro con forma de varilla) y cuerpos de Negri (las inclusiones celulares patognomónicas más grandes de la infección por rabia)

En septiembre de 1931, Joseph Lennox Pawan, de Trinidad, encontró cadáveres de Negri en el cerebro de un murciélago con hábitos inusuales. En 1932, Pawan descubrió por primera vez que los murciélagos vampiros infectados podían transmitir la rabia a los humanos y a otros animales. [22] [23] [24]

El virus de la rabia se replica inicialmente en el tejido muscular después de una mordedura antes de entrar en las neuronas a través de sus terminaciones nerviosas y propagarse al sistema nervioso. [25] [26] [27] El transporte axonal retrógrado del lyssavirus de la rabia al sistema nervioso central (SNC) es el paso clave de la patogénesis durante la infección natural. El mecanismo molecular exacto de este transporte es desconocido, aunque se ha demostrado la unión de la proteína P del lyssavirus de la rabia a la proteína de la cadena ligera de dineína DYNLL1 . [28] P también actúa como un antagonista del interferón , disminuyendo así la respuesta inmune del huésped. [ cita requerida ]

Desde el sistema nervioso central, el virus se propaga a otros órganos. Las glándulas salivales situadas en los tejidos de la boca y las mejillas reciben altas concentraciones del virus, lo que permite que se transmita aún más debido a la salivación en proyectil. La letalidad puede ocurrir entre dos días y cinco años después de la infección inicial. [29] Sin embargo, esto depende en gran medida de la especie animal que actúa como reservorio . La mayoría de los mamíferos infectados mueren en cuestión de semanas, mientras que las cepas de una especie como la mangosta amarilla africana ( Cynictis penicillata ) pueden sobrevivir a una infección asintomáticamente durante años. [30]

Signos y síntomas

Los primeros síntomas de la rabia pueden ser muy similares a los de la gripe, incluyendo debilidad o malestar general, fiebre o dolor de cabeza. Estos síntomas pueden durar días. También puede haber malestar o sensación de picor o picazón en el lugar de la picadura, que progresa en cuestión de días a síntomas de disfunción cerebral, ansiedad, confusión y agitación. Al inicio de estos síntomas progresivos, la enfermedad comienza a empeorar. A medida que la enfermedad progresa, la persona puede experimentar delirio, comportamiento anormal, alucinaciones e insomnio. El lisavirus de la rabia también puede estar inactivo en el cuerpo de su huésped y volverse activo después de un largo período de tiempo. [31]

El período de incubación de este virus, en algunos casos, puede durar desde semanas hasta meses. Esto no depende de la forma específica del virus. Este largo período de incubación probablemente se deba a la presencia de microARN , que ralentiza la replicación viral en los músculos. Sin embargo, cuando el paciente comienza a presentar síntomas prodrómicos (fiebre, gripe) y síntomas gastrointestinales, el virus se ha propagado ampliamente. [32] Los síntomas prodrómicos se notan dentro de los primeros 2 a 10 días después de la incubación e incluyen fiebre y fatiga. También pueden afectar el sistema respiratorio , causando dolor de garganta y tos, el sistema gastrointestinal, causando anorexia, náuseas, vómitos, dolor abdominal, diarrea y el sistema nervioso central. El sistema nervioso central es el más prevalente en algunos casos e incluye síntomas como dolor de cabeza, vértigo, ansiedad, pesadillas, depresión y más. La disfunción neurológica comienza cuando el sistema nervioso central comienza a ralentizarse y a no funcionar correctamente. [33]

Clasificación y tipos antigénicos

El genoma del Lyssavirus incluye una variedad de virus que van desde el virus de la rabia hasta virus relacionados genéticamente y antigenéticamente similares a la rabia. Estos virus incluyen el virus del murciélago de Lagos , el de Mokola y el de Duvenhage , así como los virus del murciélago europeo. [33] A través de otra caracterización antigenética, se descubrieron más de 350 virus de la rabia solo de las Américas. Se asociaron cuatro grupos filogenéticos con estos virus. Además, se encontraron otras áreas de circulación del virus, como E. fuscus , a través de este descubrimiento. [34] Aunque estos virus son del mismo genoma, los estudios de protección cruzada muestran que los animales que habían recibido la vacuna Lyssavirus para la rabia tradicional no estaban completamente protegidos cuando se expusieron a otros tipos de Lyssavirus .

Esto lleva a una categorización diferente de estos virus de la rabia. Una clasificación fija denota que el virus fue adaptado por pasaje en animales o cultivo celular. La clasificación de tipo salvaje, más generalmente conocida como tipo callejero, implica que el virus fue adaptado por otros medios, como una mordedura. Para diferenciar las variantes de la rabia callejera, los anticuerpos monoclonales identificaron orígenes en reservorios hospedadores en todo el mundo. [35] Esto sugirió fuentes de exposición incluso cuando la mordedura no estaba en el historial del paciente.

Antigenicidad

Tras la entrada del virus en el organismo y también después de la vacunación , el organismo produce anticuerpos neutralizantes del virus que se unen al virus y lo inactivan. Se ha demostrado que determinadas regiones de la proteína G son las más antigénicas a la hora de producir anticuerpos neutralizantes del virus. Estos sitios antigénicos, o epítopos, se clasifican en las regiones I-IV y el sitio menor a. Trabajos anteriores han demostrado que los sitios antigénicos II y III son los más comúnmente atacados por los anticuerpos neutralizantes naturales. [36] Además, se ha demostrado que un anticuerpo monoclonal con funcionalidad neutralizante ataca el sitio antigénico I. [37] Se ha demostrado que otras proteínas, como la nucleoproteína, son incapaces de provocar la producción de anticuerpos neutralizantes del virus. [38] Los epítopos que se unen a los anticuerpos neutralizantes son tanto lineales como conformacionales. [39]

Evolución

Todos los virus de la rabia existentes parecen haber evolucionado en los últimos 1500 años. [40] Hay siete genotipos de lyssavirus de la rabia . En Eurasia, los casos se deben a tres de ellos: el genotipo 1 (rabia clásica) y, en menor medida, los genotipos 5 y 6 (lyssavirus de murciélago europeo tipo 1 y 2). [41] El genotipo 1 evolucionó en Europa en el siglo XVII y se extendió a Asia, África y las Américas como resultado de la exploración y colonización europea. [ cita requerida ]

La rabia de murciélago en América del Norte parece haber estado presente desde 1281 d. C. ( intervalo de confianza del 95 % : 906-1577 d. C.). [42]

El virus de la rabia parece haber sufrido un cambio evolutivo en los huéspedes de quirópteros ( murciélagos ) a una especie de carnívoros (es decir, mapaches o zorrillos ) como resultado de un evento de recombinación homóloga que ocurrió hace cientos de años. [43] Este evento de recombinación alteró el gen que codifica la glicoproteína del virus que es necesaria para el reconocimiento y la unión del receptor.

Solicitud

El lisavirus de la rabia se utiliza en investigaciones para el rastreo neuronal viral con el fin de establecer conexiones sinápticas y la direccionalidad de la transmisión sináptica. [44]

Curiosamente, la vacuna contra el virus de la rabia creada a partir del complejo SAD-B19, que incluye la proteína LP, se utilizó en la creación de una vacuna contra el SARS-CoV-2. La proteína S1 del SARS-CoV-2 se insertó en el vector de la vacuna contra el virus de la rabia para crear una nueva vacuna que demostró ser eficaz en la protección contra la COVID-19. El virus de la rabia también se ha utilizado para crear una vacuna contra el ébola, llamada FiloRab1, y se descubrió que era 100% eficaz para los primates no humanos. [45]

Véase también

Referencias

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