Proteína 24 del virus del Ébola

La proteína viral del Ébola 24 (eVP24) se considera una proteína de matriz secundaria multifuncional presente en partículas virales . ^[1] Las amplias funciones que desempeña la eVP24 incluyen la formación de partículas virales completamente funcionales e infecciosas, la promoción de la formación de la nucleocápside filamentosa , la mediación de las respuestas del huésped a la infección y la supresión del sistema inmunológico innato del huésped . Se ha observado que la función de la eVP24 puede superponerse con la de otras dos proteínas virales: la proteína de matriz eVP40 , que funciona en la gemación del virus, y la eVP35, que también está asociada con la supresión inmunológica . ^{[2] [3]}

El primer brote humano registrado de la enfermedad del virus del Ébola fue en 1976 y desde entonces, ha habido un esfuerzo considerable para definir la progresión de la enfermedad y el virus responsable. ^[4] La historia de la caracterización del virus del Ébola es bastante corta ya que la mayoría de las investigaciones sobre los mecanismos empleados por el virus se han producido en las últimas dos décadas. Esto se debe a la contención intensiva de riesgos biológicos requerida para los estudios de laboratorio del virus y la dificultad para obtener muestras para el estudio, particularmente en las regiones de brotes comunes. El aislamiento de ADNc virales ha permitido que la investigación sobre los productos genéticos virales avance. ^[5] Se encontró que el genoma del virus del Ébola codifica siete proteínas: glicoproteína ; nucleoproteína ; proteínas de la matriz, VP40 y VP24; proteínas no estructurales, VP30 y VP35; y polimerasa viral . Las funciones de las proteínas virales fueron las últimas en ser bien investigadas. En particular, eVP24 siguió siendo la menos estudiada durante algún tiempo. ^[2]

eVP24 se describió inicialmente como una proteína de matriz que tenía propiedades y funciones similares a eVP40. Se descubrió que eVP24 tenía características de proteínas de matriz virales típicas, como una fuerte asociación con bicapas lipídicas y la capacidad de oligomerizarse para formar tetrámeros . Al igual que eVP40, se descubrió que eVP24 era esencial en el ensamblaje y gemación del virión. Investigaciones posteriores indicaron que la expresión de eVP24 era necesaria para cambiar de la transcripción y replicación viral al ensamblaje del virión. ^[1] Se encontró un nuevo papel para eVP24 cuando se monitoreó su expresión en especies de roedores donde los cambios en eVP24 parecían ser responsables de mejorar la virulencia, lo que indica que la adaptación del ébola en modelos animales ocurre a través de mutaciones en eVP24. ^[1] Además, eVP24 inhibe la señalización del interferón al unirse competitivamente a las carioferinas, lo que bloquea la importación nuclear de STAT1 fosforilada . En 2014, se descubrió que este mecanismo interfiere en la respuesta de las células a la infección viral, lo que suprime la respuesta inmune innata, permitiendo que el virus prolifere en el cuerpo. ^[6]

eVP24 altera la vía de señalización de STAT1. La proteína STAT1 es fosforilada por interferones en respuesta a la infección viral, lo que hace que exprese una señal de localización nuclear no clásica y se una a la proteína importina carioferina-α (KPNA) . Una vez unida a KPNA, STAT1 se transporta al núcleo donde estimula la transcripción génica en respuesta a la infección viral. ^[6] Las señales de localización nuclear clásicas están unidas por los brazos 2-4 o por 6-8 de KPNA, mientras que las señales de localización nuclear no clásicas están unidas por KPNA 1, 5 y 6 en los brazos 8-10, lo que permite que las señales no clásicas se transporten al mismo tiempo que las señales clásicas, lo que proporciona una señalización más rápida de ciertas señales. ^[6] La proteína eVP24 funciona uniéndose a KPNA impidiendo la unión de STAT1. Como resultado, STAT1 no puede provocar una respuesta inmunitaria, sin embargo, la importación nuclear puede proceder de forma normal, lo que puede ser importante para la replicación viral. Esto significa que eVP24 previene la activación de una respuesta inmune contra el virus del Ébola sin sacrificar su capacidad de transportar componentes virales al núcleo o la célula diana. ^[6] eVP24 proporciona al Ébola una ventaja sobre otros virus que alteran STAT1 porque a diferencia de la mayoría de los otros virus, eVP24 utiliza el mimetismo de la proteína STAT1. Esto hace que sea muy improbable que el huésped desarrolle una adaptación ya que las mutaciones en KPNA que impiden la unión de eVP24 también es probable que impidan la señalización de STAT1. ^[6]

eVP24 impide la función de KPNA al unirse en una región que se superpone con la región de unión de STAT1. Esto se logra mediante la alta afinidad de unión entre KNPA y eVP24. ^[3] Estas proteínas tienen una complementariedad muy alta en la interfaz de unión, similar a la complementariedad mostrada entre anticuerpos y antígenos . Además, la interfaz de unión es grande; más de 2000 angstroms cuadrados de superficie accesible al solvente están enterrados por la unión. La unión general se lleva a cabo con muy poco cambio conformacional en cualquiera de las proteínas. ^[3] Hay tres grupos de residuos en eVP24 que forman contactos con KPNA. Estos se encuentran en las posiciones de residuo 115 a 140, 184 a 186 y 201 a 207. La mutación de cualquier residuo individual no reduce significativamente la unión de eVP24 a KPNA, lo que demuestra el robusto mecanismo de la proteína viral. ^[3] Las proteínas KPNA tienen 10 repeticiones de armadillo , cada una de las cuales consta de tres hélices alfa que determinan su especificidad de unión; la segunda hélice de ARM 9 y 10 forma un núcleo hidrofóbico con la hélice 6 de eVP24, lo que aumenta la estabilidad del complejo. ^[3] Se ha demostrado que los sitios de unión de eVP24 y STAT1 se superponen. La mutación en cualquiera de los cuatro residuos de KPNA en las posiciones 434, 474, 477 o 484 impide la unión a STAT1. De manera similar, las mutaciones en los residuos 474, 477 o 484 de KPNA reducen la unión de eVP24. Además, y de manera crítica, la unión de eVP24 no impide la unión de las proteínas de carga con señales de localización nuclear clásicas, ya que, al igual que STAT1, eVP24 causa muy pocos cambios conformacionales en KPNA. ^[3]

eVP24 actúa como antagonista de PY-STAT1 en KPNA. Con eVP24 siendo transportado al núcleo en lugar de STAT1, los genes estimulados por interferón IFN-α/IFN-β e IFN-γ se interrumpen y la célula no entra en un estado antiviral. ^[6] Se ha demostrado que STAT1 regula la expresión de ciertas inmunoglobulinas . Más específicamente, el cambio de clase de la IgM predominante a IgG2a no estaba presente en células deficientes en STAT1. La IgG2a juega un papel crítico en la protección contra patógenos y por lo tanto sin ella, la célula es más susceptible a dicho patógeno. ^[7] También se ha demostrado que STAT1 regula la muerte celular mediante la inhibición de las proteínas antiapoptóticas Bcl-2 y Bcl-xL . ^[8] STAT1 también induce la expresión de procaspasas , que son factores importantes en la señalización de la apoptosis. ^[9] Cuando se inhibe el transporte nuclear de STAT1, se interrumpe la señalización proapoptótica, lo que conduce a una disminución de la muerte celular.

La evasión del sistema inmunológico de la célula huésped es clave para la rápida replicación y dispersión a través del cuerpo por parte del virus del Ébola. La investigación actual está explorando cómo eVP24 permite que ocurra este fenómeno. El descubrimiento de la interrupción de la importación nuclear de STAT1 por la unión de eVP24 a KPNA ya ha proporcionado a los científicos un mecanismo para la inhibición de la respuesta inmune en la célula. Otras investigaciones actuales sobre el Ébola se centran en el desarrollo de tratamientos o vacunas contra el virus. Las primeras investigaciones sobre posibles vacunas mostraron que en modelos de ratones, los niveles más altos de protección se produjeron después de la vacunación con partículas similares al virus que expresaban eVP24. ^[10] Sin embargo, en ese momento el papel de eVP24 todavía era en gran parte desconocido. A raíz del brote de Ébola de 2014 en África Occidental , el brote más grande y mortal hasta la fecha, ha habido un aumento considerable de la investigación centrada en el desarrollo de una vacuna para el Ébola .