Retrovirus

Son virus que contienen una DNA polimerasa dirigida por RNA, transcriptasa inversa o retrotranscriptasa (RT). En su mayor parte causan tumores en el SRE y hematopoyético (leucemias, linfomas) o del tejido conjuntivo (sarcomas).

A. PROPIEDADES GENERALES.

Virión Esférico con cápsida ICOSAÉDRICA
Genoma RNA lineal MONOCATENARIO de signo positivo que puede ser defectuoso por contener un oncogen. No funciona como ARNm. Hay dos fragmentos de RNA idénticos (diploide) que están unidos por el extremo 5′ por fuerzas no covalentes que contiene información para tres genes básicos: gag, pol y env.
Proteínas del CORE Proteínas codificadas por el gen pol:

Transcriptasa inversa (RT) contenida en el interior del virión y unida al RNA (hay varias copias de esta enzima formando parte de la nucleocápsida). Está proteína tiene también actividad de ARNasaH. La RT es una característica distintiva de los Retrovirus, pero no específica, ya que los Hepadnovirus también contienen está enzima.

Proteasa (Pro) que procesa las proteínas precursoras víricas a partir de gag y pol.

Integrasa (IN) que participan en la integración del virus (cDNA) en el genoma celular.

Proteínas codificadas por el gen gag: son proteínas estructurales.

Proteína de la matriz (MA).

Proteína de la cápsida (CA) y la proteína que se une al ácido nucleico (NC):

Cubierta Envuelta lipoproteica adquirida a partir de la membrana plasmática. Contiene:

Glicoproteínas codificadas por el gen env esenciales para la unión a la célula diana. La glicoproteínas de superficie que interacciona con el Rc celular se denominan proteína SU (superficie) y TM (transmembrana).

– También contienen glicoproteínas del MHC de la célula de la que procede.

Replicación La RT cataliza la formación de cDNA a partir de RNA genómico. El cDNA creado se inserta en el genoma celular como provirus y es transcrito por la RNA poli II celular.
Maduración Los virones salen por gemación a través de la membrana plasmática.
Característica destacada Las infecciones no lisan las células; pueden transducir oncogenes o activar la expresión de genes celulares. Los provirus se unen de forma permanente a la célula y con frecuencia no se expresan. Numerosos virus son tumorales.

B. CLASIFICACIÓN.

1. SUBFAMILIAS. La familia RETROVIRIDAE está formada por tres subfamilias.

SUBFAMILIA CARACTERÍSTICAS
ONCOVIRINAE Contiene todos los virus tumorales. Se suele agrupar en tipos B, C, D y E. La mayor parte de los virus aislados muestran características tipo C.
SPUMAVIRINAE Contiene virus capaces de causar degeneración espumosa celular en el SNC. Se les ha asociado a patología autoinmune como:

– Enfermedad de Graves.

– Tiroiditis de Quervain.

LENTIVIRINAE Comprende agentes que causan enfermedades crónicas con deterioro neurológico progresivo lento. Son virus no oncogénicos que se transmiten de un animal a otro por contagio directo. El rango de especies que infecta un lentivirus esta limitado a una o a unas pocas relacionadas filogenéticamente. En este grupo se encuentran el VIH-1, VIH-2.

2. HUÉSPED DE ORIGEN.

Los retrovirus se han aislado en vertebrados e invertebrados. La mayor parte de los virus de un tipo son exclusivos de especie. Se clasifican en complejos:

– Aviario: leucemia (ALV).

– Murino: leucemia (MLV), sarcoma (MSV), tumor mamario murino (MMTV).

– Felino: leucemia (FeLV) y sarcoma (FeSV).

– Primate: linfotrópico de células T humanas (HTLV) y sarcoma de mono rizado (SSV-1), Leucemia de gibón (GALV), carcinoma mamario de mono (M-PMV), virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).

3. ATENDIENDO AL MECANISMO DE TRANSMISIÓN.

a) ENDÓGENOS: son virus integrados en el ADN celular que se transmiten de forma vertical. El retrovirus integrado se comporta como un conjunto de genes celulares y están sujeto al control regulador de la célula.

El control celular suele ser represivo y una célula puede tener varios provirus y no expresar ninguno (no producen enfermedad y no pueden transformar a la célula). Aún cuando se activen, son menos oncogénicos que los exógenos. Se pueden activar por radiación, carcinógenos químicos e inhibidores metabólicos. Se pueden identificar por hibridación de ácidos nucleicos.

Se calcula que entre el 5-10% del genoma de mamíferos consta de elementos introducidos por el mecanismo de transcripción en reverso e integración. De este porcentaje, el 10% corresponde a retrovirus. En el hombre no se han detectado provirus endógenos activos, aunque si existen elementos retrovirales no infectivos.

b) EXÓGENOS: son virus que se transmiten horizontalmente a modo de agentes infecciosos; inician la infección y transformación sólo después del contacto. Al parecer, todos los retrovirus patógenos son exógenos.

4. CLASE DE HUÉSPED.

La presencia de un Rc apropiado en la superficie celular es lo que da la especificidad de huésped. Según esto podemos dividirlos en:

a) Ecotrópicos: específicos de una especie original o especies cercanas. Son virus exógenos.

b) Anfotrópicos: muestran un espectro amplio de huéspedes. Infectan a huéspedes heterólogos y homólogos. Son virus exógenos.

c) Xenotrópicos: pueden replicarse en algunas especies heterólogas, pero no en la especie original. Muchos retrovirus endógenos son de este grupo.

5. CONTENIDO GENÉTICO.

Los retrovirus tienen un contenido genético simple, pero varían en el número y tipo de genes que contienen. La constitución genética de un virus influye en sus propiedades biológicas. Se clasifican en:

a) Virus ordinarios de las leucemias: contienen los tres genes necesarios para su replicación:

– gag: codifica las proteínas del core (Ag específicos de grupo).

– env: codifica las glucoproteínas de las espículas que están en la superficie de la cubierta.

– pol: codifica la RT y otras enzimas, como la integrasa y la proteasa.

El orden de los genes es siempre: 5′-gag-pol-env-3′. Pueden transformar las células in vivo. Se replican, pero inducen tumores con poca frecuencia, y sólo después de largos períodos de latencia (la mayoría). Ej: el ,virus de la leucemia aviar.

b) Virus transrreguladores: contienen un cuarto gen regulador tans-activante que codifica una proteína no estructural que altera la eficiencia de la transcripción y traducción genes virales y no virales.

No transforman las células en los cultivos, pero si las células hematopoyéticas precursoras in vivo. Ej: HTLV tienen un gen “tax” que activa genes celulares y puede conducir a una inmortalización de la célula.

c) Virus defectuosos de leucemia o sarcoma agudo: poseen un gen “v-onc” que transforma la célula. El oncogen es un gen celular incorporado, por recombinación, al genoma del retrovirus. Son virus muy oncogénicos.

Casi siempre, la adición del DNA celular supone la perdida de genoma viral, lo que conduce a una deficiencia en su replicación; la progenie viral se produce sólo en presencia de virus auxiliares que suelen ser otros retrovirus. Cuando pueden replicarse, forman viriones que transducen un gen celular de una célula a otra. Ej: virus del sarcoma murino de Molany.

6. ESTRUCTURA Y TIPO DE MADURACIÓN.

Se conocen CUATRO clases morfológicas de partículas retrovirales extracelulares y solo una es intracelular:

Partículas tipo A: es solo intracelular y al parecer no tiene infecciosidad. Son precursores de los retrovirus tipo B extracelulares.

Partículas tipo B: el prototipo es el virus del tumor mamario murino. Son infectivos, el nucleoide se forma en el citoplasma y adquiere la envuelta al madurar en la membrana plasmática.

Partículas tipo C: son los retrovirus típicos (entidades endógenas y exógenas). Los lentivirus pueden ser también tipo C.

Partículas tipo D: son partículas extracelulares parecidas a las C. Son los oncovirus tipo D como el virus del mono Mason-pfizer.

7. TIPOS DE ENFERMEDADES.

Aumento de crecimiento celular: leucemia, linfoma, eritroblastosis, carcinomas.

Perdida de ciertos tipos de células: enfermedad degenerativa crónica del SNC, inmunodeficiencia, anemia.

Síntomas de inflamación y autoinmunidad: artritis reumatoide, encefalitis, tiroiditis, mastitis.

C. GENOMA DE LOS RETROVIRUS.

– El ácido nucleico de los retrovirus es un dímero invertido de RNA (+) de 3.5-9.0 Kd unido no covalentemente por sus extremos 5′ (diploide).

– Tiene una cola poli-A en 3′ y Gap en 5′.

– El genoma contiene tres genes básicos (5′)-gag-pol-env-(3′).

– El genoma esta flanqueado en sus extremos por secuencias reguladoras. El RNA vírico está flanqueado por RU5(5′) y U3R(3′), que cuando es replicado a DNA se transforma en U3RU5 (5′) y U3RU5 (en 3′) que son conocidas como secuencias LTR (long terminal repeats). El LTR controla la expresión genética y la replicación del genoma.

– El genoma de los retrovirus lleva RNAt unido por puentes de hidrógeno en su extremo 5’, que sirve de fragmento iniciador (primer o cebador) de la transcripción inversa. Procede de la célula huésped y varía en cada virus:

– RNAt-Lys: VIH.

– RNAt-Pro: HTLV-I y II.

– RNAt-Trp: RSV.

D. REPLICACIÓN DE LOS RETROVIRUS.

1. INFECCIÓN.

Adsorción y penetración en la que intervienen las glicoproteínas de la envuelta (proteína SU) y los Rc celulares (alta especificidad y afinidad; y en gran manera el tropismo viral). La entrada en la célula es por un mecanismo de endocitosis mediada por Rc y una vez que el virus se localiza en el endosoma, el pH baja y se inicia la fusión de las membranas celular y vírica mediada por proteínas fusogénicas. Cuando se impide la bajada de pH, se bloquea la entrada del virus en el citoplasma.

2. SÍNTESIS DE DNA VIRAL LIBRE.

Se produce en el citoplasma, por medio de la RT, a partir del RNA vírico. Por un complejo proceso de duplicación, se sintetiza cDNA lineal de cadena doble con los extremos repetidos (LTR), que después se integra en el genoma celular.

Una vez que entra la nucleocápsida en el citoplasma, se activa la RT y comienza a unir desoxinucleotidos al cebador en dirección 3′->5′. El mecanismo de síntesis es complejo, ya que tienen que resolver dos problemas:

– La polimerización a partir de ARNt cebador se interrumpe al alcanzar el extremo del molde.

– Formar las LTR, las secuencias reguladoras necesarias para que cuando se transcriba el ADN integrado, el ARN transcrito sea idéntico al ARN genómico; para ello deben añadirse secuencias extras en el ADN viral integrado respecto al ARN genómico.

Ambos problemas se resuelven gracias a la existencia de dos copias de ARN genómico, a la capacidad de la RT de saltar de una copia de ARN a la otra (salto intermolecular) y dentro de la misma copia (salto intramolecular), y a las diferentes funciones de estas enzimas.

Conforme tiene lugar la síntesis del cDNA, se va transportando en forma de nucleocápsida al núcleo celular, donde pueden detectarse distintas formas de DNA circular covalentemente cerradas (formas aberrantes). Solo el ADN circular NO covalentemente cerrado es el que se integrara en el ADN celular.

Sí contiene un gen transformador, éste no interviene en la replicación. En contraste notable, los genes transformadores de los virus tumorales de DNA, son esenciales para la replicación del virus.

3. LA INTEGRACIÓN DE cDNA VÍRICO EN EL GENOMA CELULAR ES UN PASO CLAVE EN EL CICLO INFECTIVO DE LOS RETROVIRUS.

La formación del provirus es necesaria para la expresión del genoma viral. La integración ocurre de tal forma que el ADN integrado es colineal con el cDNA, de forma que los genes estarán en el mismo orden que en el ARN genómico.

Respecto al sitio de integración en el genoma celular, se elige al azar, sin que existan secuencias específicas que determinen donde debe integrarse el ADN celular. La integración se lleva a cabo mediante un complejo nucleoproteico que contiene la RT y la integrasa (IN), también se pueden detectar proteínas de la cápsida (CA). La integrasa corta el ADN viral y celular, de tal manera que los extremos se apareen, y finalmente liga los extremos.

A partir de este momento, el provirus es estable y activo; a partir de este momento empieza a expresar su información genética.

4. EXPRESIÓN DEL ADN VÍRICO.

4.1. TRANSCRIPCIÓN DEL RNAm RETROVIRAL.

Una vez integrado el DNA viral, éste pude quedar:

a) En fase de latencia: no se expresa.

b) En fase activa: la transcripción del provirus siempre da lugar a una molécula idéntica al ARN genómico viral. La síntesis del ARNm se inicia con el reconocimiento del promotor LTR (secuencias enhancers) por la RNA poli II celular. El LTR funciona como un promotor fuerte que reconoce proteínas nucleares activadoras como la Tax (HTLV-I) y NF-kB (VIH).

Las copias completas (rematadas y poliadeniladas) son transportadas al citoplasma, de manera que una parte puede servir como mensajero para formar Gag, Pro, Pol; o participar en el ensamblaje de nuevos viriones. Una fracción de este ARN recién transcrito sufre splicing antes de abandonar el núcleo dando lugar a un ARNm para la proteína Env. Puede haber varios ARNm subgenómicos, según la especie retroviral, que dirigirán la síntesis de Env y proteínas reguladoras.

4.2. TRADUCCIÓN Y PRODUCCIÓN DE PROTEÍNAS.

4.2.1. LECTURA DEL ARNm.

Durante la traducción de los mensajero retrovirales, una misma secuencia de ARNm puede leerse de distintas formas, de manera que se producirán poliproteínas diferentes a partir de un mismo mensajero. Tanto los ARNm que han sufrido splicing, como una fracción de los que permanecen completos, actuaran como mensajeros; traduciéndose precursores proteicos de distintos tamaños en función de dónde termine la traducción (codon de terminación). En algunos retrovirus se puede ignorar el primer codon de terminación mediante un ARNt que codifica para el aminoácido glutámico y que reconoce el codón de terminación (read-throgh). En otros retrovirus se puede cambiar la fase de lectura (frame-shiff). De esta forma se pueden formar precursores proteicos con gag-pro-pol, como en el MuLV.

4.2.2. PROCESAMIENTO DE LOS PRECURSORES PROTEICOS.

Las proteínas maduras se producen a partir de poliproteínas (precursores proteicos más grandes) que se cortan por la acción de:

La proteasa proviral (Pro): .precursores de Gag, Pro, Pol.

Proteasas celulares: precursores de Env.

La síntesis de la poliproteína Env ocurre a partir de un ARNm que ha sufrido procesamiento interno antes de pasar al citoplasma, y que conserva la secuencia líder en el extremo 5’. Como todas las glicoproteínas, Env se va a sintetizar en los ribosomas del RER y queda insertada en la bicapa lipídica; se elimina el péptido señal (proteasa celular) y es glicosilada durante su viaje al aparato de Golgi, donde será cortada por una proteasa celular, dando los fragmentos SU y TM.

5. SALIDA DE LAS NUEVAS PARTÍCULAS VÍRICAS.

El ensamblaje de los nuevos retroviriones consiste en la adquisición de la bicapa lipídica. que contiene las glicoproteínas SU y TM, que envuelve a la cápsida. Este proceso se corresponde con la gemación y salida de los viriones de la célula. En la ultima etapa se cortara el precursor Gag-pol, de manera que la RT quedara encapsidada en la partícula viral.

El proceso se inicia con la interacción del ARN y las proteínas de la nucleocápsida (NC), que a su vez están unidas a las proteínas de la cápsida (CA) y de la matriz (MA). Esta ultima se sitúa debajo de la membrana plasmática celular, en contacto con el C-t de la proteína TM.

A partir de una célula infectada pueden formarse del orden de 1000-5000 viriones listos para infectar otra célula.

E. RETROVIRUS HUMANOS.

1. ONCOVIRUS TIPO C HUMANOS (HTLV).

1.1. HTLV-I.

Descubierto por Robert Gallo e identificado como el agente causal de ciertos linfomas de células T que expresan cantidades masivas de Rc de IL-2 en la membrana. Hoy se le asocia a:

– Linfomas crónicos.

– Leucemias de células T del adulto.

– Paraparesis espástica tropical.

– inmunodeficiencia (menor).

Hay secuencias en la zona del LTR del provirus que responden a señales de activación de los linfocitos T (NF-kB); y la replicación del virus se acopla a la división de la célula huésped, asegurando la propagación eficiente del virus (no entra en contacto con el sistema inmunitario). Este mecanismo se ha visto también en el VIH.

Es un virus citolítico con una tasa de replicación muy lenta. Tiene afinidad por los linfocitos T maduros. Es un virus sin oncogen, pero poseen un gen tax que altera la expresión de los otros genes virales (regulador transactivante) y pueden contribuir a la oncogénesis por modular también genes celulares (IL-2 y Rc de IL-2).

Epidemiología: distribución mundial (< 1% de la población con Ac), pero hay núcleos de la enfermedad en Japón, Caribe y Sur de USA (10% de la población con Ac). La transmisión del HTLV se produce siempre en contacto con fluidos corporales que llevan partículas virales libres. Las vías de transmisión son: por leche materna, sexual (semen), transfusiones sanguíneas.

1.2. HTLV-II.

Descubierto por Robert Gallo en pacientes con enfermedades lifoproliferativas No se ha demostrado la producción de enfermedad, aunque guarda alguna relación con:

– Leucemia de células peludas.

– Leucemia linfocítica crónica de células T.

Epidemiología: distribución mundial. En algunas regiones de América alcanza el 20% de prevalencia entre las poblaciones indígenas (New México, Florida, Panamá, Brasil, Columbia y Argentina). La transmisión del HTLV se produce siempre en contacto con fluidos corporales que llevan partículas virales libres. Las vías de transmisión son: por leche materna, sexual (semen), transfusiones sanguíneas.

1.3. HTLV-V.

Virus asociado a linfomas cutáneos de células T como:

– Micosis fungoide.

– Linfoma cutáneo de células T.

2. LENTIVIRUS.

VIH-1 y VIH-2 producen SIDA. Virus no oncogénicos que se transmiten por contacto directo con fluidos corporales que llevan partículas virales libres.

3. SPUMAVIRINAE.

No hay evidencia hasta ahora de efectos patológicos causados por estos virus. Estableces infecciones persistentes en muchas especies animales. Han sido aislados de primates (incluyendo humanos), reses, felinos, y leones marinos. Las células infectadas por spumavirus tienen un aspecto espumoso (por la presencia de numerosas vacuolas) y usualmente forman sincitios de células gigantes multinucleadas. El virus espumoso del chimpancé (simio) es el prototipo. El virus espumoso humano es una variante del virus espumoso del simio y usualmente es adquirido a través de mordeduras de monos.

Relacionados con enfermedades autoinmunes:

– Tiroiditis subaguda de Quervain.

– Enfermedad de Graves-Basedow.

– Síndrome de Sjogren.

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