El Virus Respiratorio Sincitial Humano (VRSH) se aisló por primera vez en 1955 en una colonia de chimpancés que presentaron síntomas de un resfriado común (estornudos, tos y secreción nasal) en Baltimore, Estados Unidos. Posteriormente, el mismo virus fue aislado en niños con infección de las vías respiratorias y en la actualidad es reconocido como el principal causante de las infecciones del tracto respiratorio inferior (LRTI) en pacientes pediátricos.
Clasificación taxonómica
El VRSH pertenece a la familia Pneumoviridae, dentro del orden Mononegavirales. La familia Pneumoviridae engloba los géneros Metapneumovirus (especies Metapneumovirus aviar y Metapneumovirus humano) y Orthopneumovirus, en el cual se incluyen las especies del Virus Respiratorio Sincital Bovino (VRSB), Virus Respiratorio Sincitial Humano (VRSH) y Virus de la Pneumonía Murina (VPM).
Estructura y genoma
La morfología de los viriones del VRSH es heterogénea, encontrándose principalmente formas redondeadas (entre 100 a 350 nm de diámetro) o filamentosas (de 60 a 200 nm de diámetro y hasta 10 µm de longitud). En la envuelta del virión se disponen 3 glicoproteínas transmembrana: la glicoproteína G (G) de unión al receptor celular; la proteína de fusión (F), y la proteína pequeña hidrofóbica (SH). Debajo de esta membrana, la proteína de la matriz (M) forma una capa que encierra la nucleocápsida, formada por el ARN viral (ARNv) y 4 proteínas virales: la nucleoproteína (N), la fosfoproteína (P), la proteína M2-I/II y la polimerasa (L) (Figura 2).
El VRSH presenta un genoma compuesto por una sola molécula de ARN no segmentado, cadena simple de polaridad negativa, y de aproximadamente 15 kilobases (Kb) de longitud. Este genoma se dispone de forma helicoidal asociado a la nucleoproteína del virus formando una ribonucleoproteína resistente a las RNasas. El genoma del virus puede variar en función se su cepa. La cepa Long tiene un tamaño de 15.226 nucleótidos (nt), mientras que la cepa A presenta un tamaño de 15.222 nt y la cepa B de 15.225. Contiene 10 genes que codifican para un total de 11 proteínas debido a que el gen M2 presenta dos fases de lectura abiertas (ORF) accesibles a los ribosomas, que se traducen en las proteínas M2-I y M2-II. El genoma carece de la estructura CAP en el extremo 5’ y de la cola de poli-A en el extremo 3’. Presenta una región “leader” de 44 nucleótidos (nt) en el extremo 3’ del genoma que precede al gen NS1, En esta región se encuentra el promotor para la transcripción de los genes. En el extremo 5’ se encuentra la región “tráiler” de 155 nt (Figura 3).
Cada uno de los genes del VRSH presenta una secuencia altamente conservada de 9 nt denominada “Gene Start” (GS) en su extremo 3’ y una secuencia ligeramente conservada de 12 a 14 nt denominada “Gene End” (GE) en su extremo 5’. La secuencia GS dirige el inicio de la síntesis del mRNA de cada uno de los genes y la adición del CAP. Por otro lado, la secuencia GE actúa como secuencia señal de terminación de la transcripción y para la adición de la cola de poli-A al extremo 3’ del mRNA. Los últimos dos genes del VRSH, M2 y L se encuentran solapados 68 nt, en concreto la secuencia GS de la L se sitúa 68 nt por delante de la secuencia GE del gen M2.
Proteínas virales
- Proteínas no estructurales NS1 y NS2: Son dos proteínas de pequeño tamaño, 139 y 124 aminoácidos respectivamente, que no forman parte del virión maduro. Inhiben la inducción de interferón a/b (IFNa/b) y su señalización en las células infectadas. También inhiben la apoptosis de estas células, favoreciendo la supervivencia celular y la producción de virus. Aunque tienen actividad por separado, se ha demostrado que son más eficientes cuando actúan conjuntamente.
- Nucleoproteína (N): Formada por 391 aminoácidos, se une tanto al RNA genómico como al antigenómico del VRSH, formando una ribonucleoproteína helicoidal para evitar la degradación del RNA por las RNasas.
- Fosfoproteína (P): Tiene un tamaño de 241 aminoácidos y actúa como co-factor de la RNA polimerasa viral. Interacciona con la nucleoproteína y la proteína M2-I para formar la nucleocápsida del virus y favorece la unión de la nucleoproteína a los RNA virales de nueva síntesis.
- Proteína de la Matriz (M): Formada por 256 aminoácidos, se encuentra situada en la cara interna de la membrana viral. Juega un papel clave en coordinar el ensamblaje y empaquetamiento del virus en la membrana plasmática, promoviendo la interacción de las glicoproteínas virales de la envuelta y la nucleocápsida.
- Proteína pequeña hidrofóbica (SH): Es una glicoproteína transmembrana de tipo II de 64 aminoácidos de tamaño. Su función no se conoce con claridad, aunque se ha visto que está involucrada en prevenir la apoptosis de las células infectadas y puede actuar como viroporina, modificando la permeabilidad de la membrana.
- Glicoproteína de unión al receptor (G): Es una glicoproteína que puede encontrarse como proteína transmembrana de tipo II (G), o en forma soluble (Gs) que se secreta al exterior celular. La forma transmembrana se encuentra anclada a la envuelta de la partícula viral siendo la encargada de la unión entre el virión y la célula hospedadora a través del receptor celular de la fracktalkina (CX3CR1). La forma soluble constituye alrededor del 20% del total de la proteína G y podría actuar como señuelo para atrapar anticuerpos neutralizantes dirigidos contra la proteína G del VRSH y minimizar los efectos antivirales de la respuesta inmune humoral.
- Proteína de Fusión (F): Es una glicoproteína transmembrana de tipo I, de 574 aminoácidos de tamaño. Su función principal es la de fusionar la envuelta de la partícula viral con la membrana plasmática de la célula hospedadora. En estadios tardíos de la infección, la proteína F expresada en la superficie de las células infectadas puede fusionarse con células vecinas formando los sincitios multinucleares característicos de la infección por VRSH. La proteína F está considerada como la principal diana para el desarrollo de fármacos antivirales, y junto a la proteína G, antígeno diana de anticuerpos neutralizantes inducidos por la infección.
- Proteína M2-I o 22K: Codificada por el gen M2 a partir de la primera fase de lectura abierta, tiene un tamaño de 194 aminoácidos y actúa como un factor esencial de la transcripción evitando su terminación prematura. Forma homotetrámeros altamente estables que se unen al RNA viral y a la fosfoproteína del virus. También está involucrada en el ensamblaje de la partícula viral interaccionando con la M y la nucleocápsida.
- Proteína M2-II: Proteína no estructural de 90 aminoácidos que es codificada a partir de la segunda fase de lectura del gen M2. Es sintetizada a bajos niveles en las células infectadas y está involucrada en la regulación del cambio entre transcripción y replicación del RNA.
- RNA polimerasa RNA dependiente (L): Es la proteína de mayor tamaño del VRSH con 2165 aminoácidos. La conformación de la polimerasa depende de su interacción con la fosfoproteína viral con la cual forma el complejo de la RNA polimerasa para unirse a la proteína N y dirigir la síntesis del mRNA, del RNA de polaridad positiva, y del RNAv.
Ciclo de replicación
El contacto entre la partícula viral y la célula hospedadora sucede a través de la unión de la proteína G del virus con el receptor CX3CR1 de la fracktalkina en las células epiteliales pulmonares. Al mismo tiempo, la proteína F también favorece la unión de ambas membranas a través de la interacción con la nucleolina de la superficie celular. Durante esta unión, la proteína F, en su estado inicial de pre-fusión, sufre un cambio conformacional al interaccionar con los receptores de la membrana celular, pasando por varios intermediarios inestables hasta alcanzar el estado de post-fusión más estable. El resultado de este cambio conformacional es el acercamiento de la membrana viral y celular, con la consiguiente fusión de las membranas y la formación de un poro de fusión por el que la nucleocápsida viral pasa al citoplasma celular (Figura 4).
Una vez que penetra el genoma viral en el interior celular, la transcripción y replicación del virus suceden en el citoplasma de la célula. La transcripción se inicia en un único promotor en el extremo 3’ del genoma al que se une la polimerasa para iniciar la transcripción secuencial a través de un mecanismo “start-stop” dirigido por las secuencias GS y GE de cada uno de los genes. La polimerasa reconoce la secuencia GS e inicia la transcripción del gen hasta llegar a la secuencia GE donde para la transcripción y libera el transcrito. La polimerasa seguirá la transcripción uniéndose a la secuencia GS del siguiente gen. Sin embargo, durante este proceso, una parte de las moléculas de la polimerasa no iniciarán de nuevo la transcripción, produciéndose un gradiente en el que los genes más próximos al promotor serán transcritos con mayor frecuencia. En el caso de la transcripción del gen L, la polimerasa debe volver hacia atrás 68 nt hasta encontrar la secuencia GS del gen L ubicada en la región codificante del gen M2, por lo que se produce una atenuación adicional de su transcripción (Figura 4).
El cambio de la transcripción a la replicación del VRSH está mediado por los niveles de la proteína M2-II. Altos niveles de esta proteína inhiben la transcripción y aumentan los niveles de replicación. Una vez producidas las proteínas del virus, la replicación se inicia en el primer nt del extremo 3’ del genoma. La polimerasa ignora las señales GS y GE y produce un RNA intermediario complementario al RNA genómico de longitud completa y polaridad positiva, denominado antigenoma. Este RNA de polaridad positiva sirve como molde para que la polimerasa pueda generar las copias de RNAv genómico. Tanto los RNAs genómicos como antigenómicos se asocian a la proteína N a medida que se van sintetizando. Posteriormente, las moléculas de RNA genómico interaccionan con las proteínas L, P y M2-I del virus para formar la nucleocápsida viral.
Una vez sintetizado todo el material viral, se produce el ensamblaje de la partícula viral en los “lipid rafts” de la membrana plasmática celular. En estas regiones se ensamblan las glicoproteínas de superficie (G, F y SH) junto con la proteína M del virus, formando parches que excluyen a las glicoproteínas celulares. La proteína M forma una capa bajo la membrana plasmática coordinando el ensamblaje del resto de las proteínas virales. La proteína M, junto a los microtúbulos y la actina celular, promueve la migración de las nucleocápsidas formadas en el citoplasma hacia la membrana plasmática. Las diferentes interacciones entre la proteína M y las glicoproteínas de superficie promueven el empaquetamiento y liberación de la partícula viral al exterior celular, proceso durante el cual el virus adquiere la envuelta lipídica a partir de la membrana plasmática de la célula infectada (Figura 4).
Referencias
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