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Estructura genética del virus H5N1

La estructura genética del H5N1 , un virus de influenza aviar altamente patógeno ([subtipo H5N1 del virus de influenza A]), se caracteriza por un genoma de ARN segmentado que co...

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La estructura genética del H5N1 , un virus de influenza aviar altamente patógeno ([subtipo H5N1 del virus de influenza A]), se caracteriza por un genoma de ARN segmentado que consta de ocho segmentos genéticos que codifican varias proteínas virales esenciales para la replicación, la adaptación al huésped y la evasión inmunológica.

Virus

El virus de la influenza A subtipo H5N1 (A/H5N1) es un subtipo del virus de la influenza A , que causa influenza (gripe), predominantemente en aves. Es enzoótico (se mantiene en la población) en muchas poblaciones de aves, y también panzoótico (afecta a animales de muchas especies en un área extensa). [1] El virus A/H5N1 también puede infectar a mamíferos (incluidos los humanos) que han estado expuestos a aves infectadas; en estos casos, los síntomas suelen ser graves o fatales. Todos los subtipos del virus de la influenza A comparten la misma estructura genética y son potencialmente capaces de intercambiar material genético por medio de reordenamiento [2] [3]

El virus A/H5N1 se excreta en la saliva, la mucosidad y las heces de las aves infectadas; otros animales infectados pueden excretar virus de la gripe aviar en las secreciones respiratorias y otros fluidos corporales (como la leche). [4] El virus puede propagarse rápidamente a través de las bandadas de aves de corral y entre las aves silvestres. [4] Se estima que se han sacrificado 500 millones de aves de granja en un esfuerzo por contener el virus. [2]

Los síntomas de la influenza A/H5N1 varían según la cepa del virus que causa la infección y la especie de ave o mamífero afectado. [5] [6] La clasificación como influenza aviar de baja patogenicidad (LPAI) o influenza aviar de alta patogenicidad (HPAI) se basa en la gravedad de los síntomas en los pollos domésticos y no predice la gravedad de los síntomas en otras especies. [7] Los pollos infectados con el virus LPAI A/H5N1 presentan síntomas leves o son asintomáticos , mientras que HPAI A/H5N1 causa graves dificultades respiratorias, una caída significativa en la producción de huevos y muerte súbita. [8]

En los mamíferos, incluidos los humanos, la influenza A/H5N1 (ya sea LPAI o HPAI) es poco frecuente. Los síntomas de la infección varían de leves a graves, incluyendo fiebre, diarrea y tos. [6] Se han notificado infecciones humanas por el virus A/H5N1 en 23 países desde 1997, que provocaron neumonía grave y muerte en aproximadamente el 50% de los casos. [9] Entre 2003 y noviembre de 2024, la Organización Mundial de la Salud ha registrado 948 casos confirmados de influenza H5N1, que provocaron 464 muertes. [10] La tasa de mortalidad real puede ser menor porque algunos casos con síntomas leves pueden no haber sido identificados como H5N1. [11]

El virus de la influenza A/H5N1 se identificó por primera vez en aves de granja en el sur de China en 1996. [12] Entre 1996 y 2018, el A/H5N1 coexistió en poblaciones de aves con otros subtipos del virus, pero desde entonces, el subtipo altamente patógeno HPAI A(H5N1) se ha convertido en la cepa dominante en las poblaciones de aves de todo el mundo. [13] Algunas cepas de A/H5N1 que son altamente patógenas para los pollos se han adaptado para causar síntomas leves en patos y gansos, [14] [7] y pueden propagarse rápidamente a través de la migración de las aves. [15] Las especies de mamíferos que se han registrado con infección por H5N1 incluyen vacas, focas, cabras y zorrillos. [16]

Debido a la alta letalidad y virulencia del virus HPAI A(H5N1), su presencia mundial, su reservorio hospedador cada vez más diverso y sus importantes mutaciones en curso, el virus H5N1 se considera la mayor amenaza pandémica del mundo . [17] Las aves de corral domésticas podrían estar protegidas de cepas específicas del virus mediante la vacunación. [18] En caso de un brote grave de gripe H5N1 entre humanos, las agencias de salud han preparado vacunas "candidatas" que pueden usarse para prevenir la infección y controlar el brote; sin embargo, podría llevar varios meses aumentar la producción en masa. [4] [19] [20]

Nomenclatura

Debido a la alta variabilidad del virus, la subtipificación no es suficiente para identificar de forma única una cepa del virus de la influenza A. Para describir de forma inequívoca un aislado específico del virus, los investigadores utilizan la nomenclatura del virus de la influenza [21] , que describe, entre otras cosas, el subtipo, el año y el lugar de recolección. Algunos ejemplos incluyen: [22]

  • A/Río de Janeiro/62434/2021 (H3N2) . [22]
    • La A inicial indica que el virus es un virus de influenza A.
    • Río de Janeiro indica el lugar de recolección. 62434 es un número de secuencia de laboratorio. 2021 (o simplemente 21 ) indica que la muestra se recolectó en 2021. No se menciona ninguna especie, por lo que, por defecto, la muestra se recolectó de un humano.
    • (H3N2) indica el subtipo del virus.
  • A/cerdo/Dakota del Sur/152B/2009 (H1N2) . [22]
    • En este ejemplo se muestra un campo adicional antes del lugar: swine . Esto indica que la muestra se obtuvo de un cerdo.
  • A/California/04/2009 A(H1N1)pdm09 . [22]

Debido al impacto de la influenza aviar en granjas avícolas económicamente importantes , en 1981 se ideó un sistema de clasificación que dividía las cepas del virus aviar en altamente patógenas (y por lo tanto potencialmente requiriendo medidas de control enérgicas) o poco patógenas. La prueba para esto se basa únicamente en el efecto sobre los pollos: una cepa de virus es influenza aviar altamente patógena (HPAI) si el 75% o más de los pollos mueren después de ser infectados deliberadamente con ella. La clasificación alternativa es influenza aviar de baja patogenicidad (LPAI). [23] Este sistema de clasificación se ha modificado desde entonces para tener en cuenta la estructura de la proteína hemaglutinina del virus. [24] Otras especies de aves, especialmente aves acuáticas, pueden infectarse con el virus HPAI sin experimentar síntomas graves y pueden propagar la infección a grandes distancias; los síntomas exactos dependen de la especie de ave y la cepa del virus. [23] La clasificación de una cepa de virus aviar como HPAI o LPAI no predice cuán grave podría ser la enfermedad si infecta a humanos u otros mamíferos. [23] [25]

Desde 2006, la Organización Mundial de Sanidad Animal exige que se notifiquen todas las detecciones de LPAI H5 y H7 debido a su potencial de mutar en cepas altamente patógenas. [26]

Estructura y genoma

Estructura del virus de la influenza A

Estructura

El virus de la influenza A tiene un genoma de ARN segmentado, monocatenario y de sentido negativo , encerrado en una envoltura lipídica. La partícula del virus (también llamada virión ) tiene un diámetro de entre 80 y 120 nanómetros, de modo que los viriones más pequeños adoptan una forma elíptica; los viriones más grandes tienen una forma filamentosa. [27]

Núcleo: el núcleo central del virión contiene el genoma viral de ARN, que está formado por ocho segmentos separados. [28] La nucleoproteína (NP) recubre el ARN viral para formar una ribonucleoproteína que asume una configuración helicoidal (espiral). Tres proteínas grandes (PB 1 , PB 2 y PA), que son responsables de la transcripción y replicación del ARN, están unidas a cada segmento de la RNP viral. [28] [29] [30]

Cápside - La proteína matriz M1 forma una capa entre la nucleoproteína y la envoltura, llamada cápside . [28] [29] [30]

Envoltura - La envoltura viral consiste en una bicapa lipídica derivada de la célula huésped. Dos proteínas virales; hemaglutinina (HA) y neuraminidasa (NA), se insertan en la envoltura y se exponen como espigas en la superficie del virión. Ambas proteínas son antigénicas ; el sistema inmunológico de un huésped puede reaccionar a ellas y producir anticuerpos en respuesta. La proteína M2 forma un canal iónico en la envoltura y es responsable de desenvolver el virión una vez que se ha unido a una célula huésped. [28] [29] [30]

Genoma

La siguiente tabla presenta un resumen conciso del genoma de la gripe y las principales funciones de las proteínas que codifica. Los segmentos se numeran convencionalmente del 1 al 8 en orden descendente de longitud. [31] [32] [33] [34]

Tres proteínas virales (PB1, PB2 y PA) se asocian para formar la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp), cuya función es transcribir y replicar el ARN viral.

Transcripción del ARN mensajero viral: el complejo RdRp transcribe los ARNm virales mediante un mecanismo llamado secuestro de la tapa . Consiste en el secuestro y la escisión de los pre-ARNm con tapa del huésped . El ARNm de la célula huésped se escinde cerca de la tapa para producir un cebador para la transcripción del ARNm viral de sentido positivo utilizando el ARN viral de sentido negativo como plantilla. [35] Luego, la célula huésped transporta el ARNm viral al citoplasma donde los ribosomas fabrican las proteínas virales. [31] [32] [33] [34]

Replicación del ARN viral - La replicación del genoma de la gripe implica dos pasos. En primer lugar, la RdRp transcribe el genoma viral de sentido negativo en un ARN complementario de sentido positivo (ARNc), luego los ARNc se utilizan como plantillas para transcribir nuevas copias de ARNv de sentido negativo. Estas se exportan desde el núcleo y se ensamblan cerca de la membrana celular para formar el núcleo de nuevos viriones. [31] [32] [33] [34]

Segmentos de genes que codifican la superficie

Todos los virus de influenza A tienen dos segmentos genéticos denominados HA y NA que codifican las proteínas antigénicas hemaglutina y neuraminidasa que se encuentran en la envoltura externa del virus.

JA

La HA codifica la hemaglutinina , que es una glicoproteína antigénica que se encuentra en la superficie de los virus de la gripe y es responsable de la unión del virus a la célula que está siendo infectada. La hemaglutinina forma picos en la superficie de los virus de la gripe que funcionan para unir los virus a las células . Esta unión es necesaria para la transferencia eficiente de los genes del virus de la gripe a las células, un proceso que puede ser bloqueado por anticuerpos que se unen a las proteínas de la hemaglutinina. Un factor genético que distingue entre los virus de la gripe humana y los virus de la gripe aviar es que la HA de la gripe aviar se une a los receptores de ácido siálico alfa 2-3 , mientras que la HA de la gripe humana se une a los receptores de ácido siálico alfa 2-6. [36]

N / A

La NA codifica la neuraminidasa , una enzima glucoproteínica antigénica que se encuentra en la superficie de los virus de la gripe . Ayuda a liberar la progenie de los virus de las células infectadas. Los medicamentos antivirales Tamiflu y Relenza actúan inhibiendo algunas cepas de la neuraminidasa . [37]

Matriz que codifica segmentos genéticos

METRO

M codifica las proteínas de la matriz (M1 y M2) que, junto con las dos proteínas de superficie ( hemaglutinina y neuraminidasa ), forman la cápside (capa protectora) del virus. Se codifica utilizando diferentes marcos de lectura del mismo segmento de ARN.

  • La proteína matriz M1 forma la cápside , que recubre las nucleoproteínas virales y sostiene la estructura de la envoltura viral. M1 también colabora con la función de la proteína NEP.
  • La proteína M2 forma un canal de protones en la envoltura viral que desprotege al virus, exponiendo así su contenido (los ocho segmentos de ARN) al citoplasma de la célula huésped. La proteína transmembrana M2 es un canal iónico necesario para una infección eficaz. [38]

Segmentos de genes que codifican nucleoproteínas.

notario público

NP codifica una proteína estructural que encapsida la cadena negativa del ARN viral . [39]

Nueva Zelanda

NS codifica dos proteínas no estructurales ( NS1 y proteína de exportación nuclear NEP, anteriormente llamada NS2).

  • NS1 contrarresta la respuesta inmune natural del huésped e inhibe la producción de interferón.
  • La NEP media la exportación de complejos de ribonucleoproteína (RNP) del virus de la influenza desde el núcleo al citoplasma, donde se ensamblan. [40]

Segmentos de genes que codifican la polimerasa

Pensilvania

PA codifica la proteína PA, que es un componente de la polimerasa viral .

PB1

PB1 codifica la proteína PB1 y la proteína PB1-F2.

  • La proteína PB1 es un componente de la polimerasa viral .
  • La proteína PB1-F2 está codificada por un marco de lectura abierto alternativo del segmento de ARN PB1

PB2

PB2 codifica la proteína PB2, que es un componente de la polimerasa viral .

Mutación

Los virus de la influenza tienen una tasa de mutación relativamente alta que es característica de los virus de ARN . [41] La segmentación del genoma del virus de la influenza A facilita la recombinación genética por reordenamiento de segmentos en huéspedes que se infectan con dos cepas diferentes de virus de la influenza al mismo tiempo. [42] [43] Con el reordenamiento entre cepas, una cepa aviar que no afecta a los humanos puede adquirir características de una cepa diferente que le permiten infectar y pasar entre humanos - un evento zoonótico . [44] Se cree que todos los virus de la influenza A que causan brotes o pandemias entre humanos desde la década de 1900 se originaron a partir de cepas que circulaban en aves acuáticas salvajes a través del reordenamiento con otras cepas de influenza. [45] [46] Es posible (aunque no seguro) que los cerdos puedan actuar como un huésped intermediario para el reordenamiento. [47]
El Sistema Mundial de Vigilancia y Respuesta a la Gripe (GISRS) es una red mundial de laboratorios que monitorean la propagación de la gripe con el objetivo de proporcionar a la Organización Mundial de la Salud información sobre el control de la gripe e informar sobre el desarrollo de vacunas. [48] La red GISRS analiza varios millones de muestras anualmente a través de una red de laboratorios en 127 países. [49] Además de los virus humanos, el GISRS también monitorea los virus de la gripe aviar, porcina y otros virus de la gripe potencialmente zoonótica .

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

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  • Ghedin E, Sengamalay NA, Shumway M, Zaborsky J, Feldblyum T, Subbu V, et al. (octubre de 2005). "La secuenciación a gran escala de la gripe humana revela la naturaleza dinámica de la evolución del genoma viral". Nature . 437 (7062): 1162–1166. Bibcode :2005Natur.437.1162G. doi : 10.1038/nature04239 . PMID  16208317.Presenta un resumen de lo que se ha descubierto en el Proyecto de Secuenciación del Genoma de la Influenza .
  • Hiromoto Y, Yamazaki Y, Fukushima T, Saito T, Lindstrom SE, Omoe K, et al. (mayo de 2000). "Caracterización evolutiva de los seis genes internos del virus de la influenza A humana H5N1". The Journal of General Virology . 81 (Pt 5): 1293–1303. doi :10.1099/0022-1317-81-5-1293 (inactivo el 1 de noviembre de 2024). PMID  10769072.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactive as of November 2024 (link)
  • "Informe sobre la gripe". InfluenzaReport.com .
  • Enlaces y descripciones de resúmenes y textos completos Esta bibliografía de publicaciones sobre influenza aviar fue compilada a través del esfuerzo cooperativo del Centro Nacional de Salud de Vida Silvestre del USGS y el Nodo de Información sobre Enfermedades de Vida Silvestre.
  • Búsqueda de publicaciones de investigación sobre H5N1: Entez PubMed
  • El "árbol de la vida" evolutivo del virus H5N1:
    • Aquí se muestra el árbol filogenético del segmento del gen de la hemaglutinina del virus de la influenza. Cambios de aminoácidos en tres linajes (ave, cerdo, humano) del segmento proteico de la hemaglutinina del virus de la influenza HA1.
    • Aquí está el árbol que muestra la evolución por reordenamiento del H5N1 de 1999 a 2004 que creó el genotipo Z en 2002.
    • Aquí está el árbol que muestra la evolución por deriva antigénica desde 2002 que creó docenas de variedades altamente patógenas del genotipo Z del virus de la gripe aviar H5N1, algunas de las cuales están cada vez más adaptadas a los mamíferos.
    • La OMS (PDF) contiene el último "árbol de la vida" evolutivo del virus H5N1 Artículo sobre las características antigénicas y genéticas de los virus H5N1 y de los virus candidatos a la vacuna contra el virus H5N1 desarrollados para su posible uso como vacunas prepandémicas publicado el 18 de agosto de 2006
  • Base de datos del genoma La página contiene enlaces a la secuencia completa del genoma del virus de la influenza A (A/Goose/Guangdong/1/96(H5N1)).
  • Base de datos de investigación sobre la influenza: base de datos de secuencias genómicas de la influenza e información relacionada.
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