Alfavirus

Alphavirus es un género de virus ARN , el único género en la familia Togaviridae . Los alfavirus pertenecen al grupo IV de la clasificación de virus de Baltimore , con ungenoma de ARN monocatenario de sentido positivo . ^[1] Hay 32 especies de alfavirus, que infectan a varios vertebrados como humanos, roedores, peces, aves y mamíferos más grandes como caballos, así como invertebrados . ^[1] Los alfavirus que pueden infectar tanto a vertebrados como a artrópodos se denominan alfavirus de doble huésped, mientras que los alfavirus específicos de insectos, como el virus Eilat y el virus Yada yada, están restringidos a su vector artrópodo competente. ^{[2 ]} La transmisión entre especies y sus huéspedes vertebrados (incluido el humano) ocurre principalmente a través de mosquitos, lo que convierte a los alfavirus en un miembro de la colección de arbovirus o virus transmitidos por artrópodos . ^[1] Las partículas del alfavirus están envueltas, tienen un diámetro de 70 nm, tienden a ser esféricas (aunque ligeramente pleomórficas ) y tienen una nucleocápside isométrica de 40 nm . ^[3]

Los alfavirus son virus pequeños, esféricos y envueltos con un genoma de una sola hebra de ARN de sentido positivo. La longitud total del genoma varía entre 11.000 y 12.000 nucleótidos, y tiene una tapa 5' y una cola poli-A 3' . Los cuatro genes de proteínas no estructurales están codificados en los dos tercios 5' del genoma, mientras que las tres proteínas estructurales se traducen a partir de un ARNm subgenómico colineal con el tercio 3' del genoma.

Existen dos marcos de lectura abiertos (ORF) en el genoma, el no estructural y el estructural. El primero es no estructural y codifica proteínas (nsP1–nsP4) necesarias para la transcripción y replicación del ARN viral. El segundo codifica tres proteínas estructurales : la proteína central de la nucleocápside C y las proteínas de la envoltura P62 y E1, que se asocian como un heterodímero . Las glicoproteínas de superficie ancladas a la membrana viral son responsables del reconocimiento del receptor y la entrada a las células diana a través de la fusión de membranas .

La maduración proteolítica de P62 en E2 y E3 provoca un cambio en la superficie viral. Juntos, los "picos" de glicoproteína E1, E2 y, a veces, E3, forman un dímero E1/E2 o un trímero E1/E2/E3, donde E2 se extiende desde el centro hasta los vértices, E1 llena el espacio entre los vértices y E3, si está presente, está en el extremo distal del pico. ^[4] Tras la exposición del virus a la acidez del endosoma , E1 se disocia de E2 para formar un homotrímero E1 , que es necesario para el paso de fusión para unir las membranas celular y viral . La glicoproteína alfaviral E1 es una proteína de fusión viral de clase II, que es estructuralmente diferente de las proteínas de fusión de clase I que se encuentran en el virus de la gripe y el VIH. La estructura del virus del bosque Semliki reveló una estructura similar a la de la glicoproteína E flaviviral, con tres dominios estructurales en la misma disposición de secuencia primaria . ^[5] La glicoproteína E2 funciona para interactuar con la nucleocápside a través de su dominio citoplasmático , mientras que su ectodominio es responsable de la unión a un receptor celular . La mayoría de los alfavirus pierden la proteína periférica E3, pero en los virus Semliki permanece asociada a la superficie viral.

Cuatro proteínas no estructurales (nsP1–4) que se producen como una única poliproteína constituyen la maquinaria de replicación del virus. ^[6] El procesamiento de la poliproteína se produce de una manera muy regulada, y la escisión en la unión P2/3 influye en el uso de la plantilla de ARN durante la replicación del genoma. Este sitio está ubicado en la base de una hendidura estrecha y no es fácilmente accesible. Antes de la escisión, nsP3 crea una estructura de anillo que rodea a nsP2. Estas dos proteínas tienen una interfaz extensa.

Las mutaciones en nsP2 que producen virus no citopáticos o fenotipos sensibles a la temperatura se agrupan en la región de interfase P2/P3. Las mutaciones P3 opuestas a la ubicación de las mutaciones no citopáticas de nsP2 impiden la escisión eficiente de P2/3. Esto, a su vez, afecta la infectividad del ARN y altera los niveles de producción de ARN viral.

El virus tiene un diámetro de 60-70 nanómetros . Está envuelto, es esférico y tiene un genoma de ARN de cadena positiva de ~12 kilobases. El genoma codifica dos poliproteínas. La primera poliproteína consta de cuatro unidades no estructurales: en orden desde el extremo N al C: nsP1, nsP2, nsP3 y nsP4. La segunda es una poliproteína estructural compuesta por cinco unidades de expresión: desde el extremo N al C: cápside, E3, E2, 6K y E1. Un ARN de cadena positiva subgenómico (el ARN 26S) se replica a partir de un ARN intermedio de cadena negativa. Esto sirve como plantilla para la síntesis de proteínas estructurales virales. La mayoría de los alfavirus tienen dominios conservados involucrados en la regulación de la síntesis de ARN viral.

La nucleocápside, de 40 nanómetros de diámetro, contiene 240 copias de la proteína de la cápside y tiene una simetría icosaédrica T = 4. Las glicoproteínas virales E1 y E2 están incrustadas en la bicapa lipídica. Las moléculas individuales de E1 y E2 se asocian para formar heterodímeros. Los heterodímeros E1-E2 forman contactos uno a uno entre la proteína E2 y los monómeros de la nucleocápside. Las proteínas E1 y E2 median el contacto entre el virus y la célula huésped.

Se han identificado varios receptores, entre ellos, la prohibitina , la fosfatidilserina , los glicosaminoglicanos y la subunidad β de la ATP sintasa (se necesita referencia).

La replicación se produce dentro del citoplasma, concretamente en zonas denominadas "esférulas", separadas del resto por invaginaciones de la membrana plasmática. Cada complejo ocupa una de estas zonas de unos 50 nm de diámetro interior. ^[7]

Los viriones maduran al atravesar la membrana plasmática, donde se asimilan las glucoproteínas de superficie codificadas por el virus, E2 y E1. Estas dos glucoproteínas son el objetivo de numerosas reacciones y pruebas serológicas, incluidas la neutralización y la inhibición de la hemaglutinación. Los alfavirus muestran diversos grados de reactividad cruzada antigénica en estas reacciones y esto forma la base de los siete complejos antigénicos, 32 especies y muchos subtipos y variedades. La proteína E2 es el sitio de la mayoría de los epítopos neutralizantes, mientras que la proteína E1 contiene epítopos más conservados y reactivos de forma cruzada.

Un estudio de este taxón sugiere que este grupo de virus tuvo un origen marino (específicamente en el Océano Austral) y que posteriormente se propagaron tanto al Viejo como al Nuevo Mundo. ^[8]

Hay tres subgrupos en este género: el subgrupo del virus del bosque Semliki (virus del bosque Semliki, O'nyong-nyong y del río Ross); el subgrupo del virus de la encefalitis equina del este (virus de la encefalitis equina del este y de la encefalitis equina venezolana) y el subgrupo del virus Sindbis. ^[9] El virus Sindbis, geográficamente restringido al Viejo Mundo, está más estrechamente relacionado con el subgrupo de la encefalitis equina del este, que son virus del Nuevo Mundo, que con el subgrupo del virus del bosque Semliki que también se encuentra en el Viejo Mundo.

Las siguientes especies están asignadas al género: ^[10]

Los siete complejos son:

Complejo de virus del bosque de Barmah

Virus del bosque de Barmah

Complejo de encefalitis equina del este

Virus de la encefalitis equina del este (siete tipos antigénicos)

Complejo viral de Middelburg

Virus de Middelburg

Complejo del virus Ndumu

Virus Ndumu

Complejo de virus del bosque Semliki

Virus Bebaru

Virus chikungunya

Virus Getah

Virus Mayaro

Subtipo: Virus Una

Virus O'nyong'nyong

Subtipo: Virus Igbo-Ora

Virus del río Ross

Subtipo: Virus Sagiyama

Virus del bosque de Semliki

Subtipo: virus Me Tri

Complejo encefalitis equina venezolana

Virus Cabassou

Virus de los Everglades

Virus del Mosso das Pedras

Virus del mucambo

Virus Paramana

Virus Pixuna

Virus del Río Negro

Virus de la trocara

Subtipo: Virus del puente Bijou

Virus de la encefalitis equina venezolana

Complejo de encefalitis equina occidental

Virus del aura

Virus Babanki

Virus Kyzylagach

Virus Sindbis

Virus de Ockelbo

Virus Whataroa

Recombinantes dentro de este complejo

Virus de Buggy Creek

Virus de Fort Morgan

Virus J de las Tierras Altas

Virus de la encefalitis equina occidental

Sin clasificar

Virus de Eilat

Alfavirus Mwinilunga

Alfavirus de los salmónidos

Virus del elefante marino del sur

Virus del tonato

Virus de la caaingua ^[11]

El virus del bosque de Barmah está relacionado con el virus del bosque de Semliki. El virus de Middelburg, aunque clasificado como un complejo separado, puede ser miembro del grupo de virus del bosque de Semliki.

Parece probable que el género haya evolucionado en el Viejo Mundo a partir de un virus vegetal transmitido por insectos. ^[12]

El virus Sindbis puede haberse originado en América del Sur. ^[13] Los virus de la encefalitis equina y el virus Sindbis están relacionados.

Los virus del Viejo Mundo y del Nuevo Mundo parecen haber divergido hace entre 2000 y 3000 años. ^[14] La divergencia entre el virus de la encefalitis equina venezolana y el virus equino oriental parece haber ocurrido hace unos 1400 años. ^[15]

El clado que infecta a los peces parece ser basal con respecto a las otras especies.

El virus del elefante marino del sur parece estar relacionado con el clado Sinbis.

Existen muchos alfavirus distribuidos por todo el mundo con capacidad para causar enfermedades humanas. La artritis infecciosa , la encefalitis , las erupciones cutáneas y la fiebre son los síntomas más comúnmente observados. Los mamíferos más grandes, como los humanos y los caballos, suelen ser huéspedes finales o desempeñan un papel menor en la transmisión viral; sin embargo, en el caso de la encefalitis equina venezolana, el virus se amplifica principalmente en los caballos. En la mayoría de los demás casos, el virus se mantiene en la naturaleza en mosquitos, roedores y aves.

Las infecciones por alfavirus terrestres se transmiten a través de insectos vectores como los mosquitos. Una vez que un mosquito infectado pica a un ser humano, el virus puede ingresar al torrente sanguíneo y causar viremia . El alfavirus también puede ingresar al sistema nervioso central , donde puede crecer y multiplicarse dentro de las neuronas. Esto puede provocar encefalitis , que puede ser mortal.

Cuando una persona se infecta con este virus en particular, su sistema inmunológico puede desempeñar un papel en la eliminación de las partículas virales. Los alfavirus pueden provocar la producción de interferones . Los anticuerpos y las células T también están involucrados. Los anticuerpos neutralizantes también desempeñan un papel importante para prevenir una mayor infección y propagación.

El diagnóstico se basa en muestras clínicas de las que se puede aislar e identificar fácilmente el virus. Actualmente no existen vacunas contra el alfavirus. El control de vectores con repelentes, ropa protectora, destrucción de los criaderos y fumigación son las medidas preventivas de elección. ^{[ cita requerida ]}

Los alfavirus son de interés para los investigadores de la terapia génica , en particular el virus del río Ross, el virus Sindbis , el virus del bosque Semliki y el virus de la encefalitis equina venezolana se han utilizado para desarrollar vectores virales para la administración de genes. De particular interés son los virus quiméricos que pueden formarse con envolturas alfavirales y cápsides retrovirales. Estas quimeras se denominan virus pseudotipados. Los pseudotipos de envoltura alfaviral de retrovirus o lentivirus son capaces de integrar los genes que llevan en la amplia gama de células huésped potenciales que son reconocidas e infectadas por las proteínas de envoltura alfaviral E2 y E1. La integración estable de los genes virales está mediada por los interiores retrovirales de estos vectores.

Existen limitaciones en el uso de alfavirus en el campo de la terapia génica debido a su falta de focalización; sin embargo, a través de la introducción de dominios de anticuerpos variables en un bucle no conservado en la estructura de E2, se han identificado poblaciones específicas de células. Además, el uso de alfavirus completos para la terapia génica tiene una eficacia limitada, tanto porque varias proteínas alfavirales internas están involucradas en la inducción de la apoptosis tras la infección como porque la cápside alfaviral media solo la introducción transitoria de ARNm en las células huésped. Ninguna de estas limitaciones se extiende a los pseudotipos de envoltura alfaviral de retrovirus o lentivirus. Sin embargo, la expresión de envolturas del virus Sindbis puede conducir a la apoptosis, y su introducción en las células huésped tras la infección por retrovirus pseudotipados de envoltura del virus Sindbis también puede conducir a la muerte celular. La toxicidad de las envolturas virales Sindbis puede ser la causa de los títulos de producción muy bajos obtenidos a partir de células empaquetadoras construidas para producir pseudotipos Sindbis.

Otra rama de la investigación que involucra a los alfavirus es la vacunación. Los alfavirus pueden ser diseñados para crear vectores replicones que inducen de manera eficiente respuestas inmunitarias humorales y de células T. En estos contextos, los replicones han sido denominados ARN autoamplificados . ^[16] Los replicones carecen de la capacidad de transmitirse a nuevas células ya que carecen de las secuencias que codifican proteínas estructurales, que son reemplazadas por un gen de interés como un antígeno para la generación de inmunidad contra una enfermedad. Por lo tanto, podrían usarse para vacunar contra antígenos virales, bacterianos, protozoarios y tumorales.

Inicialmente, la familia Togaviridae incluía lo que ahora se llama Flavivirus , dentro del género Alphavirus . Los flavivirus se formaron en su propia familia cuando se notaron suficientes diferencias con los alfavirus debido al desarrollo de la secuenciación. ^[17] El virus de la rubéola anteriormente se incluía en la familia Togaviridae en su propio género Rubivirus , pero ahora se clasifica en su propia familia Matonaviridae . ^[18] Alphavirus es ahora el único género de la familia.

• 1930 – Se aísla por primera vez el virus de la encefalitis equina occidental en los Estados Unidos (el primer alfavirus jamás aislado)
• 1933 – Se aísla por primera vez el virus de la encefalitis equina del este en Estados Unidos.
• 1938 – Se aísla la encefalitis equina venezolana .
• 1941 – Se produce una epidemia de encefalitis equina occidental en Estados Unidos. Afecta a 300.000 caballos y 3.336 seres humanos.
• 1941 – Norman Gregg detecta una gran cantidad de niños con cataratas tras un brote de rubéola. Este y otros defectos se clasifican entonces bajo el nombre de síndrome de rubéola congénita .
• 1942 – Se aísla el virus del bosque Semliki en Buliyama, condado de Bwamba, Uganda .
• 1952 – Se aísla el virus Sindbis en el distrito sanitario de Sindbis, 64 km al norte de El Cairo, Egipto .
• 1959 – Se aísla el virus del río Ross de los mosquitos Aedes vigilax (ahora conocidos como Ochlerotatus vigilax ) ^[19] que quedaron atrapados en el río Ross en Australia.
• 1963 – Doherty y sus colegas aíslan el virus del río Ross, que causa poliartritis epidémica (observada principalmente en Australia). ^[20]
• 1971 – Se observa la última epidemia de encefalitis equina venezolana en caballos del sur de Texas . ^[21]
• 1986 – Se identifica al virus del bosque Barmah como causante de enfermedades humanas en Australia. ^[22]
• 2001 – Los científicos resolvieron la estructura cristalina de la capa de glicoproteína del virus del bosque Semliki .
• 2005-2006 – Gran epidemia del virus chikungunya en la isla de La Reunión y las islas circundantes en el océano Índico ^[23]
• 2006 – Importante epidemia del virus chikungunya en la India, con más de 1,5 millones de casos notificados ^[24]

• Infección por alfavirus

• Informe del ICTV sobre Togaviridae
• Viralzone: Alfavirus
• Base de datos y recursos de análisis de virus y patógenos (ViPR): Togaviridae