Poxviridae

Las partículas virales de Poxviridae (viriones) generalmente están envueltas (virión envuelto externo), aunque la forma intracelular madura del virus, que contiene una envoltura diferente, también es infecciosa. Varían en su forma dependiendo de la especie, pero generalmente tienen forma de ladrillo u ovalada. ^{[ 13 ]} El virión es excepcionalmente grande, su tamaño oscila entre 220-450 nm de largo, 140-260 nm de ancho y 140-260 nm de grosor, esto probablemente se deba a que los poxvirus codifican todas las proteínas vitalmente necesarias para su replicación y transcripción de ADN autosuficiente. ^{[ 13 ] [ 12 ]} En comparación, los rinovirus son 1/10 del tamaño de un virión típico de Poxviridae . ^{[ 14 ]} El genoma es un único segmento lineal de ADN de doble cadena. ^{[ 15 ]} En la membrana de la superficie externa tiene túbulos dispuestos aleatoriamente.

El análisis filogenético de 26 genomas diferentes de Chordopoxvirinae ha demostrado que la región central del genoma está conservada y contiene ~90 genes. ^{[ 16 ]} Los extremos, en cambio, no están conservados entre especies. De este grupo, Avipoxvirus es el más divergente. El siguiente más divergente es Molluscipoxvirus. Los géneros Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus y Yatapoxvirus se agrupan juntos: Capripoxvirus y Suipoxvirus comparten un ancestro común y son distintos del género Orthopoxvirus . Dentro del género Othopoxvirus , la cepa Brighton Red del virus de la viruela bovina, el virus de la ectromelia y el virus Mpox no se agrupan estrechamente con ningún otro miembro. El virus de la viruela y el virus de la viruela del camello forman un subgrupo. El virus Vaccinia está más estrechamente relacionado con CPV-GRI-90.

El contenido de GC de los genomas de los miembros de la familia difiere considerablemente. ^{[ 17 ]} Avipoxvirus, capripoxvirus, cervidpoxvirus, orthopoxvirus, suipoxvirus, yatapoxvirus y un género de Entomopox ( Betaentomopoxvirus ) junto con varios otros Entomopoxvirus no clasificados tienen un bajo contenido de G+C mientras que otros - Molluscipoxvirus, Orthopoxvirus, Parapoxvirus y algunos Chordopoxvirus no clasificados - tienen un contenido de G+C relativamente alto. Se desconocen las razones de estas diferencias.

Los extremos de sus genomas de ADN de doble cadena (dsDNA) están cerrados con una estructura en forma de horquilla rica en AT y con apareamiento de bases incompleto. Esta estructura puede existir en dos formas: invertida y complementaria. ^{[ 13 ]} El genoma de ADN varía de 130 a 230 kbp. ^{[ 13 ]}

El genoma codifica muchas proteínas importantes para la replicación viral. Para la vaccinia, estas son: una helicasa-primasa (gen viral, D5 ), una proteína de unión a ADN monocatenario (gen viral, I3 ), una proteína quinasa (gen viral, B1 ), una ADN polimerasa de 117 kDa (gen viral, E9 ), un factor de procesividad (gen viral, A20 ) y una uracilo ADN glicosilasa (gen viral, E4 ). ^{[ 13 ]} La ADN polimerasa de 117 kDa se encuentra en todos los poxvirus secuenciados hasta la fecha (~30 cepas). ^{[ 18 ]}

La replicación de los poxvirus es única, ya que la mayoría de los virus de ADN entran en el núcleo de las células huésped para comenzar la replicación viral, mientras que los poxvirus completan su ciclo de replicación completo dentro del citoplasma de las células huésped. ^{[ 13 ]}

La replicación del poxvirus implica varias etapas. ^{[ 19 ]} La replicación se puede dividir en fase temprana, intermedia y tardía. En primer lugar, el virus se une a los receptores de glicosaminoglicanos en la superficie de las células huésped y experimenta fusión de membrana. ^{[ 13 ]}

Los genes tempranos codifican las proteínas no estructurales, incluidas las proteínas necesarias para la replicación del genoma viral, y constituyen casi la mitad del genoma viral. ^{[ 13 ]} Estos genes son traducidos por la maquinaria de la célula huésped. ^{[ 12 ]} Los poxvirus también sintetizan enzimas de replicación de ADN y metabolismo de nucleótidos en la fase temprana de la replicación viral. ^{[ 18 ]} Estos genes tempranos son similares a los ARNm de las células huésped, y los poxvirus también sintetizan su propia caperuza 5'-metil-GTP (que es necesaria para la traducción del ARNm de la célula huésped en proteínas) y cola 3'-poliA. La caperuza 5'-metil es reconocida por el factor de iniciación eucariótico ( eIF4F ), y da como resultado el reclutamiento del complejo de la subunidad pequeña del ribosoma.

En la fase intermedia, se cree que el ADN se sintetiza mediante un mecanismo de círculo rodante , donde esencialmente puede generar múltiples copias del genoma del ADN en una secuencia de replicación continua. Los poxvirus forman "fábricas" virales , que están rodeadas por el retículo endoplasmático de la célula huésped , para protegerlas de ser detectadas por los sensores antivirales de la célula huésped. ^{[ 18 ]} Estas fábricas virales participan en la producción de genes intermedios y tardíos involucrados en la replicación y transcripción del ADN (también conocidos como genes postreplicativos). ^{[ 12 ]}

Las etapas intermedias y tardías se caracterizan por la interrupción de la traducción del huésped, mientras que los ribosomas del huésped son atacados de manera más significativa. ^{[ 12 ]} Una proteína viral conocida como 169 causa la acumulación de ribosomas del huésped y bloquea el inicio de la traducción de una amplia gama de ARNm, incluyendo la inhibición de sus propios ARNm virales tempranos (apoyados por sus proteínas de descapuchamiento, D9 y D10), lo que fuerza la producción de genes de etapa tardía. Curiosamente, también se ha demostrado que las proteínas de descapuchamiento D9 y D10 estimulan la traducción. ^{[ 12 ]} Al eliminar la caperuza 5' del ARNm, el virus reduce la acumulación de ARN bicatenario viral e inhibe la respuesta inmune.

A medida que las partículas virales se ensamblan, son envueltas por la membrana intracelular y liberadas. Durante el ensamblaje viral se forman dos tipos distintos de partículas virales infecciosas: viriones maduros intracelulares (IMV) y viriones envueltos extracelulares (EEV). Los IMV son antigénicamente distintos de los EEV, poseen una sola membrana, son más abundantes y se liberan de las células tras la lisis celular. Los EEV poseen una doble membrana, se liberan de las células huésped mediante fusión de membranas y varían en su composición de membrana y en las glicoproteínas de su superficie celular. ^{[ 13 ]}

La replicación del poxvirus es inusual para un virus con un genoma de ADN de doble cadena , porque ocurre en el citoplasma, ^{[ 20 ]} aunque esto es típico de otros virus de ADN grandes. ^{[ 21 ]} El poxvirus codifica su propia maquinaria para la transcripción del genoma, una ARN polimerasa dependiente de ADN, ^{[ 22 ]} lo que hace posible la replicación en el citoplasma. La mayoría de los virus de ADN de doble cadena requieren la ARN polimerasa dependiente de ADN de la célula huésped para realizar la transcripción. Estas polimerasas del huésped se encuentran en el núcleo , y por lo tanto la mayoría de los virus de ADN de doble cadena llevan a cabo parte de su ciclo de infección dentro del núcleo de la célula huésped.

La fase intermedia de replicación es crítica porque, en esta etapa, el virus afecta la función normal del huésped y la modifica de manera más óptima para sí mismo. Por ejemplo, el virus puede inhibir la apoptosis del huésped y bloquear el estado antiviral. También se ha demostrado que una proteína viral temprana, la cinasa B1, estimula la traducción de los ARNm virales postreplicativos mediante la fosforilación específica de las subunidades ribosómicas. ^{[ 12 ]}

La fecha de aparición de la viruela no está definida. Lo más probable es que evolucionara a partir de un virus de roedores entre 68.000 y 16.000 años atrás. ^{[ 30 ] [ 31 ]} El amplio rango de fechas se debe a los diferentes registros utilizados para calibrar el reloj molecular. Un clado correspondía a las cepas de variola major (la forma clínicamente más grave de viruela), que se propagaron desde Asia entre 400 y 1.600 años atrás. Un segundo clado incluía tanto a alastrim minor (una viruela fenotípicamente leve), descrita en los continentes americanos, como a aislados de África Occidental, que divergieron de una cepa ancestral entre 1.400 y 6.300 años antes del presente. Este clado se dividió aún más en dos subclados, al menos hace 800 años.

Una segunda estimación sitúa la separación de la viruela y el Taterapox hace entre 3000 y 4000 años. ^{[ 27 ]} Esto concuerda con la evidencia arqueológica e histórica sobre la aparición de la viruela como enfermedad humana, lo que sugiere un origen relativamente reciente. Sin embargo, si se asume que la tasa de mutación es similar a la de los herpesvirus, la fecha de divergencia entre la viruela y el Taterapox se ha estimado en 50 000 años. ^{[ 27 ]} Si bien esto coincide con las demás estimaciones publicadas, sugiere que la evidencia arqueológica e histórica es muy incompleta. Se necesitan mejores estimaciones de las tasas de mutación en estos virus.