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Proteína viral

Diagrama de cómo se puede construir una cápside viral utilizando múltiples copias de solo dos moléculas de proteína. El término proteína viral se refiere tanto a los productos d...

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Diagrama de cómo se puede construir una cápside viral utilizando múltiples copias de solo dos moléculas de proteína.

El término proteína viral se refiere tanto a los productos del genoma de un virus como a las proteínas del huésped incorporadas a la partícula viral. Las proteínas virales se agrupan según sus funciones, y los grupos de proteínas virales incluyen proteínas estructurales , proteínas no estructurales , proteínas reguladoras y proteínas accesorias. [ 1 ] Los virus no son seres vivos y no tienen los medios para reproducirse por sí mismos, sino que dependen de la maquinaria de su célula huésped para ello. Por lo tanto, los virus no codifican la mayoría de las proteínas necesarias para su replicación y la traducción de su ARNm en proteínas virales, sino que utilizan proteínas codificadas por la célula huésped para este propósito. [ 2 ]

Proteínas estructurales virales

La mayoría de las proteínas estructurales virales son componentes de la cápside y la envoltura del virus.

Cápside

El material genético de un virus se almacena dentro de una estructura proteica viral llamada cápside. La cápside actúa como un "escudo" que protege los ácidos nucleicos virales de la degradación por enzimas del huésped u otros tipos de pesticidas o agentes patógenos. También sirve para unir el virión a su huésped y permitirle penetrar la membrana celular. La cápside está compuesta por múltiples copias de una misma proteína viral o por varias proteínas virales diferentes, y cada una de estas proteínas está codificada por un gen del genoma viral . La estructura de la cápside permite al virus utilizar un número reducido de genes virales para formar una cápside de gran tamaño. [ 3 ]

Varios protómeros , subunidades proteicas oligoméricas (virales), se combinan para formar capsómeros , y estos se unen para formar la cápside. [ 1 ] Los capsómeros pueden organizarse en una cápside icosaédrica , helicoidal o compleja, pero en muchos virus, como el virus del herpes simple, se ensambla una cápside icosaédrica. [ 2 ] Tres unidades proteicas virales asimétricas y no idénticas componen cada una de las veinte caras triangulares idénticas de la cápside icosaédrica. [ 2 ]

Envoltura viral

La cápside de algunos virus está encerrada en una membrana llamada envoltura viral. En la mayoría de los casos, la envoltura viral se obtiene de la membrana plasmática de la célula huésped cuando el virus abandona dicha célula mediante un proceso llamado gemación. [ 4 ] La envoltura viral está compuesta por una bicapa lipídica incrustada con proteínas virales, incluidas las glicoproteínas virales . [ 1 ] Estas glicoproteínas virales se unen a receptores y correceptores específicos en la membrana de las células huésped, lo que permite que los virus se adhieran a sus células diana. [ 1 ] Algunas de estas glicoproteínas incluyen:

Las glicoproteínas virales desempeñan un papel fundamental en la fusión virus-célula. La fusión virus-célula se inicia cuando las glicoproteínas virales se unen a los receptores celulares. [ 5 ]

Proteínas de fusión de membrana viral

La fusión de la envoltura viral con la membrana celular requiere una alta energía para producirse. Las proteínas de fusión de la membrana viral actúan como catalizadores para superar esta barrera energética . [ 6 ] Tras la unión de la glicoproteína viral a los receptores celulares , las proteínas de fusión de la membrana viral experimentan un cambio en su conformación estructural. [ 6 ] Este cambio conformacional facilita la desestabilización y fusión de la envoltura viral con la membrana celular al permitir que los bucles de fusión (FL) o los péptidos de fusión hidrofóbicos (FP) de la envoltura viral interactúen con la membrana celular. [ 6 ] La mayoría de las proteínas de fusión de la membrana viral terminan en una conformación en horquilla después de la fusión, en la que los FL/FP y el dominio transmembrana se encuentran en el mismo lado de la proteína. [ 6 ]

Las glicoproteínas virales y sus estructuras tridimensionales, antes y después de la fusión, han permitido descubrir una amplia gama de conformaciones estructurales. [ 6 ] Las proteínas de fusión de membrana virales se han agrupado en cuatro clases diferentes, y cada clase se identifica por conformaciones estructurales características:

  • Clase I: La conformación posterior a la fusión presenta una estructura central de hélice enrollada distintiva, compuesta por un trímero característico de horquillas α-helicoidales. Un ejemplo de proteína de fusión viral de Clase I es la glicoproteína gp41 del VIH. [ 6 ]
  • Clase II: La proteína carece de la estructura central de hélice enrollada. Contiene una estructura característica de ectodominio de lámina β alargada que se repliega para formar un trímero de horquillas. Ejemplos de proteínas de fusión virales de clase II incluyen la proteína E del virus del dengue y la proteína E del virus del Nilo Occidental. [ 5 ] [ 6 ]
  • Clase III: La conformación estructural es una combinación de características de las proteínas de fusión de membrana viral de Clase I y Clase II. Un ejemplo de proteína de fusión viral de Clase III es la glicoproteína G del virus de la rabia. [ 6 ]
  • Clase IV: Las proteínas de fusión viral de clase IV son proteínas transmembrana pequeñas asociadas a la fusión (FAST). No forman trímeros de horquillas ni estructuras de horquilla por sí mismas, y son las proteínas de fusión viral más pequeñas conocidas. Las proteínas FAST están codificadas por miembros de la familia de virus no envueltos Reoviridae . [ 6 ]

Proteínas virales no estructurales

Las proteínas virales no estructurales son proteínas codificadas por el genoma del virus y se expresan en las células infectadas. [ 1 ] Sin embargo, estas proteínas no se ensamblan en el virión. [ 1 ] Durante la replicación de los virus, algunas proteínas virales no estructurales desempeñan funciones importantes que afectan el proceso de replicación en sí. [ 1 ] De manera similar, durante el ensamblaje de los virus, algunas de estas proteínas también desempeñan funciones importantes que afectan el proceso de ensamblaje. [ 1 ] Algunas de estas funciones de las proteínas virales no estructurales son la formación del replicón, la inmunomodulación y la transactivación de los genes que codifican las proteínas estructurales virales. [ 1 ]

Formación de replicón

Las proteínas virales no estructurales interactúan con las proteínas de la célula huésped para formar el replicón, también conocido como complejo de replicación. [ 1 ] En el virus de la hepatitis C , las proteínas virales no estructurales interactúan con la proteína de transporte de membrana de vesículas celulares , hVAP-33 , para ensamblar el replicón. [ 1 ] La proteína viral no estructural 4b ( NS4B ) altera la membrana de la célula huésped e inicia el proceso de formación del complejo de replicación. [ 1 ] [ 7 ] Otras proteínas virales no estructurales, como NS5A , NS5B y NS3 , también se reclutan al complejo, y NS4B interactúa con ellas y se une al ARN viral . [ 1 ] [ 7 ]

Inmunomodulación

La respuesta inmune de un huésped a una célula infectada puede ajustarse mediante las propiedades inmunomoduladoras de las proteínas virales no estructurales. [ 1 ] Muchas especies de virus de ADN grandes codifican proteínas que subvierten la respuesta inmune del huésped, permitiendo la proliferación del virus. [ 8 ] Dichas proteínas tienen potencial para desarrollar nuevos tratamientos biofarmacéuticos para enfermedades inflamatorias en humanos, ya que se ha demostrado que subvierten los mediadores inmunes inflamatorios . [ 9 ] La proteína viral no estructural NS1 en el virus del Nilo Occidental previene la activación del complemento mediante su unión a una proteína de control del complemento, el factor H. [ 1 ] Como resultado, se reduce el reconocimiento del complemento por las células infectadas y estas permanecen intactas por el sistema inmunitario del huésped. [ 1 ] [ 10 ]

Proteínas reguladoras y accesorias virales

Las proteínas reguladoras y accesorias virales tienen múltiples funciones. Estas proteínas controlan e influyen en la expresión de genes virales en el genoma viral, incluyendo las tasas de transcripción de genes estructurales virales. [ 1 ] Las proteínas reguladoras y accesorias virales también influyen y regulan las funciones celulares de la célula huésped, como la regulación de genes y la apoptosis. [ 1 ]

En los virus de ADN y los retrovirus, las proteínas reguladoras virales pueden mejorar la transcripción de genes virales; asimismo, estas proteínas también pueden mejorar la transcripción de genes celulares del huésped. [ 11 ]

Las proteínas accesorias virales, también conocidas como proteínas auxiliares, están codificadas por el genoma de los retrovirus. [ 12 ] La mayoría de las proteínas accesorias virales solo realizan sus funciones en tipos específicos de células. [ 12 ] Además, no influyen mucho en la replicación del virus. [ 12 ] Sin embargo, en algunos casos, el mantenimiento de la replicación de los virus requiere la ayuda (y función) de las proteínas accesorias virales. [ 12 ]

Proteínas retrovirales endógenas

La sincitina es una proteína retroviral endógena que se ha endogenizado en el genoma de los mamíferos para permitir la fusión de membranas en la morfogénesis placentaria. [ 13 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Vladimir N. Uversky; Sonia Longhi (2011). Virus flexibles . Wiley. pág.  4. ISBN 978-1-118-13554-9.
  2. 1 2 3 Joan L. Slonczewski; John W. Foster (2013). Microbiología: Una ciencia en evolución. Tercera edición . WW Norton & Company. págs. 192–195 . ISBN  978-0-393-12367-8.
  3. ↑ Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James (1 de enero de 2000). Biología celular molecular: virus: estructura, función y usos . Archivado del original el 10 de junio de 2015. Consultado el 9 de abril de 2016 .
  4. ↑ Pornillos, Owen; Garrus, Jennifer E; Sundquist, Wesley I (1 de diciembre de 2002). "Mecanismos de gemación de virus de ARN envueltos". Trends in Cell Biology . 12 (12): 569– 579. doi : 10.1016/S0962-8924(02)02402-9 . PMID 12495845 . 
  5. 1 2 White, Judith M.; Delos, Sue E.; Brecher, Matthew; Schornberg, Kathryn (2008-01-01). "Estructuras y mecanismos de las proteínas de fusión de membrana virales" . Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 43 (3): 189– 219. doi : 10.1080/10409230802058320 . ISSN 1040-9238 . PMC 2649671. PMID 18568847 .   
  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Podbilewicz, Benjamin (2014). "Mecanismos de fusión de virus y células". Annual Review of Cell and Developmental Biology . 30 (1): 111– 139. doi : 10.1146/annurev-cellbio-101512-122422 . PMID 25000995 . 
  7. 1 2 Gouttenoire, Jérôme; Penin, François; Moradpour, Darius (2010-03-01). "Proteína no estructural 4B del virus de la hepatitis C: un viaje a territorio inexplorado". Reviews in Medical Virology . 20 (2): 117– 129. doi : 10.1002/rmv.640 . ISSN 1099-1654 . PMID 20069613 . S2CID 38778113 .   
  8. ↑ Engel, P; Angulo, A (2012). «Proteínas inmunomoduladoras virales: usurpando genes del huésped como estrategia de supervivencia». Self and Nonself . Advances in Experimental Medicine and Biology. Vol. 738. pp. 256–278 . doi : 10.1007/978-1-4614-1680-7_15 . ISBN   978-1-4614-1679-1. PMID 22399384 . 
  9. ↑ Lucas, A; McFadden, G (2004). "Proteínas virales inmunomoduladoras secretadas como nuevos biofármacos" . J Immunol . 173 (8): 4765–74 . doi : 10.4049/jimmunol.173.8.4765 . PMID 15470015 . 
  10. ↑ Chung, Kyung Min; Liszewski, M. Kathryn; Nybakken, Grant; Davis, Alan E.; Townsend, R. Reid; Fremont, Daved H.; Atkinson, John P.; Diamond, Michael S. (2006-12-12). "La proteína no estructural NS1 del virus del Nilo Occidental inhibe la activación del complemento al unirse a la proteína reguladora factor H" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 103 (50): 19111– 19116. doi : 10.1073/pnas.0605668103 . ISSN 0027-8424 . PMC 1664712. PMID 17132743 .   
  11. ↑ Flint, Jane; Shenk, Thomas (1997). "Proteínas transactivadoras virales". Annual Review of Genetics . 31 (1): 177– 212. doi : 10.1146/annurev.genet.31.1.177 . PMID 9442894 . 
  12. 1 2 3 4 Coffin, John M.; Hughes, Stephen H.; Varmus, Harold E. (1997-01-01). Retrovirus: Proteínas accesorias y ensamblaje . Cold Spring Harbor Laboratory Press . Recuperado el 13 de abril de 2016 .
  13. ↑ Mi S, Lee X, Li X, Veldman GM, Finnerty H, Racie L, LaVallie E, Tang XY, Edouard P, Howes S, Keith JC Jr, McCoy JM (2000). "La sincitina es una proteína de envoltura retroviral cautiva involucrada en la morfogénesis placentaria humana". Nature . 403 (6771): 785– 9. Bibcode : 2000Natur.403..785M . doi : 10.1038/35001608 . PMID 10693809 . S2CID 4367889 .  
  • Lista de todas las proteínas virales conocidas en UniProtKB
  • VirusMint