Desenredar la replicación del virus de la hepatitis C del genoma a la función

Desenredar la replicación del virus de la hepatitis C del genoma a la función

Brett D. Lindenbach 1 y Charles M. Rice 1

Desde el descubrimiento del virus de la hepatitis C hace más de 15 años, los científicos han corrido para desarrollar diagnósticos, estudiar el virus y encontrar nuevas terapias. Sin embargo, prácticamente todos los intentos de diseccionar a este patógeno se han enfrentado con obstáculos que impidieron el progreso. Su replicación estaba restringida a humanos o chimpancés infectados experimentalmente, y el crecimiento eficiente del virus en cultivo celular fracasó hasta hace muy poco. Sin embargo, se han realizado progresos muy duros y la primera oleada de fármacos antivirales está entrando en ensayos clínicos.

A mediados de la década de 1970, se observó que el suministro mundial de sangre estaba contaminada con un agente no identificado causando post-transfusión no A, no-B hepatitis 1. Sin embargo, no fue hasta 1989 que las primeras secuencias de virus de la hepatitis C (HCV) se informaron 2. La dificultad en la identificación del virus y en la detección de ARN viral y los antígenos en los tejidos infectados dejó la impresión de que el VHC replicado mal in vivo. Esto no es así. Crónicamente pacientes infectados tienen cargas virales que típicamente van desde 10 3 -10 7 genomas por ml de suero. Modelado matemático de la dinámica viral durante el tratamiento con interferón- (IFN) indica que los viriones de HCV a su vez más rápidamente (con una vida media de aproximadamente 3 h), y hasta aproximadamente 10 12 virus se producen por día en una persona infectada 3. Esto es aproximadamente 100 veces mayor que la tasa reportada para el VIH.

Cargas virales altas se observaron durante las primeras semanas de la infección por VHC, pero los procesos inflamatorios que conducen a la lesión hepática se retrasan, por lo general se produce después de 2-3 meses 4. Los receptores de trasplante de hígado generalmente tienen resultados favorables a corto plazo a pesar de la reinfección eficiente del aloinjerto y altos niveles de viremia debido a la inmunosupresión. Estas observaciones han llevado a la idea de que el VHC es relativamente no citopático y que la enfermedad hepática es mediada por el sistema inmunológico. Aunque el hígado es el sitio principal de la replicación del VHC, existe evidencia de depósitos extrahepáticos, incluyendo los linfocitos de sangre periférica (revisado en ref. 5), células epiteliales en el intestino 6 y el sistema nervioso central 7. Con la inmunohistoquímica del virus de la hepatitis B puede utilizarse para identificar con fiabilidad los hepatocitos infectados, pero no tenemos una imagen clara del número de hepatocitos infectados por el VHC en el hígado o de las características de una célula infectada por el VHC. Sin embargo, los estudios de genes de perfiles de hígados infectados por el VHC indican que este órgano es un verdadero campo de batalla de la replicación viral en curso y las defensas del huésped antivirales 8-11. Aunque no se conoce el origen del VHC y el momento de su introducción en la población humana, la alta tasa de error de la replicación del ARN dependiente del ARN y la batalla entre el virus y el huésped han generado una notable diversidad global. El VHC se divide actualmente en seis genotipos principales con numerosos subtipos y existe como una cuasiespecie pululan dentro del individuo infectado 12.

Utilizaremos un ciclo de vida HCV idealizado (Fig. 1) como marco para discutir el estado actual de nuestro conocimiento. Las partículas de virus envueltas interactúan con receptores de superficie específicos y probablemente están internalizadas. La fusión de las membranas víricas y celulares, supuestamente desencadenada por el pH bajo del compartimiento endocítico, conduce a la liberación de un genoma de ARN de sentido simple (ss), positivo en el citoplasma de una célula recién infectada. Este genoma cumple múltiples funciones dentro del ciclo de vida del virus: primero, como ARN mensajero (ARNm) para la traducción de las proteínas víricas; Segundo como una plantilla para la replicación de ARN; Y tercero, como un genoma naciente empaquetado dentro de nuevas partículas de virus. Los viriones se forman presuntamente brotando en el retículo endoplásmico (RE) y dejando la célula a través de la vía secretora.

Los investigadores han seguido cada aspecto del ciclo de vida del virus a su vez. Así como la infección comienza a partir de un genoma del VHC que entra en el citoplasma y progresa a través de la traducción, la replicación y la producción de partículas, nuestra comprensión ha progresado de tener una secuencia genómica a la comprensión de la traducción y los productos génicos virales, Y la infecciosidad. En esta revisión, resumimos la comprensión actual de la replicación del VHC con especial énfasis en los desarrollos recientes. Como el espacio es limitado, no podemos ser exhaustivos; los lectores pueden consultar otras opiniones acerca del detalle y amplitud 5,13,14.

Estudios iniciales: traducción del VHC y procesamiento de poliproteínas

La identificación de HCV produjo una secuencia del genoma viral parcial 5. La investigación a principios de los años noventa se centró en la disección de la expresión génica del VHC y en la caracterización de los productos génicos. Mucho se ha aprendido acerca de la bioquímica de tres enzimas clave, y la información estructural está disponible ahora en el nivel atómico para aproximadamente la mitad de la región proteinking.

Traducción del genoma del VHC, que carece de un 5 Cap, depende de un sitio de entrada de ribosoma interno (IRES) dentro de la región 5-noncoding (NCR). El HCV IRES se une 40S subunidades ribosomales directamente y con avidez, evitando la necesidad de factores de pre-iniciación, y la inducción de una conformación ARNm unido en la subunidad 40S 15. El complejo IRES-40S, se movilizan factor de iniciación eucariótico (eIF) 3 y el complejo ternario de Met-tRNA-eIF2-GTP para formar una 48S no canónicos intermedio, antes de una transición cinéticamente lento a los años 80 en traslación activos complejos 16,17.

 Imagen

1

Centro para el Estudio de la Hepatitis C, The Rockefeller University, 1230 York Avenue, Nueva York, Nueva York 10021, EE.UU.

Una vez iniciada, la traducción del genoma del VHC produce una poliproteína grande que se escinde proteolíticamente para producir 10 proteínas víricas (Figura 2a). El tercio amino-terminal de la poliproteína codifica las proteínas estructurales del virión: la proteína del núcleo (C) altamente básica y las glicoproteínas E1 y E2. Después de la región estructural viene una pequeña proteína de membrana integral, p7, que parece funcionar como un 18,19 canal iónico. El resto del genoma codifica las proteínas no estructurales (NS) NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A y NS5B, que coordinan los procesos intracelulares del ciclo de vida del virus. Las proteínas estructurales maduran por la señal peptidasa divisiones entre C / E1, E1 / E2 y E2 / p7. Además, la peptidasa señal peptídica libera núcleo del péptido señal E1. Dentro de la región NS, la unión p7 / NS2 también se escinde por peptidasa de señal. El procesamiento proteolítico adicional dentro de la región NS ocurre a través de la acción de dos enzimas virales, la autoproteasa NS2, que se escinde en la unión NS2 / 3; Y la serina proteasa NS3-4A, que se escinde en todos los sitios aguas abajo (figura 2a, b). El VHC también codifica una pequeña proteína, llamada F (cambio de marco) o ARFP (proteína de marco de lectura alternativa), que puede ser producida por el desplazamiento del marco ribosómico en un marco de lectura alternativo dentro del gen central (revisado en la referencia 20).

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