Baculoviridae es una familia de virus . Artrópodos , lepidópteros , himenópteros y dípteros sirven como huéspedes naturales. Hay 85 especies conocidasen esta familia, asignadas a cuatro géneros. [1] [2] [3]
Baculoviridae | |
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Viriones y nucleocápsidas de baculovirus | |
Clasificación de virus | |
(no clasificado): | Virus |
Reino : | incertae sedis |
Reino: | incertae sedis |
Filo: | incertae sedis |
Clase: | Naldaviricetes |
Pedido: | Lefavirales |
Familia: | Baculoviridae |
Genera | |
Alfabaculovirus |
Se sabe que los baculovirus infectan insectos y se han descrito más de 600 especies de huéspedes. Las formas inmaduras (larvas) de especies de lepidópteros (polillas y mariposas) son los huéspedes más comunes, pero estos virus también se han encontrado infectando moscas sierra y mosquitos . Aunque los baculovirus son capaces de entrar en las células de mamíferos en cultivo [4] , no se sabe que sean capaces de replicarse en células de mamíferos u otros animales vertebrados .
A partir de la década de 1940 se utilizaron y estudiaron ampliamente como bioplaguicidas en campos de cultivo. Los baculovirus contienen un genoma circular de ADN bicatenario (dsDNA) que varía de 80 a 180 kpb .
Influencia histórica
Los primeros registros de baculovirus se pueden encontrar en la literatura desde el siglo XVI en informes de "enfermedad del marchitamiento" que infectan a las larvas del gusano de seda . [5] A partir de la década de 1940, los virus se utilizaron y estudiaron ampliamente como bioplaguicidas en campos de cultivo. Desde la década de 1990 se han empleado para producir proteínas eucariotas complejas en cultivos de células de insectos (ver Sf21 , células High Five ). Estas proteínas recombinantes se han utilizado en investigación y como vacunas en tratamientos médicos tanto humanos como veterinarios (por ejemplo, la vacuna más utilizada para la prevención de la influenza aviar H5N1 en pollos se produjo en un vector de expresión de baculovirus). Más recientemente se ha descubierto que los baculovirus pueden transducir células de mamíferos con un promotor adecuado. [6]
Ciclo de vida del baculovirus
El ciclo de vida del baculovirus involucra dos formas distintas de virus. El virus derivado de la oclusión (ODV) está presente en una matriz proteica (polihedrina o granulina) y es responsable de la infección primaria del huésped, mientras que el virus en gemación (VB) se libera de las células huésped infectadas más tarde durante la infección secundaria .
Los baculovirus tienen tropismos muy específicos de especies entre los invertebrados, habiéndose descrito más de 700 especies hospedadoras. Las formas inmaduras (larvas) de especies de lepidópteros son los huéspedes más comunes, pero estos virus también se han encontrado infectando moscas sierra y mosquitos . Se encontraron informes de infecciones por baulovirus de camarones y escarabajos (por ejemplo, Oryctes rhinocerus) en nudivirus, un linaje estrechamente relacionado con los baculovirus.
Normalmente, la infección inicial ocurre cuando un insecto huésped susceptible se alimenta de plantas que están contaminadas con la forma ocluida del virus. La matriz de la proteína se disuelve en el ambiente alcalino del intestino medio del huésped (estómago), liberando ODV que luego se fusiona a la membrana de la célula epitelial columnar del intestino del huésped y se lleva a la célula en los endosomas . Las nucleocápsidas escapan de los endosomas y son transportadas al núcleo. Este paso posiblemente esté mediado por filamentos de actina . La transcripción y replicación virales ocurren en el núcleo celular y las nuevas partículas de BV brotan del lado basolateral para diseminar la infección sistémicamente. Durante la gemación, la VB adquiere una membrana de la célula huésped que se ajusta de forma holgada con glicoproteínas virales expresadas y mostradas .
La infección por baculovirus se puede dividir en tres fases distintas:
- Temprano (0 a 6 h después de la infección),
- Tardía (6-24 h pi)
- Fase muy tardía (18-24 a 72 h pi)
Mientras que BV se produce en la fase tardía, la forma de ODV se produce en la fase muy tardía adquiriendo la envoltura del núcleo de la célula huésped y embebida en la matriz de la proteína del cuerpo de oclusión. Estos cuerpos de oclusión se liberan cuando las células se lisan para propagar aún más la infección por baculovirus al siguiente huésped. La extensa lisis de las células con frecuencia hace que el insecto huésped se desintegre literalmente, de ahí el motivo del nombre histórico de "enfermedad del marchitamiento". Las partículas completas de poliedrina de ODV son resistentes a la inactivación por calor y luz, mientras que el virión de BV desnudo es más sensible al medio ambiente.
Al infectar una oruga, las etapas avanzadas de la infección hacen que el huésped se alimente sin descansar y luego trepe a las partes más altas de los árboles, incluidos los lugares expuestos que normalmente evitarían debido al riesgo de depredadores. Esta es una ventaja para el virus si (cuando el huésped se disuelve) puede gotear sobre las hojas que serán consumidas por nuevos huéspedes. [7]
Estructura del virión
El baculovirus más estudiado es el nucleopoliedrovirus multicapsido de Autographa californica (AcMNPV). El virus se aisló originalmente del bucleador de alfalfa (un lepidóptero ) y contiene un genoma de 134 kpb con 154 marcos de lectura abiertos (ORF). La proteína de la cápside principal VP39 junto con algunas proteínas menores forman la nucleocápside (21 nm x 260 nm) que encierra el ADN con la proteína p6.9.
BV adquiere su envoltura de la membrana celular y requiere una glicoproteína, gp64, para poder propagar la infección sistémica. Esta proteína forma estructuras llamadas peplómeros en un extremo de la partícula del virus en gemación, pero no se encuentra en ODV (aunque varias otras proteínas solo están asociadas con la forma ODV). También existen algunas diferencias en la composición de lípidos de la envoltura viral de las dos formas. Mientras que la envoltura de BV consiste en fosfatidilserina, ODV contiene fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina.
Se identificó un elemento esencial de ensamblaje de nucleocápside (NAE) en el genoma de AcMNPV. El NAE es un elemento cis interno dentro del gen ac83 . El ensamblaje de la nucleocápside no depende del producto proteico Ac83. [8]
Glicoproteína de envoltura principal gp64
Durante los períodos de evolución, las glicoproteínas de la envoltura baculoviral han sufrido cambios. Se sugiere que Ld130, también conocida como proteína F de baculovirus de Lymantria dispar (LdMNPV), es una proteína de fusión de envoltura ancestral que ha sido reemplazada por un reemplazo génico no ortólogo con gp64 en AcMNPV, Bombyx mori (BmNPV) y Orgyia pseudotsugata (OpMNPV) mientras todavía retienen el gen ld130.
Gp64 es una glicoproteína de membrana homotrimérica que está presente polarmente en el virión en forma de varilla. Consta de 512 aminoácidos (aa) con cuatro sitios de glicosilación en los residuos de asparagina y tiene una secuencia señal N-terminal (20 aa), dominio de oligomerización y fusión y un dominio transmembrana hidrófobo cerca del extremo C-terminal (7 aa).
Se produce en las fases temprana y tardía del ciclo de la infección con una tasa máxima de síntesis que ocurre en 24-26 h pi. La trimerización con enlaces de cisteína intermoleculares parece ser un paso crucial para el transporte de proteínas a la superficie celular, ya que solo el 33% de la proteína sintetizada alcanza la superficie celular a medida que la gp64 monomérica se degrada dentro de las células.
La Gp64 es esencial para la gemación eficaz del virión y para la transmisión de célula a célula durante el ciclo de infección, así como para la entrada viral, es decir, causa el trofismo viral y la absorción mediada por endosoma en la célula. La función principal de la proteína de la envoltura gp64 es provocar la fusión de la envoltura mediada por pH con el endosoma. Aunque la gp64 tiene una variedad de funciones esenciales, se ha informado que los baculovirus nulos para gp64 pueden sustituirse por otras glicoproteínas virales tales como Ld130, proteína G del virus de la estomatitis vesicular . Estas sustituciones darán como resultado virones funcionales.
Aplicaciones
La expresión de baculovirus en células de insectos representa un método robusto para producir glucoproteínas recombinantes o proteínas de membrana. [9] [10] [11] Las proteínas producidas por baculovirus se encuentran actualmente en estudio como vacunas terapéuticas contra el cáncer con varias ventajas inmunológicas sobre las proteínas derivadas de fuentes de mamíferos. [12]
Bioseguridad
Los baculovirus son incapaces de replicarse dentro de las células de mamíferos y plantas. [13] Tienen una gama restringida de huéspedes que pueden infectar, que normalmente se restringe a un número limitado de especies de insectos estrechamente relacionadas. Debido a que los baculovirus no son dañinos para los humanos, se consideran una opción segura para su uso en aplicaciones de investigación. También se utilizan como agentes biológicos como en el caso de la polilla de la harina de la India , una plaga que se alimenta de cereales. [14]
Taxonomía
El nombre de esta familia se deriva de la palabra latina baculus, que significa palo. La familia se ha dividido en cuatro géneros: Alphabaculovirus (nucleopoliedrovirus específicos de lepidópteros), Betabaculovirus (granulovirus específicos de lepidópteros), Gammabaculovirus (nucleopoliedrovirus específicos de himenópteros) y Deltabaculovirus (nucleopoliedrovirus específicos de dípteros). [15]
Evolución
Se cree que los baculovirus evolucionaron a partir de la familia de virus Nudivirus hace 310 millones de años . [dieciséis]
Ver también
- Cypovirus
- BacMam
- El evento Cobra
- Pancrustácea : clado que incluye huéspedes naturales de los virus
- Proteína temprana de 35 kDa
Referencias
- ^ Harrison, RL; Herniou, EA; Jehle, JA; Theilmann, DA; Burand, JP; Becnel, JJ; Krell, PJ; van Oers, MM; Mowery, JD; Bauchan, GR; Informe Ictv, Consorcio (septiembre de 2018). "Perfil de taxonomía de virus ICTV: Baculoviridae" . La Revista de Virología General . 99 (9): 1185-1186. doi : 10.1099 / jgv.0.001107 . PMID 29947603 .
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Otras lecturas
- Rohrmann, George (2019). Baculovirus Molecular Biology Cuarta edición (4ª ed.). Bethesda, MD: NCBI.
- Federici, Brian A .; Granados, Robert R. (1986). La biología de los baculovirus . Boca Ratón: CRC Press. ISBN 978-0-8493-5988-0.
- Miller, Lois (1997). Los baculovirus . Nueva York: Plenum Press. ISBN 978-0-306-45641-1.
enlaces externos
- Informe de ICTV : Baculoviridae
- Zona viral : Baculoviridae
- Índice de virus - Baculoviridae (2006). En: ICTVdB - The Universal Virus Database, versión 4. Büchen-Osmond, C (Ed), Columbia University, Nueva York, EE. UU. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/Ictv/fs_index.htm
- Rohrmann, GF 2019. Baculovirus Molecular Biology 4th Ed. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK543458/
- Rohrmann, GF 2019. Baculovirus Molecular Biology 4th Ed. https://ir.library.oregonstate.edu/concern/defaults/7d279043k?locale=en