Cap arrebatando - Cap snatching
El primer paso de la transcripción de algunos virus de ARN monocatenarios negativos es el cap snatch , en el que los primeros 10 a 20 residuos del ARN de la célula huésped se eliminan (arrebatan) y se utilizan como cap 5 ′ y cebador para iniciar la síntesis de el ARNm viral naciente. La ARN polimerasa viral dependiente de ARN (RdRp) puede proceder a replicar el genoma de sentido negativo a partir de la plantilla de sentido positivo. Cap-snatching también explica por qué algunos ARNm virales tienen extensiones terminales 5 'de 10-20 nucleótidos que no están codificados en el genoma. Ejemplos de virus que se dedican al robo de gorras incluyen los virus de la influenza ( Orthomyxoviridae ), el virus Lassa ( Arenaviridae ), el virus hantaan ( Hantaviridae ) y el virus de la fiebre del valle del Rift ( Phenuiviridae ). La mayoría de los virus capturan entre 15 y 20 nucleótidos, excepto las familias Arenaviridae y Nairoviridae y el género Thogotovirus ( Orthomyxoviridae ) que utilizan una hebra más corta.
En el virus de la influenza , el robo de gorras se produce en el núcleo de la célula. La función de endonucleasa captora está contenida en la subunidad PA de la ARN polimerasa .
En Arenaviridae y Bunyavirales , el robo de gorras tiene lugar en el citoplasma.
Pasos para arrebatar la gorra
El robo de gorras ocurre en tres pasos generales:
1) La proteína RdRp o N viral se une a la estructura cap-1 o cap-2 metilada en 5'-mRNA del huésped.
2) La endonucleasa viral escinde el ARNm varios nucleótidos aguas abajo del capuchón.
3) ARN protegido utilizado como cebador para iniciar la síntesis de ARNm viral llevada a cabo por RdRp.
Cap arrebatamiento y transcripción en influenza
El robo de casquete se describe mejor en los virus de la influenza, especialmente la influenza A. En Orthomyxoviridae , la familia viral de la influenza, la RdRp se divide en tres subunidades: PA, PB1 y P2.
PB1 primero se une al extremo 5 'del ARN viral (ARNv), activando PB2 y provocando que el extremo 3' del ARNv forme una zona de doble hebra con el extremo 5 '. El PB2 procede a unirse al ARNm celular en el extremo 5 ' protegido con N7-metil guanosina (m 7 G). La subunidad PA posteriormente escinde la secuencia 10-13 nucleótidos de la estructura de la tapa mediante la actividad endonucleasa en el extremo N terminal. La ubicación exacta de la escisión depende tanto de la distancia entre PB2 y PA de RdRp (alrededor de 50 angstroms o 10-13 nucleótidos) como también de la secuencia del ARNm. Luego, la subunidad PB1, que contiene la actividad polimerasa, inicialmente agrega dos nuevos nucleótidos. El cebador cap arrebatado se mueve a través del túnel de salida del producto en el dominio PB1 para servir como cebador para la transcripción. Los nucleótidos de ARNv 3'-UCGUUUU no están unidos a la polimerasa, sino que están libres para la unión complementaria con el cebador de ARN protegido para conferir estabilidad. Luego, la transcripción comienza con el residuo G o C en el extremo 3 'del cebador tapado. Finalmente, la subunidad PB1 completa el alargamiento de la cadena en la dirección canónica de 5 'a 3', liberando la tapa, pero manteniendo el límite del extremo 5 '. La cola viral 3 'poli-A se agrega al final de la transcripción por tartamudeo de la polimerasa del impedimento estérico del bucle de ARNv. El aspecto del ARNm viral resultante es idéntico al ARNm del huésped, lo que permite que la maquinaria celular endógena lleve a cabo el procesamiento y la exportación nuclear.
Los ARNm del hospedador sin casquete son una degradación dirigida, que conduce a la regulación a la baja del ARNm celular. Influenza RdRp también interactúa con el dominio terminal C de la polimerasa II (Pol II) celular, que potencialmente promueve la transcripción viral al cambiar la conformación de RdRp. Además, al reducir la abundancia de Pol II, la influenza puede comenzar a interrumpir la transcripción crítica del hospedador.
El robo de gorra no se usa durante la replicación. En cambio, el RdRp realiza un paso de "cebado y realineamiento" para garantizar que el genoma esté completamente copiado. En este mecanismo, RdRp establece un cebador internamente, luego el vRNA se realinea para continuar la replicación.
El dominio de unión a la tapa de PB2 de la influenza tiene un pliegue único, pero utiliza apilamiento aromático para ejecutar la unión de la tapa m 7 G similar a otras proteínas de unión a la tapa. PA es un miembro de la familia de nucleasas PD (D / E) XK, que utiliza iones metálicos divalentes para escindir el ácido nucleico. Sin embargo, tiene un residuo de histidina de sitio activo peculiar que liga el ion Mn2 + usado para la escisión.
Terapia con medicamentos contra la influenza
En octubre de 2018, la FDA de los Estados Unidos aprobó el baloxavir marboxil para el tratamiento de la influenza aguda no complicada , lo que marca la primera clase de medicamentos antivirales contra la influenza nueva en más de dos décadas. El fármaco utiliza el conocimiento sobre el robo del casquete dirigiéndose e inhibiendo la función endonucleasa de la subunidad PA, lo que evitará que el virus inicie la transcripción. Baloxavir marboxil (Xofluza) es eficaz contra la influenza A y B.
La familia Arenaviridae y el orden Bunyavirales también son virus ARN monocatenarios, segmentados y negativos. Una endonucleasa dependiente de Mn 2+ verificada se localiza en el extremo N de la proteína L. El dominio TN-terminal se conserva entre varias familias, lo que sugiere una similitud evolutiva. Sin embargo, el dominio de unión al casquete no está confirmado para todas las familias de virus, pero se cree que está ubicado en la proteína L o nucleocápside (N o NP). [1] En los bunyavirales, la escisión de endonucleasas y las preferencias de motivos de nucleótidos varían entre familias, géneros y especies. Esta variación se produce debido a la necesidad de algún apareamiento de bases con el extremo 3 'del genoma viral.
La estructura de la nucleoproteína en el virus Lassa ( Arenaviridae ) contiene una segunda nucleasa. Los investigadores proponen que está involucrado en la atenuación de la respuesta al interferón, pero también contiene un sitio de unión a dTTP que puede usarse para quitar la gorra. En este modelo, las proteínas L y N cooperan en el proceso de arrebatar la gorra. El modelo de dos dominios también se ha probado para hantavirus, pero la proteína N en el virus de la fiebre del valle del Rift ( Phenuiviridae ) no posee las mismas características.
Cap arrebatando en Hantaviridae
El robo de gorros también se ha investigado en profundidad para la familia Hantaviridae ( Bunyavirales ). Existe evidencia de que la proteína N se une a la tapa 5 'y la protege de la degradación por parte de la maquinaria celular. La proteína N se acumula en los cuerpos de procesamiento celular citoplasmático (cuerpos P), secuestrando las tapas 5 'protegidas como un conjunto de cebadores disponibles para que RdRp comience la síntesis de ARNm viral. Hay cuatro nucleótidos en el ARNv que son adyacentes a la tapa 5 'para unirse. El virus escinde preferentemente el casquete de ARNm en un residuo G 14 nucleótidos aguas abajo del casquete. Además, por lo general, escinde las tapas de ARNm sin sentido en lugar de ARNm traducido activamente. La proteína N puede proteger los casquetes de ARNm del huésped sin cuerpos P, pero la RdRp no los utiliza con tanta eficacia.
El RdRp de Hantaviridae también puede participar en un mecanismo de "cebado y realineamiento": el oligonucleótido del huésped ceba la transcripción del ARNm e inicia la transcripción con un residuo G terminal. Después de que se agregan varios nucleótidos, el ARN naciente se realinea moviendo dos nucleótidos hacia atrás en la secuencia terminal repetida (AUCAUCAUC) para que el huésped G sea nuevamente el primer nucleótido, creando una extensión del extremo 5 '.