Poxviridae (poxvíridos), é unha familia de virus que infectan a vertebrados e invertebrados, cuxos membros se coñecen comunmente como poxvirus. A raíz pox do seu nome procede do inglés, idioma no que inicialmente se aplicou á doenza máis famosa que producen, a varíola, que despois pasou a chamarse smallpox.
Hai catro xéneros de poxvirus que poden infectar a humanos, que son:
Orthopoxvirus: virus da varíola, virus vaccinia, virus da varíola bovina, virus da varíola do mono; tamén é deste grupo o virus da varíola do camelo, que ás veces contaxia as mans dos humanos que manipulan eses animais.
Parapoxvirus: virus orf [1], virus da pseudovaríola bovina, virus da estomatite papular bovina.
Yatapoxvirus: virus da varíola do río Tana, virus do tumor do mono de Yaba.
Anteriormente o virus da varíola causaba grandes epidemias, pero foi erradicado pola vacinación. Actualmente, os máis comúns son o virus da vaccinia, que se pode atopar no subcontinente indio, e o virus do molusco contaxioso, aínda que están aumentando os casos de infeccións por virus da varíola do mono en zonas tropicais de África central.
Estrutura
A) Micrografía electrónica de transmisión de partículas de poxvirus na membrana sinovial dun morcego. B) Tinguidura negativa de partículas de poxvirus no sobrenadante dun cultivo celular. Barra de escala = 100 nm.
As partículas virais (virións) dos Poxviridae teñen xeralmente envoltura (virión con envoltura externa ou EEV), aínda que a forma virión maduro intracelular (IMV) deste virus, contén envolturas diferentes, e é tamén infeccioso. Varían na súa forma dependendo da especie, pero xeralmente teñen forma de ladrillo ou forma oval similar a un ladrillo redondeado porque están envoltos polo retículo endoplasmático da célula. O virión é excepcionalmente grande, o seu tamaño é de arredor de 200 nm de diámetro e 300 nm de lonxitude e leva o seu xenoma nun segmento de ADN de dobre cadea linear e único.[3] En comparación, a lonxitude dun Rhinovirus é só a décima parte da dun virión típico de Poxviridae.[4]
Replicación
A replicación dos poxvirus implica varios estadios. A primeira cousa que fai o virus é unirse a un receptor da superficie da célula hóspede; crese que os receptores para os pxvirus son glicosaminoglicanos (GAGs). Despois de unirse ao receptor, o virus entra na célula, onde perde a envoltura. Esta perda da envoltura é un proceso en dúas etapas. Primeiramente, elimínase a membrana externa a medida que a partícula entra na célula; en segundo lugar, a partícula vírica (sen a membrana externa) fusiónase coa membrana celular para liberar a súa parte central (core) no citoplasma. Os xenes virais pox exprésanse en dúas fases. Os xenes temperáns codifican as proteínas non estruturais, incluíndo as proteínas necesarias para a replicación do xenoma viral, e exprésanse antes de que se replique o xenoma. Os xenes tardíos exprésanse despois da replicación do xenoma e codifican as proteínas estruturais necesarias para construír a partícula do virus. A ensamblaxe da partícula do virus ocorre en cinco etapas de maduración que acaban coa exocitose final dos virións novos envoltos. O número de membranas que envolven os virións foi discutido, pero crese que son dunha a tres segundo a etapa do ciclo vital.
En virus como o da vaccinia distínguense varias formas do virión, que son:[5]
Virus intracelular maduro (IMV). É a forma máis abundante do virus e permanecen en gran número na célula ata a súa lise. Fórmanse en zonas da célula separadas doutros orgánulos chamadas factorías víricas citoplasmáticas, onde os IMV se ensamblan a partir de partículas precursoras chamadas crecentes (lípidos + proteínas víricas), que dan lugar a virus inmaturos ovais e despois a IMV, os cales xa teñen unha cápsida central (core) non están envoltos por membranas. Despois, algúns IMV transfórmanse en IEV, outros permanecen no citoplasma ata a lise da célula, e algúns poden evaxinarse directamente da célula en fases finais da infección. En certas cepas de poxvirus algúns quedan dentro duns corpos proteináceos chamados ATI (‘’A-type inclusion’’, inclusión de tipo A).
Virus envolto intracelular (IEV). Algúns dos IMV saen das factorías seguindo os microtúbulos da célula e quedan envoltos por membranas intracelulares, que algúns autores consideran que son de vesículas da rede trans-Golgi e outros que son de endosomas, transformándose en IEV envoltos por unha membrana dobre.
Virus envolto asociado á célula (CEV). Os IEV diríxense á superficie da célula seguindo os microtúbulos. Prodúcese a fusión da súa membrana externa coa membrana plasmática celular, de modo que o virus queda exposto no exterior unido á superficie celular, converténdose nun CEV, envolto por unha soa membrana. Esta membrana dálle protección contra anticorpos e o complemento. O CEV Induce a formación na célula detrás del de colas de actina, que colocan o virus nunha protrusión. Esta pode ser longa e acabar separándose da célula (co CEV aínda unido na punta) ou o CEV pode separarse como un EEV. O CEV é importante para a infección de células contiguas.
Virus envolto extracelular (EEV). O CEV pode desprenderse da célula, orixinando un EEV envolto cunha membrana e libre no medio extracelular. O EEV é unha forma extracelular importante para a dispersión do virus a maior distancia.
A replicación dos poxvirus é pouco usual para un virus de ADN bicatenario (que xeralmente son pequenos) porque ocorre no citoplasma,[6] aínda que isto é típico noutros virus de ADN gran tamaño.[7] Os poxvirus codifican a súa propia maquinaria para a transcrición do xenoma, unha ARN polimerase ADN dependente propia,[8] o que fai posible a replicación no citoplasma. A maioría dos virus de ADN bicatenario necesitan usar a ARN polimerase ADN dependente da célula hóspede para realizar a transcrición. Este encima do hóspede encóntrase no núcleo celular, e, por tanto, a maioría dos virus de ADN bicatenario levan a cabo unha parte do seu ciclo de infección no núcleo da célula.
Evolución
O antepasado dos poxvirus non se coñece pero os estudos estruturais suxiren que este puido ser un adenovirus ou unha especie relacionada tanto cos poxvirus coma cos adenovirus.[9]
Baseándose na organización do xenoma e no mecanismo da replicación do ADN parece que pode haber relacións filoxenéticas entre os rudivirus (Rudiviridae) e os virus de ADN eucariotas grandes: o virus da febre porcina africana (Asfarviridae), virus de Chlorella (Phycodnaviridae) e os poxvirus (Poxviridae).[10]
A taxa de mutación neses xenomas estímase que está entre 0,9 e 1,2 x 10−6 substitucións por sitio por ano.[11] Outra estimación considera que está entre 0,5 e 7 × 10−6 substitucións de nucleótidos por sitio e por ano.[12] Unha terceira estimación sitúa a cifra en 4-6 × 10−6.[13]
O último antepasado común dos poxviruses existentes que infectan a vertebrados existiu hai 500 mil anos. O xénero Avipoxvirus diverxiu do seu antepasado hai 249 ± 69 miles de anos. O devanceiro do xénero Orthopoxvirus foi o seguinte en diverxir dos outros clados hai 300 mil anos. Unha segunda estimación do tempo desta diverxencia sitúa este evento hai 166.000 ± 43.000 anos.[12] A división dos Orthopox ocorreu hai ~14.000 anos. O xénero Leporipoxvirus diverxiu hai ~137.000 ± 35.000 anos. Isto foi seguido polo antepasado do xénero Yatapoxvirus. O último antepasado común do Capripoxvirus e Suipoxvirus diverxiu hai 111.000 ± 29.000 anos.
Varíola
A data en que apareceu a varíola non foi establecida. Probablemente evolucionou a partir dun virus de roedores hai entre 68.000 e 16.000 anos.[14][15] O amplo rango das datacións débese aos diferentes rexistros utilizados para calibrar o reloxo molecular. Un clado foi o das cepas principais da varíola (as clinicamente máis graves) que se espallou por Asia entre hai 400 e 1.600 anos. Un segundo clado incluía o alastrim (unha varíola fenotipicamente leve) descrita nos continentes americanos e illada en África occidental, que diverxiu a partir dunha capa ancestral hai entre 1.400 e 6.300 anos. Este clado despois diverxiu en dous subclados hai polo menos 800 anos.
Unha segunda estimación situou a separación da varíola do Taterapox virus (de roedores) hai 3.000–4.000 anos.[13] Isto é consistente coas probas arqueolóxicas e históricas en relación coa aparición da varíola como doenza humana, o que suxire unha orixe relativamente recente. Porén, se a taxa de mutación se asume que é similar á dos herpesvirus, a datación da diverxencia entre a varíola e o Taterapox virus estimouse que se produciu hai 50.000 anos.[13] Aínda que isto está en concordancia con outras estimacións publicadas, tamén indica que as probas arqueolóxicas e históricas son moi incompletas. Necesítanse mellores estimacións das taxas de mutación nestes virus.
Taxonomía
As especies da subfamilia Chordopoxvirinae infectan vertebrados e as da subfamilia Entomopoxvirinae infectan insectos. Hai 10 xéneros recoñecidos entre os Chordopoxvirinae e 3 entre os Entomopoxvirinae. Ambas as subfamilias conteñen ademais varias especies non clasificadas en xéneros para as cales seguramente se crearán novos xéneros no futuro. O virus Cotia é un virus infrecuente que pode pertencer a un novo xénero.[16]
Análises xenómicas
O contido GC dos xenomas destes virus difire considerablemente.[17] Os xéneros Avipoxvirus, Capripoxvirus, Cervidpoxvirus, Orthopoxvirus, Suipoxvirus, Yatapoxvirus e un xénero de entomopoxvirus, o Betaentomopoxvirus, xunto con varios outros entomopoxvirus non clasificados, teñen un contido GC baixo, mentres que outros, como Molluscipoxvirus, Orthopoxvirus, Parapoxvirus e algúns cordopoxvirus non clasificados, teñen un contido GC relativamente alto. Non se coñecen as razóns destas diferenzas.
A análise filoxenética de 26 xenomas de cordopoxvirus indicou que a rexión central do xenoma está conservda e contén ~90 xenes.[18] As rexións terminais, ao contrario, non están conservadas entre especies. Deste grupo Avipoxvirus é o máis diverxente. O seguinte máis diverxente é Molluscipoxvirus. Os xéneros Capripoxvirus, Leporipoxvirus, Suipoxvirus e Yatapoxvirus poden agruparse: Capripoxvirus e Suipoxvirus comparten un devanceiro común e son diferentes do xénero Orthopoxvirus. Dentro do xénero Othopoxvirus o virus da varíola bovina cepa Brighton Red, o virus Ectromelia e o virus da varíola do mono non están agrupados estreitamente con ningún outro membro. O virus da varíola humana e o virus da varíola do camelo forman un subgrupo. O virus vaccinia é o que está máis relacionado con CPV-GRI-90.
Historia
As doenzas causadas polos poxvirus, especialmente a varíola, coñécense desde hai séculos. Un dos primeiros casos sospeitosos é o do faraón exipcio Ramsés V, que se cre que morreu de varíola aproximadamente no ano 1150 a. C..[19][20] A varíola pénsase que foi transferida a Europa arredor de finais do século VIII e despois a América a inicios do século XVI. Acéptase que a gran mortaldade causada entre os aztecas, que contribuíu grandemente á súa derrota, foi causada por unha epidemia de varíola e que en dous anos morreron uns 3,2 millóns de indíxenas mexicanos. Esta elevada cifra pode explicarse pola completa falta de inmunización contra ese virus da poboación americana. Un século despois Edward Jenner atopou que o virus máis leve da varíola bovina podía usarse para vacinar efectivamente contra a máis grave e mortal varíola humana, e no século XX fíxose un esforzo mundial para estender a vacinación contra a varíola. O último caso de varíola epidémica ocorreu en Somalia en 1977. Despois dunha ampla investigación durante dous anos sen que se detectasen novos casos, en 1979 a Organización Mundial da Saúde (OMS) declarou que a doenza estaba oficialmente erradicada. En 1986, todas as mostras do virus foron destruídas ou transferidas a dous laboratorios de referencia aprobados pola OMS: na sede central dos Centros para a Prevención e Control de Enfermidades (CDC) federais dos Estados Unidos en Atlanta, Xeorxia e no Instituto de Preparacións de Virus de Moscova, Rusia.[21] A partir dos atentados do 11 de setembro de 2001 nos Estados Unidos, os gobernos dos Estados Unidos e o Reino Unido incrementaron a súa preocupación sobre o uso de virus causantes varíola ou de doenzas similares no bioterrorismo.
Notas
↑Fenner, Frank J.; Gibbs, E. Paul J.; Murphy, Frederick A.; Rott, Rudolph; Studdert, Michael J.; White, David O. (1993). Veterinary Virology (2nd ed.). Academic Press, Inc. ISBN0-12-253056-X. NOTA: o termo orf procede do inglés antigo e significa "áspero".
↑National Center for Infectious Diseases, Centers for Disease Control and Prevention, 1600 Clifton Rd., Atlanta, GA 30333, USA. "DNA-dependent RNA polymerase rpo35 (Vaccinia virus)". National Center for Biotechnology Information (NCBI), NIH, Bethesda, MD, USA.
↑Prangishvili, D; Garrett, RA (2004). "Exceptionally diverse morphotypes and genomes of crenarchaeal hyperthermophilic viruses". Biochem Soc Trans32 (2): 204–208. doi:10.1042/bst0320204.
↑Babkin IV, Shchelkunov SN (2006) The time scale in poxvirus evolution. Mol Biol (Mosk) 40(1):20-24
↑ 12,012,1Babkin, IV; Babkina, IN (2011). "Molecular dating in the evolution of vertebrate poxviruses". Intervirology54 (5): 253–260. PMID21228539. doi:10.1159/000320964.
↑Afonso PP, Silva PM, Schnellrath LC, Jesus DM, Hu J, Yang Y, Renne R, Attias M, Condit RC, Moussatché N, Damaso CR (2012) Biological characterization and next-generation genome sequencing of the unclassified Cotia virus SPAn232 (Poxviridae). J Virol
↑Roychoudhury, S; Pan, A; Mukherjee, D (2011). "Genus specific evolution of codon usage and nucleotide compositional traits of poxviruses". Virus Genes42 (2): 189–199. doi:10.1007/s11262-010-0568-2.
↑Hopkins, Donald R. (2002) [1983]. The greatest killer: smallpox in history, with a new introduction. University of Chicago Press. p. 15. Co permiso especial do presidente Anwar el Sadat, permitíuseme examinar a metade superior frontal da momia desvendada de Ramsés V no Museo do Cairo en 1979. …A inspección da momia revelou unhas erupcións de "pústulas" elevadas, cada unha de aproximadamente de dous a catro milímetros de diámetro, …(Un intento de probar que estas erupcións foran causadas pola varíola por medio dun exame con microscopio electrónico de pequenos fragmentos de tecidos que caeran na mortalla non tivo éxito. Non se me permitiu extirpar unha das pústulas.) …O aspecto das pústulas máis grandes e a distribución aparente das erupcións son similares ás erupcións da varíola que vin en vítimas máis recentes.
↑Date of Ramses V's death derived from the Encyclopedia of Ancient Egypt, Margaret Bunson (New York: Facts On File, 2002) ISBN 0-8160-4563-1 p.337.
↑Henderson, D. A.; Inglesby, Thomas V.; Bartlett, John G.; Ascher, Michael S.; Eitzen, Edward; Jahrling, Peter B.; Hauer, Jerome; Layton, Marcelle; McDade, Joseph; Osterholm, Michael T.; O'Toole, Tara; Parker, Gerald; Perl, Trish; Russell, Philip K.; Tonat, Kevin; For The Working Group On Civilian Biodefense (1999). "Smallpox as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management". JAMA: the Journal of the American Medical Association281 (22): 2127–37. PMID10367824. doi:10.1001/jama.281.22.2127.
Véxase tamén
Ligazóns externas
Micrografías electrónicas de Orthopoxvirus e Parapoxvirus, incluíndo o virus da varíola, recompiladas polo ICTV na súa galería de imaxes de Poxviridae.
