erwin. vhc genómica y proteómica
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Avances en la biología del VHC
Dr. en C. Erwin ChiqueteBiología Molecular en MedicinaMedicina [email protected]
Objetivos
• Describir la estructura genética del virus de la hepatitis C (VHC).
• Referir las proteínas codificadas por el genoma del VHC y su función.
• Describir el ciclo de vida del VHC en el humano.
La infección crónica por VHC es una importante causa de cirrosis, la segunda en nuestro país y la principal indicación de trasplante hepático en E.U.A. y Europa.
Importancia
ImportanciaRegión de la
OMSPoblación
total (millones)
Prevalencia de HCV (%)
Población infectada (millones)
Número de países donde no
hay datos por región
Africa 602 5.3 31.9 12
América 785 1.7 13.1 7
Este del Mediterráneo 466 4.6 21.3 7
Europa 858 1.03 8.9 19
Sureste de Asia 1 500 2.15 32.3 3
Pacífico Oeste 1 600 3.9 62.2 11
TOTAL 6 811 3.1 169.7 67
http://www.who.int/en/
El virus
El VHC pertenece a la familia flaviviridae y al género hepacivirus, del que es actualmente único miembro.
A esta familia pertenecen tres géneros, los flavivirus, pestivirus y hepacivirus.
El virusLa familia flaviviridae
Hepacivirus
Pestivirus
Flavivirus
100%
100%
100%
98%
100%
87% GBV-ASM 70047
AT 1122PNF 2161
GBVC tro
GBV-B
BVDVCSFV
TBEV
YFVWNV
NVSimmonds. J Hepatol. 1999.
100%
HCV 2aHCV 3a
HCV 4aHCV 5a
HCV 1aHCV 6a
El virusSu origen
El tiempo de divergencia calculado del VHC como especie nueva va desde 1000 a 2000 años, los subtipos nacieron hace 600 años en promedio, habiendo unos tan jóvenes como el 1b que se originó hace 75 años.
El virusSu origen
Su amplia heterogeneidad comparada con el poco tiempo que tiene como especie en el planeta, se explica por su elevada tasa de mutación, que va de 1.5 a 2 x 10-3 sustituciones de nucleótidos por sitio en el genoma, al año.
Es decir, unas 15 mutaciones puntuales al año.
El virus
Erwin
Glucoproteínasde la envoltura(E1 y E2)
Envoltura lipídica
RNA viral (genoma)
Nucleocápside(proteína C)
Tamaño: 55 a 60 nm
Genómica
Región 5’ no traducida
(5’ UTR)
Región 3’ no traducida
(3’ UTR)
Región traducible(marco de lectura abierto)
AUG
IRES
Erwin
Central E 1 E 2 p7 NS2 NS3 NS4A NS4B NS5A NS5BNH2 HOOC
Proteína
Gen RNA (+)
CápsideEnvoltura
ProteasaHelicasa
Cofactor de NS3
Polimerasa de RNA
Autoproteasa
secuenciación
diagnóstico
El genoma del VHC
El genoma del VHC es un RNA de cadena sencilla y de polaridad positiva (RNA +).
Tiene casi 9500 (9.5 kb) nucleótidos que codifican una poliproteína de 3000 a.a. Posee dos regiones no traducidas por el ribosoma (5’ UTR y 3’ UTR).
El genoma del VHC
En la región que codifica para E2 existen dos regiones con una muy elevada tasa de mutación, llamadas regiones hipervariables (HVR1 y HVR2). Además, en el gen NS5A existe una región asociada a la calidad de la respuesta al interferón (ISDR).
El genoma del VHC
De acuerdo a las diferentes secuencias de nucleótidos reportadas correspondientes al VHC, éste es clasificado en seis tipos, llamados genotipos y designados con números arábigos. A su vez, estos se dividen en subtipos, designados con letras minúsculas.
El genoma del VHC
Un genotipo es asignado a una secuencia dada según el grado o porcentaje de similitud que tenga con secuencias reportadas.
Este grado de similitud es asignado según la secuenciación del genoma viral completo o parte de él.
El genoma del VHC
Terminología Definición Similitud nucleotídica*
GenotipoHeterogeneidad genética entre distintas cepas del VHC
65.7 % a 68.9 %
SubtipoCepas estrechamente relacionadas dentro de los principales genotipos
76.9 % a 80.1 %
CuasiespeciesComplejo de variantes genéticas dentro de un mismo individuo
90.8 % a 99 %
*Porcentaje de similitud después de la secuenciación del genoma completo.
Zein. Clin Microbiol Rev. 2000
El genoma del VHC
Los criterios que definen el genotipo dependen así, de la región secuenciada.
Cuando se usa sólo parte del genoma para clasificar al virus, generalmente se eligen regiones cuya variación sea correspondiente a la del genoma completo.
El genoma del VHC
Terminología Similitud nucleotídica*
Genotipo > 72 %
Subtipo 75 % a 86 %
Cuasiespecies > 88 %
*Porcentaje de similitud después de la secuenciación de la región NS5-B.
El genoma del VHC
Aunque aún en controversia, se considera que existen 6 genotipos del VHC. Algunos autores han mencionado que existen 11 genotipos, sin embargo:
• Los supuestos 7, 8, 9 y 11 agrupan con el genotipo 6a.
• El supuesto genotipo 10 agrupa con el 3.
Zein. Clin Microbiol Rev. 2000
El genoma del VHCSubtipo
Porcentaje de similitud con:
1a 1b 1c 2a 2b 2c 3a 3b 4a 5a 6a
1a 100 81 85 65 66 63 67 66 68 69 64
1b 100 77 64 67 64 67 71 64 70 65
1c 100 68 70 67 65 70 64 61 61
2a 100 82 77 67 67 66 66 68
2b 100 81 64 69 65 67 66
2c 100 64 65 65 66 65
3a 100 79 65 67 64
3b 100 66 68 61
4a 100 66 66
5a 100 68
6a 100
El genoma del VHC
1a
22
5
4
3
3 3
1b1b
6
El genoma del VHCImportancia de los genotipos
Los genotipos 1 y 4 están asociados a una pobre respuesta al tratamiento con interferón.
Cuando un paciente se encuentra infectado con VHC genotipo 1, el esquema terapéutico es más agresivo.
La secuenciación y el análisis filogenético del genoma del VHC permite por ejemplo, establecer el origen de una epidemia o determinar en diferentes individuos infectados la fuente de infección común.
Ciclo de vidayProteómica
El proteoma del VHCCentral E 1 E 2 p7 NS2 NS3 NS4A NS4B NS5A NS5BNH2 - - HOOC
1. Central. Proteína de la cápside
2. E1. Proteína glicosilada de la envoltura, tipo transmembranal.
3. E2. Proteína glicosilada de la envoltura, de tipo transmembranal. Puede interactuar con la PKR.
4. p7 (antes NS1). Proteína altamente hidrofóbica, de función desconocida.
5. NS2. Con la región aminoterminal de NS3 forma la autoproteasa viral.
6. NS3. Proteasa y helicasa. Inhibe además a la PKA.7. NS4A . Cofactor esencial de NS3. 8. NS4B. Proteína hidrofóbica de función desconocida.9. NS5A. Proteína fosforilada, posible reguladora de la replicación viral.
10. NS5B. RNA polimerasa dependiente de RNA.
El ciclo de vida del VHC
El VHC entra al humano por vía parenteral y puede replicarse en linfocitos, pero su célula preferida para su supervivencia es el hepatocito.
Cumple con varios pasos dentro del llamado ciclo de vida del virus.
El ciclo de vida del VHC
El VHC tiene una vida media de 3-5 h en el plasma humano, produciéndose al día 1012 viriones. Esto significa que cada 24 h un solo hepatocito produce 50 viriones.
El ciclo de vida del VHC Los fenómenos principales en su ciclo de
vida son:
1. Unión al receptor celular.
2. Penetración a la célula.
3. Liberación de su material genético.
4. Síntesis de sus proteínas.
5. Procesamiento de su poliproteína.
6. Replicación de su genoma.
7. Ensamblaje del virión.
8. Liberación (exocitosis).
El ciclo de vida del VHC
Erwin
5’3’
5’3’
5’3’
RNA (-)
RNA (+)
5’3’
5’3’
5’3’
5’3’
5’3’
NH2 COOH
1. Unión al receptor2. Endocitosis
3. Liberación del RNA
4. Traducción del RNA5. Procesamiento proteico
6. Replicación7. Ensamblaje y liberación
Conclusiones
• El VHC tiene un genoma de RNA (+), cuyo origen se remonta a 1000 años como mínimo.
• Existen 6 genotipos del VHC, con cada vez más subtipos reportados.
• La distribución de los genotipos en el mundo muestra un patrón regional propio.
Gracias