erwin. vhc genómica y proteómica

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Avances en la biología del VHC Dr. en C. Erwin Chiquete Biología Molecular en Medicina Medicina Interna [email protected]

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Page 1: Erwin. vhc genómica y proteómica

Avances en la biología del VHC

Dr. en C. Erwin ChiqueteBiología Molecular en MedicinaMedicina [email protected]

Page 2: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 3: Erwin. vhc genómica y proteómica

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

Page 4: Erwin. vhc genómica y proteómica

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/

Page 5: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 6: Erwin. vhc genómica y proteómica

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

Page 7: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 8: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 9: Erwin. vhc genómica y proteómica

El virus

Erwin

Glucoproteínasde la envoltura(E1 y E2)

Envoltura lipídica

RNA viral (genoma)

Nucleocápside(proteína C)

Tamaño: 55 a 60 nm

Page 10: Erwin. vhc genómica y proteómica

Genómica

Page 11: Erwin. vhc genómica y proteómica

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

Page 12: Erwin. vhc genómica y proteómica

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).

Page 13: Erwin. vhc genómica y proteómica

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).

Page 14: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 15: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 16: Erwin. vhc genómica y proteómica

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

Page 17: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 18: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 19: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 20: Erwin. vhc genómica y proteómica

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

Page 21: Erwin. vhc genómica y proteómica

El genoma del VHC

1a

22

5

4

3

3 3

1b1b

6

Page 22: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 23: Erwin. vhc genómica y proteómica

Ciclo de vidayProteómica

Page 24: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 25: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 26: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 27: Erwin. vhc genómica y proteómica

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).

Page 28: Erwin. vhc genómica y proteómica

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

Page 29: Erwin. vhc genómica y proteómica

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.

Page 30: Erwin. vhc genómica y proteómica

Gracias