9788419284617_Howley.Virus de ARN

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CAPÍTULO 21 • Coronavirus del síndrome respiratorio agudo grave de tipo 2

sitios antigénicos que no se superponen. 365 Un cambio importante durante la evolución de la S desde la aparición de COVID-19 es un cambio D614G (Asp614 a Gly) en S1. Múltiples estudios sugieren que el cambio aumenta la infectividad y la transmisión. 54,187,429,432 Proteína de la membrana Las proteínas M de los coronavirus desempeñan un papel fundamen tal en el ensamblaje de las partículas víricas. Presentan una estructura general muy conservada. La M del SARS-CoV-2 consta de 222 ami noácidos con un peso molecular teórico de 25 kDa, lo que concuerda con las características generales de otras proteínas M coronavíricas. La proteína es idéntica en un 91% a la M del SARS-CoV a nivel de ami noácidos. Las proteínas M son proteínas de membrana de tipo III, que constan de tres TMD, un ectodominio aminoterminal corto y una cola intraviriónica carboxiterminal larga de 100 aminoácidos. 140,310 Las M de los coronavirus están glucosiladas en el NTD con gluca nos ligados a N o ligados a O . 140,264,286 La M del SARS-CoV-2 tiene un sitio de N -glucosilación previsto en el ectodominio aminoterminal. Antes de incorporarse a los viriones ensamblados, la cola carboxitermi nal se localiza en el citoplasma, donde desempeña un papel en el trans porte y la localización en el Golgi. 69,214,223,264,288 La cola se asocia con la lámina interna de la membrana plasmática, donde interactúa con la nucleocápside vírica durante la gemación. 68 Las proteínas M pueden homooligomerizarse e interactuar con otros componentes del virión, incluyendo la S, la N y la E. 68,69,242 Para todos los coronavirus, las par tículas similares a virus (VLP, virus-like particles ) pueden ensamblarse eficientemente con proteínas M, S y E. 372,376 Algunos estudios recientes indican que la proteína M del SARS-CoV-2 también es necesaria para la formación de VLP y desempeña un papel en la retención de la pro teína S para su incorporación en las partículas. 26,295 Proteína de la envoltura Las proteínas E de los coronavirus son pequeñas proteínas de mem brana multifuncionales de 8.4-12 kDa (74-109 aminoácidos) que intervienen en el ensamblaje, la salida, la inflamación y la patogénesis del virus. 140,318 Se localizan en el sitio de ensamblaje en el ERGIC. 270,376 La proteína E del SARS-CoV-2 consta de 75 aminoácidos que com parten un 96% de identidad con la E del SARS-CoV, pero presentan una identidad muy baja con otras proteínas E coronavíricas. No obs tante, la E del SARS-CoV-2 presenta la misma estructura general y los aminoácidos clave conservados característicos de las proteínas de toda la familia de virus. Todas las proteínas E constan de un NTD, un TMD helicoidal α largo y un dominio hidrófobo carboxitermi nal, incluida la conservación de residuos de cisteína y prolina en el extremo C. 140,311 Los datos estructurales y las mediciones in vitro han mostrado que las proteínas E se multimerizan para formar un pentá mero en la bicapa de la membrana y forman canales iónicos conocidos como viroporinas . 18,283,289 La E del SARS-CoV-2, al igual que la del SARS-CoV, también se ensambla en canales iónicos pentaméricos en las membranas. 237,318 Se han elaborado modelos estructurales basados en estudios de resonancia magnética (RM) en micelas o liposomas para las proteínas E del SARS-CoV y del SARS-CoV-2. 237,353 La compara ción de los modelos sugiere que los canales iónicos del SARS-CoV-2 presentan una estructura más simple, pero se sugirió que, con base en la alta homología de secuencia entre las dos proteínas E, la dife rencia estructural podría deberse a diferencias experimentales en los estudios de RM. 18 Se requieren más estudios estructurales y funciona les adicionales que comparen directamente las proteínas E de múlti ples coronavirus para comprender la función de estas proteínas. Las E son modificadas postraduccionalmente por palmitoilación en residuos de cisteína conservados situados en el lado carboxiterminal del tercer TMD, lo que afecta sus interacciones con la bicapa de membrana. 25,225 Las proteínas son expresadas a altos valores en las células infectadas, pero solo unas pocas moléculas se ensamblan en partículas víricas. 140,311

De las cuatro proteínas estructurales de los coronavirus, la pro teína E viroporina y sus funciones son las menos conocidas. Los estu dios han mostrado que las proteínas E desempeñan diversas funciones, entre las que se incluyen la modulación del ensamblaje del virión o la gemación de la membrana, el transporte y la liberación por exocitosis, así como la estabilidad del virión y la patogénesis. 140,212,311,318,319 Está bien establecido que las proteínas E se colocalizan e interactúan con las proteínas M durante el ensamblaje del virus. 286,318 Todavía no se conoce del todo el mecanismo por el que las E contribuyen al ensam blaje del virus, ya que el requisito de estas proteínas durante el proceso varía entre los coronavirus. 72,278 Las funciones de la E pueden estar aso ciadas con la actividad de viroporina o contribuciones a la curvatura o escisión de la membrana durante el ensamblaje y la gemación. 271,311,318 Tanto la proteína E del SARS-CoV-2 como la del SARS-CoV con tienen motivos de unión a dominios PDZ (PBM, PDZ-domain binding motifs ) en el extremo C. Los PBM de la E interactúan con la proteína 1 asociada con Lin-7 (PALS1, protein associated with Lin-7 1 ), una pro teína que contiene dominios PDZ y que es importante para la polaridad epitelial en células de mamíferos. 44,162,362 Los PBM carboxiterminales tienen cuatro residuos (DLLV) que se conservan en el SARS-CoV y el SARS-CoV-2. Los péptidos carboxiterminales que contienen los resi duos conservados muestran que el péptido del SARS-CoV-2 presenta una mayor unión al dominio PDZ de la PALS1. 368 Una estructura por crio-ME de la PALS1 con el CTD de la E del SARS-CoV-2 que con tiene el PBM muestra que los residuos conservados DLLV se unen a un bolsillo formado por el dominio PDZ y el dominio homólogo al domi nio 3 de la Src de la PALS1. 44 Una estructura cristalina de los PBM de la proteína E del SARS-CoV y del SARS-CoV-2 con el dominio PDZ de la PALS1 también ha mostrado la unión a un bolsillo de este último dominio. 159 Estos estudios estructurales sugieren que las interaccio nes del PBM carboxiterminal de la proteína E con la PALS1 pueden desempeñar un papel en la patogénesis mediante la interferencia en la integridad de la unión de las células epiteliales pulmonares. 73,362 La E es expresada en concentraciones elevadas en las células epiteliales pulmo nares infectadas por el SARS-CoV-2. 401 Anteriormente, se sugirió que la proteína E del SARS-CoV se localiza en el sitio de ensamblaje del virus, donde el reclutamiento de la PALS1 puede alterar la polaridad celular pulmonar y la estructura vascular. 362 Las E del SARS-CoV y del SARS-CoV-2 también interactúan con otras proteínas de unión celu lar, como la proteína de unión de fijación de sintenina que contiene el dominio PDZ y la proteína ZO-1 de la unión estrecha. 35,42,162 Por lo tanto, las interacciones de la E con estas proteínas y su actividad de viroporina probablemente contribuyen a la inflamación de forma con siderable, a través de la rotura de la unión estrecha, la filtración vascu lar y el daño inmunomediado que da lugar al síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA). De hecho, un estudio reciente sugiere que la E del SARS-CoV-2 contribuye con el daño patológico que se ase meja al SDRA. 406 Proteína de la nucleocápside Las proteínas N de los coronavirus son fosfoproteínas multifuncionales que encapsidan el ARN vírico para formar un complejo ribonucleo proteínico (ribonucleoproteína vírica [vRNP, viral ribonucleoprotein ]) que media el empaquetamiento de partículas víricas. 188 La proteína N es reclutada en complejos de replicación-transcripción donde participa en la síntesis de ARN y se cree que promueve el cambio de plantilla de ARN para facilitar la adición de la secuencia líder en 5 ′ durante la síntesis de mRNA subgenómico. 60,243,377,444 La N de longitud completa del SARS-CoV-2 consta de 419 aminoácidos que tienen un peso mole cular teórico de 45.6 kDa. La proteína N del SARS-CoV-2 comparte un 90.52% de identidad a nivel de aminoácidos con la del SARS-CoV. La proteína presenta la misma estructura modular general que otras proteínas N coronavíricas, con NTD y CTD conservados y plegados. El NTD interactúa con la señal de empaquetamiento del genoma del

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