Partículas interferentes defectuosas

As partículas interferentes defectuosas (PID ou DIP polas súas iniciais en inglés), tamén coñecidas como virus interferentes defectuosos, son mutantes de virus xerados espontaneamente nos que se perdeu unha parte crítica do xenoma da partícula debido a replicación defectuosa ou recombinación non homóloga. Suponse que o mecanismo da súa formación é o resultado do cambio de molde durante a replicación do xenoma viroso, aínda que tamén se propuxeron mecanismos non replicativos que implican a ligación directa de fragmentos de ARN xenómico. Os DIPs derívanse de e asócianse co seu virus parental, e as partículas clasifícanse como DIPs se se volven non infecciosas debido a que polo menos un xene esencial do virus pérdese ou se dana gravemente como resultado do defecto. Un DIP normalmente aínda pode penetrar nas células hospedadoras, pero require outra partícula de virus completamente funcional (o virus "auxiliar") para coinfectar unha célula con el, co fin de proporcionar os factores perdidos.

Os DIP foron observados por primeira vez xa na década de 1950 por Von Magnus e Schlesinger, ambos traballando co virus de influenza. Con todo, a evidencia directa de DIPs só foi atopada na década de 1960 por Hackett que notou a presenza de partículas "grumosas" do virus da estomatitis vesicular en micrografías electrónicas e a formalización da terminología de DIPs foi en 1970 por Huang e Baltimore. Os DIP poden producirse en case todas as clases de virus tanto de ADN como de ARN tanto en contornas clínicas como de laboratorio incluíndo poliovirus, coronavirus do SRAS, sarampión, alfavirus, virus respiratorio sincitial e virus da gripe.

 Defectos 
Os DIP son un fenómeno natural que se pode recrear en condicións experimentais no laboratorio e tamén pódense sintetizar para uso experimental. Prodúcense espontaneamente por replicación virosa propensa a erros, algo particularmente frecuente nos virus de ARN sobre os virus de ADN debido á encima utilizada (replicasa, ou ARN polimerasa dependente de ARN) Os xenomas de DIP reteñen tipicamente as secuencias terminais necesarias para o recoñecemento polas polimerasas viroso, e as secuencias para o empaquetamiento do seu xenoma en novas partículas, pero pouco máis. O tamaño do evento de deleción xenómica pode variar en gran medida, cun exemplo deste tipo nun DIP derivado do virus da rabia que mostra unha deleción de 6,1 kb. Noutro exemplo, o tamaño de varios xenomas de virus de plantas de DI-ADN variou dunha décima parte do tamaño do xenoma orixinal á metade.Pathak KB, Nagy PD (December 2009). "Defective Interfering RNAs: Foes of Viruses and Friends of Virologists". Viruses. 1 (3): 895–919. doi:10.3390/v1030895. PMC 3185524. PMID 21994575.

 Interferencia 
Considérase que as partículas interferen cando afectan á función do virus parental a través da inhibición competitiva durante a coinfección. Noutras palabras, os virus defectuosos e non defectuosos replícanse simultaneamente, pero cando as partículas defectuosas aumentan, a cantidade de virus non defectuoso replicado diminúe. O grao de interferencia depende do tipo e tamaño do defecto no xenoma; as grandes deleciones de datos xenómicos permiten a replicación rápida do xenoma defectuoso. No SARS-CoV-2, os DIPs sintéticos producidos pola eliminación do 90% do xenoma replícanse tres veces máis rápido que o virus. Durante a coinfección dunha célula hóspede, alcanzarase finalmente unha relación crítica na que se están usando máis factores virosos para producir os DIPs non infecciosos que partículas infecciosas. Tamén se demostrou que as partículas defectuosas e os xenomas defectuosos estimulan as respostas inmunitarias innatas do hóspede e a súa presenza durante unha infección virosa correlaciónase coa forza da resposta antiviral. Con todo, nalgúns virus como SARS-CoV-2, o efecto da inhibición competitivaPathak KB, Nagy PD (December 2009). "Defective Interfering RNAs: Foes of Viruses and Friends of Virologists". Viruses. 1 (3): 895–919. doi:10.3390/v1030895. PMC 3185524. PMID 21994575. mediante partículas interferentes reduce as respostas inmunitarias innatas mediadas por virus e a inflamación que produce un efecto terapéutico.Dimmock NJ, Easton AJ, Leppard KN, eds. (2015). "Innate and intrinsic immunity". Introduction to Modern Virology. John Wiley & Sons. pp. 201–217. ISBN 978-1-119-09453-1.Sun Y, Jain D, Koziol-White CJ, Genoyer E, Gilbert M, Tapia K, et al. (September 2015). "Immunostimulatory Defective Viral Genomes from Respiratory Syncytial Virus Promote a Strong Innate Antiviral Response during Infection in Mice and Humans". PLOS Pathogens. 11 (9) e1005122. doi:10.1371/journal.ppat.1005122. PMC 4559413. PMID 26336095.

Esta natureza que interfere é cada vez máis importante para a investigación sobre as terapias con virus. Crese que a razón da súa especificidade, os DIPs dirixiranse a sitios de infección. Nun exemplo, os científicos utilizaron DIPs para crear "virus protectores", que atenuaron a patoxenicidade dunha infección de influenza A en ratos, mediante a indución dunha resposta de interferón, até o punto de que xa non era letal. Para o SARS-CoV-2, os primeiros DIP sintéticos realizáronse en 2020 e o efecto de interferencia utilizouse para xerar partículas interferentes terapéuticas (TIP) que reduciron a patogénesis e protexeron aos hámsteres de enfermidades graves.Yao S, Narayanan A, Majowicz S, Jose J, Archetti M (1 July 2021). "A Synthetic Defective Interfering SARS-CoV-2". PeerJ. 9 e11686. doi:10.7717/peerj.11686. PMC 8255065. PMID 34249513.

 Patoxénese 
Demostrouse que os DIPs exercen un papel na patoxénese de certos virus. Un estudo demostra a relación entre un patóxeno e a súa variante defectuosa, mostrando como a regulación da produción de ID permitiu que o virus mitigase a súa propia replicación infecciosa, diminuíndo a carga virosa e, por tanto, mellorando a súa eficiencia parasitaria ao evitar que o hóspede morrese demasiado rápido. Isto tamén proporciona ao virus máis tempo para propagarse e infectar a novos hóspedes. A xeración de DIP está regulada dentro dos virus: o elemento de replicación que actúa no cis de Coronavirus SL-III (mostrado na imaxe) é unha estrutura xenómica de orde superior implicada na mediación da produción de DIP en coronavirus bovino, con homólogos aparentes detectados noutros grupos de coronavirus. Unha introdución máis profunda pódese atopar no traballo de Alice Huang e David Baltimore de 1970.Raman S, Bouma P, Williams GD, Brian DA (June 2003). "Stem-loop III in the 5' untranslated region is a cis-acting element in bovine coronavirus defective interfering RNA replication". Journal of Virology. 77 (12): 6720–6730. doi:10.1128/JVI.77.12.6720-6730.2003. PMC 156170. PMID 12767992.Huang AS, Baltimore D (April 1970). "Defective viral particles and viral disease processes". Nature. 226 (5243): 325–327. Bibcode:1970Natur.226..325H. doi:10.1038/226325a0. PMID 5439728. S2CID 4184206.

 Tipos de xenomas de ARN defectuosos 

 As delecións defectivas prodúcense cando se omite un fragmento do molde. Exemplos deste tipo de defecto poden atoparse no virus da mancha murcha do tomate (tomato spotted wilt virus) e no Flock House virus.Resende R, de Haan P, van de Vossen E, de Avila AC, Goldbach R, Peters D (October 1992). "Defective interfering L RNA segments of tomato spotted wilt virus retain both virus genome termini and have extensive internal deletions". The Journal of General Virology. 73 (10): 2509–2516. doi:10.1099/0022-1317-73-10-2509. PMID 1402797.
 Os defectos tipo snapback prodúcense cando a replicase transcribe parte dunha cadea e despois utiliza esa nova cadea como molde. O resultado pode ser a formación dunha estrutura en forquita (hairpin). Estes defectos observáronse no virus da estomatite vesicular.
 Os defectos tipo panhandle prodúcense cando a polimerase transporta unha cadea parcialmente sintetizada e logo volve atráis para transcribir o extremo 5’, formando unha estrutura en forma de mango (panhandle). Este tipo de defectos atópase nos virus da gripe.
 Os defectos compostos prodúcense cando teñen lugar simultaneamente unha deleción e un defecto tipo snapback.
 O xenoma DI mosaico ou complexo prodúcese cando distintas rexións poden proceder do mesmo xenoma do virus auxiliar pero nunha orde incorrecta; de diferentes segmentos do xenoma auxiliar; ou ata incluír segmentos de ARN do hóspede. Tamén poden producirse duplicacións.Marriott AC, Dimmock NJ (January 2010). "Defective interfering viruses and their potential as antiviral agents". Reviews in Medical Virology. 20 (1): 51–62. doi:10.1002/rmv.641. PMID 20041441. S2CID 26359078.

 Investigación 
Os virólogos realizaron investigacións para obter máis información sobre a interferencia na infección das células hospedadoras e como os xenomas IDE poderían funcionar potencialmente como axentes antivirais inmunoestimuladores. Outra rama da investigación perseguiu o concepto de enxeñaría de DIPs en partículas interferentes terapéuticas antivirais (TIP), un concepto puramente teórico até hai pouco. Un artigo de 2014 describe o traballo preclínico para probar a efectividade inmunoestimuladora dun DIP contra os virus da influenza mediante a indución das respostas inmunitarias antivirais innatas (é dicir, interferón). O traballo posterior probou a eficacia preclínica dos TIP contra o VIH e o SARS-CoV-2. Tamén se atopou que os ARN-DEI axudan na infección de fungos a través de virus da familia Partitiviridae por primeira vez, o que fai espazo para un traballo máis interdisciplinario.Marriott AC, Dimmock NJ (January 2010). "Defective interfering viruses and their potential as antiviral agents". Reviews in Medical Virology. 20 (1): 51–62. doi:10.1002/rmv.641. PMID 20041441. S2CID 26359078.Yao S, Narayanan A, Majowicz S, Jose J, Archetti M (1 July 2021). "A Synthetic Defective Interfering SARS-CoV-2". PeerJ. 9 e11686. doi:10.7717/peerj.11686. PMC 8255065. PMID 34249513.Chaturvedi S, Vasen G, Pablo M, Chen X, Beutler N, Kumar A, et al. (December 2021). "Identification of a therapeutic interfering particle-A single-dose SARS-CoV-2 antiviral intervention with a high barrier to resistance". Cell. 184 (25): 6022–6036.e18. doi:10.1016/j.cell.2021.11.004. PMC 8577993. PMID 34838159.Chiba S, Lin YH, Kondo H, Kanematsu S, Suzuki N (February 2013). "Effects of defective interfering RNA on symptom induction by, and replication of, a novel partitivirus from a phytopathogenic fungus, Rosellinia necatrix". Journal of Virology. 87 (4): 2330–2341. Bibcode:2013JVir...87.2330C. doi:10.1128/JVI.02835-12. PMC 3571465. PMID 23236074.

Desenvolvéronse varias ferramentas como ViReMa e DI-tector para axudar a detectar xenomas viroso defectuosos en datos de secuenciación de próxima xeración e enfoques de alto rendemento, como a secuenciación de bibliotecas de deleción aleatoria (RanDeL-Seq), permiten o mapeo racional dos elementos xenéticos viroso que se requiren para a propagación de partículas DEI.

 Notas 

Categoría:Axentes subvirais
Categoría:Viroloxía