Los investigadores descubren un actor clave en la infección por el virus de la hepatitis A
Partículas del virus de la hepatitis A (rosas) atrapadas en los lisosomas (orgánulos intracelulares amarillos), incapaces de iniciar la replicación en el citoplasma de las células debido a la eliminación de la enzima UCGC. Crédito: Maryna Kapustina, PhD, Facultad de Medicina de la UNC
Cómo el virus de la hepatitis A (VHA) logra ingresar a las células hepáticas llamadas hepatocitos e iniciar la infección ha sido un misterio durante cincuenta años hasta ahora. Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte diseñaron experimentos utilizando herramientas de edición de genes para descubrir cómo las moléculas llamadas gangliósidos sirven como guardianes de facto para permitir la entrada del virus en las células hepáticas.
La investigación, publicada en Nature Microbiology, ha revelado que los gangliósidos son un actor clave en el VHA y ha dado lugar a varias otras preguntas, como la forma exacta en que el ARN viral hace la transición entre diferentes compartimentos en las células hepáticas humanas para replicarse y causar enfermedades.
«Descubrir que los gangliósidos son receptores esenciales para la infección por VHA añade un interesante giro argumental a la historia de la hepatitis A», dijo el autor principal Stanley Lemon, MD, profesor de medicina y microbiología en la Facultad de Medicina de la UNC y miembro del Instituto de Salud Global y Enfermedades Infecciosas de la UNC. «Los gangliósidos son estructuralmente similares entre las especies de mamíferos, a diferencia de las proteínas, lo que ayuda a explicar la transmisión entre especies de hepatovirus antiguos. Comprender qué ayuda a un virus a saltar de una especie animal a otra es increíblemente importante, como lo demuestra claramente la pandemia actual de Covid-19 .»
El VHA se descubrió hace casi 50 años y, aunque existe una vacuna, no existe un tratamiento. El virus todavía infecta a más de 1,4 millones de personas en todo el mundo cada año, y en los últimos años ha causado un número creciente de casos de hepatitis en los Estados Unidos, algunos fatales. Muchas personas experimentan síntomas muy leves o ningún síntoma, especialmente los niños. Los pacientes con síntomas, que pueden durar ocho semanas ya veces más, a menudo experimentan náuseas, vómitos, diarrea, ictericia, fiebre y dolor abdominal. Después de la infección inicial, del 10 al 15 por ciento de las personas infectadas experimentan una recurrencia de los síntomas durante los primeros seis meses. La insuficiencia hepática aguda es rara, pero más común en personas de edad avanzada.
El VHA infecta a las personas a través de mecanismos similares a otros virus; interactúa con las moléculas receptoras en la superficie de las células humanas para poder entrar. Conocer el receptor de un virus no solo ayuda a los investigadores a comprender cómo el virus ingresa a las células, sino que también crea oportunidades para diseñar antivirales para bloquear la interacción para prevenir o tratar enfermedades.
Entre los cinco virus de hepatitis conocidos que causan o enfermedad hepática crónica en humanos, se han identificado receptores para el virus de la hepatitis C y el virus de la hepatitis B. Para la hepatitis A, la identidad del receptor siguió siendo esquiva. La oveja negra de la familia de los picornavirus, existe únicamente en dos modos: como virus sin envoltura (nHAV), compuesto por una cubierta de proteína llamada cápside que rodea un genoma de ARN; o como virus ‘casi envueltos’ (eHAV), en los que las cápsidas que contienen el genoma viral están envueltas dentro de las membranas de las células huésped.
Una vez dentro del hígado, los hepatocitos infectados liberan eHAV para que circule en la sangre, mientras que las partículas desnudas de nHAV se eliminan en las heces. Ambos tipos de virus son infecciosos. Al estar envuelto con membranas derivadas del huésped, el eHAV tiene una ventaja para evadir las respuestas de anticuerpos, mientras que el virión desnudo es extraordinariamente estable y se propaga fácilmente en el medio ambiente. Pero, en primer lugar, ¿cómo entró cada virus en las células del hígado y en la sangre?
Hace años, se informó que la proteína humana TIM1 era un receptor del VHA. El gen que codifica esta proteína lleva incluso el nombre oficial de receptor celular HAV 1 (HAVCR1). Pero estudios recientes en el laboratorio de Lemon mostraron que las células que carecen de TIM1 todavía permiten la infección por HAV.
Para encontrar un culpable más probable del receptor, Anshuman Das, Ph.D., un postdoctorado en el laboratorio de Lemon en ese momento de esta investigación y ahora en la Universidad de Duke, utilizó la edición de genes CRISPR-Cas9 para eliminar aproximadamente 20,000 genes en células cultivadas para encontrar qué genes humanos son esenciales para que el virus invada. Identificaron cinco genes particulares, todos los cuales eran requeridos por el virus. Resulta que estos genes codifican enzimas o transportadores que hacen posible la síntesis de gangliósidos. (Los transportadores son moléculas que transportan sustancias químicas a través de canales dentro de las células).
Los gangliósidos son moléculas de ácidos grasos azucarados. La enzima ceramida glucosiltransferasa crea gangliósidos. Y el gen UGCG codifica para esa enzima.
«UGCG fue el principal culpable de los cinco genes que iluminaron nuestra pantalla usando CRISPR-Cas9», dijo Lemon.
Entonces los investigadores eliminó UGCG, lo que previno la infección por VHA. También trataron células derivadas del hígado con un inhibidor químico de ceramida glucosiltransferasa para prevenir la infección tanto por eHAV como por nHAV.
Luego, los investigadores inyectaron ARN sintético de HAV directamente en las células para descubrir que el ARN viral se replicaba bien, lo que sugiere que Se requerían gangliósidos para la entrada del virus en las células, pero no para que hiciera copias de su genoma, o nuevas partículas de virus, una vez que entra en las células.
Experimentos posteriores revelaron que, en ausencia de gangliósidos, ambos desnudos y las partículas HAV casi envueltas, de hecho, penetran parcialmente en la célula, pero terminan atascadas en un compartimento llamado lisosoma. No se produce replicación viral. Cuando los investigadores volvieron a agregar los gangliósidos, los virus acumulados usaron los gangliósidos para salir del lisosoma y continuar su invasión de la célula, terminando liberando sus genomas en el citoplasma celular donde el virus comenzó a replicarse.
» Esto significa que los gangliósidos son esenciales para una entrada tardía del VHA en las células», dijo Anshuman Das, Ph.D., un postdoctorado en el laboratorio de Lemon en el momento de esta investigación y ahora en la Universidad de Duke. «Funcionan como verdaderos receptores».
Aunque quedan preguntas, los investigadores dicen que comprender el papel de los gangliósidos puede abrir nuevas vías para la prevención y posiblemente incluso el tratamiento de la hepatitis A.
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Cómo reacciona el sistema inmunitario a los virus de la hepatitis C Más información: Anshuman Das et al, Los gangliósidos son receptores endosómicos esenciales para el virus de la hepatitis A cuasi-envuelto y desnudo, Nature Microbiology (2020). DOI: 10.1038/s41564-020-0727-8 Información de la revista: Nature Microbiology
Proporcionado por University of North Carolina Health Care Cita: Los investigadores descubren un factor clave en la hepatitis Una infección por virus (27 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-key-player-hepatitis-virus-infection.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.