La glicoproteína G rábica es una de las proteínas estructurales del virus de la Rabia (RABV) y constituye la única proteína del virión expuesta en la superficie viral. La glicoproteína G está codificada en la única cadena que forma el genoma viral de ARN monocatenario negativo del RABV. Como también lo están el resto de proteínas del virus, N, P, M y L. A diferencia de estas proteínas, que se traducen en ribosomas libres, la proteína G es translocada al retículo endoplasmático (RE) al ser traducida. Una vez en el RE sigue su camino hacia el aparato de Golgi por transporte anterógrado para adquirir sus glicosilaciones características.
Los componentes virales recién sintetizados son luego ensamblados y la nueva partícula viral es liberada de la célula mediante un proceso de fisión, adoptando su característica forma de bala. La proteína G, insertada en la membrana de la célula huésped, forma los distintivos picos o espículas de la envoltura viral.
Estructura Primaria La glicoproteína-G es una molécula formada de 524 aminoácidos (aa) y un peso molecular calculado de 58.658 kiloDaltons (kDa). La forma "madura" posee ~505 aa, con un peso total glicosilado entre 65 y 67 kDa. Secundaria Los dominios se organizan, desde el extremo N-terminal en: un péptido señal (aa 1–19), escindido enzimáticamente tras la traducción). Dominios Ectodominio (aa 1-439), de RABV-G consta de un dominio de fusión (FD), un dominio de homología de pleckstrina (PHD) y un dominio central (CD) que están conectados mediante enlaces interdominio Dominio transmembrana (aa 440-462) y Dominio citoplasmático (aa 463-505).
Está formada por tres unidades estructurales de oligomeros (protómeros), cada uno con hélice alfa (hélice α) central y otras, partes de lámina beta (láminas β) y bucles, dando lugar a un trímero. Es del tipo I N-glicosilada la cual atraviesa la membrana del virión (proteína membrana). Entre las etapas de prefusión y la post-fusión a la cédula huésped, intervienen 4 dominios. Los dominios I y III comprenden mitad de la proteína hacia arriba y contienen lugares antigénicos y de unión a receptores. El dominio II tiene una hélice central que se alarga después de la fusión. Por último, el IV es el dominio principal de la fusión con dos bucles de fusión. El I y II son conocidos también como dominios centrales, el III como dominio de homología a Pleckstrina o dominio PH y el IV es el dominio de fusión. La glicoproteína-G se extiende hasta 8,3 nanómetros (nm) fuera de la membrana vírica de estructura cuaternaria
La proteína G difiere en los distintos tipos de virus dentro de la familia Rhabdovirus, es decir, posee glicosilaciones similares, enlaces covalentes, etc. Puede ser N-glicosilada de 2 a 4 sitios, cuya participación es esencial para el plegamiento de la proteína. Consta de dos secuencias hidrofóbicas, la primera está en el extremo N-terminal y está formada por 19 aminoácidos y representa un péptido señal que es cortado de la estructura por una proteasa, mientras que la segunda es una secuencia de 22 aminoácidos y es el dominio transmembrana muy importante para el plegamiento del ectodominio.,El resto de aminoácidos hidrofílicos que se sitúan en el citosol interactúan con las proteínas M y de la nucleocápside.
Para interactuar y conformar la proteína, las hélices de cada protómero necesitan otras estructuras dado que están muy lejos entre sí. Un bucle en el dominio I (residuos 378-384) es el que lo permite. Este se une a la hélice central (residuos 274-293) y a un bucle en forma de espiral (residuos 359-271) dando lugar a una red que se une finalmente al otro protómero mediante otra pequeña hélice α que sobresale. Según la conformación, puede llegar a tener 4 formas estructurales: la nativa (N), la hidrofóbica activada (A), la inactiva (I) y una reestructuración a pH bajo al entrar en la célula huésped. El estado N se da a un pH alrededor de 7 cuando se une a los receptores de la membrana. El A, también llamado estado de prefusión, se da a un pH de 6,3 y hay una interacción directa con la célula por parte del ecto-dominio (aminoácidos 103-179) porque las histidinas 148 y 149 se protonizan a pH ácido y comportan un cambio en la glucoproteína que permite la fusión. La forma fusogénica inactiva (I) se adopta una vez el virus se ha fusionado con la membrana celular o este proceso ha fallado. La estabilidad de la Gp-G depende de la conformación de las hélices centrales y sus estructuras. En este virus tiene forma de cono con un base estrecha y parte superior ancha en la prefusión. Una vez entra se sitúa en los endosomas por la fusión de la membrana endosomal y la vírica, donde el pH es de 5.5 aproximadamente. No como en otros virus, la proteína G se desprotomeriza formando monómeros. Eso sucede porque las hélices no se unen directamente, sino que lo hacen mediante bucles.
Acción en proceso viral
La glicoproteína G rábica media dos tipos de acción en el ciclo de infección de la célula huésped, uno es la adsorción y endocitosis, la cual permite la internalización del virión y el otro es el del uso del sistema de transporte axonal con la intención de propagar el virus al sistema nervioso central y posteriormente encéfalo. Durante todos los pasos que da el virus la glicoproteína será esencial tanto para mediar los pasos entre células como para el transporte ya mencionado. Estos sistemas se darán gracias a ciertas proteínas y estructuras específicas de neuronas y células musculares con las que la proteína G del RABV interactúa.
Adsorción y Endocitosis miniaturadeimagen|343x343px|La glicoproteína rábica es la que media la adsorción y consecuente endocitosis de la partícula viral en las uniones neuromusculares gracias a su unión a receptores nicotínicos de acetilcolina presentes en neuronas y miocitos presentes en esas regiones. La glicoproteína G del virus de la rabia media el contacto inicial y la adhesión del virión con las membranas celulares de tipos específicos de células localizadas en regiones de unión neuromuscular. Esto ocurre gracias a la presencia de determinados receptores con los cuales interactúa dicha glicoproteína. Principalmente, esta interacción se da mediante la unión al péptido 173–204 de la subunidad 1 del receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR), localizado mayormente en las regiones postsinápticas de las células musculares. También se ha propuesto que esta interacción podría ocurrir directamente en neuronas, ya que la glicoproteína G rábica presenta secuencias similares a dominios presentes en neurotoxinas. 65px|.
La interacción con las neuronas también está mediada por la unión de la glicoproteína G a distintos receptores neuronales. Uno de ellos es la molécula de adhesión celular neural (NCAM o CD56), una glicoproteína de superficie perteneciente a la superfamilia de las inmunoglobulinas. La NCAM se acumula en la superficie neuronal y desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la estructura sináptica, contribuyendo a la regulación de la plasticidad neuronal y de las conexiones entre las neuronas y el entorno extracelular. Se ha observado que las células tratadas con anticuerpos dirigidos contra la NCAM presentan una reducción significativa en la infección por el virus de la rabia (RABV), lo que disminuye tanto su capacidad infectiva como la producción viral. En consecuencia, la invasión del RABV se ve notablemente reducida en animales con deficiencia de NCAM.
Otro receptor implicado es el receptor de neurotrofina p75NTR, un miembro de la superfamilia de receptores del factor de crecimiento nervioso. Este receptor está compuesto por cuatro dominios extracelulares ricos en cisteína (CRDs) y un dominio de muerte intracelular tipo II. Los cuatro dominios N-terminales ricos en cisteína se unen a la glicoproteína G del virus de la rabia en su estado trimérico con alta afinidad, aunque esta unión se limita a las proteínas G de los genotipos 1 y 6. Diversos estudios han demostrado una relación entre la presencia de endosomas que contienen RABV y una aceleración del transporte retrógrado de los mismos; sin embargo, el mecanismo molecular subyacente aún no se comprende completamente. La eliminación del gen que codifica el dominio extracelular del receptor p75NTR en neuronas reduce la tasa de infección por RABV. No obstante, esta manipulación no altera la infectividad del virus in vivo, lo que sugiere que el p75NTR no es estrictamente indispensable para la infección rábica.
El receptor de glutamato metabotrópico de subtipo II (mGluR2) ha sido identificado recientemente como otro receptor del virus de la rabia. Su función patogénica consiste en interactuar directamente con la glicoproteína G del virus, facilitando tanto la entrada viral como el tráfico endosómico. Al igual que con los receptores neuronales previamente mencionados, la reducción en la expresión del gen de mGluR2 o su bloqueo mediante anticuerpos específicos produce una disminución significativa de la infección rábica en células neuronales. Sin embargo, se ha observado que algunas células cerebrales con una baja expresión de mGluR2 pueden ser infectadas por el virus, lo que sugiere que el RABV es capaz de utilizar vías alternativas de entrada independiente de este receptor.
Transporte axonal Se ha demostrado que la glicoproteína G rábica es fundamental para que se pueda dar el secuestro de la maquinaria neuronal encargada del transporte axonal retrogrado. Este proceso es esencial para permitir la propagación del patógeno desde nervios periféricos al sistema nervioso central y posteriormente encéfalo y por tanto se entiende que la Glicoproteína G también es crucial para que se de infección terminal de la enfermedad.
Este proceso se inicia cuando se da la fusión de la membrana viral con la membrana endosomal mediado por la acción de la glicoproteína G cuando sufre un cambio conformacional dado por la disminución del pH dentro del endosoma. Cuando se fusionan las membranas, se da la unión de la partícula viral a la dineína provocando el transporte axonal retrogrado (dirección a sistema nervioso central) a través de los microtúbulos neuronales.Aunque la unión de la vesícula con la dineína se forma principalmente por la unión a la fosfoproteína, es la glicoproteína la que media la externalización de la fosfoproteína para que se permita ese proceso.
Inmunogenicidad y vacunación Las vacunas contra la rabia tanto en humanos como en animales constituyen una medida profiláctica que puede ser empleada preexposición (prevención) o posexposición. Estas vacunas suelen ser virus completos inactivados con las mismas propiedades antigénicas que los virus de tipo salvaje.
Como se mencionó previamente, la glicoproteína G de la rabia es la única encontrada en la superficie del virión. Por ende, este es el principal antígeno reconocido por el sistema inmune humoral del huésped. Su estructura se organiza en homotrímeros mediante oligomerización, que son necesarios tanto para la interacción con los receptores celulares como para inducir anticuerpos virus-neutralizantes, capaces de dar protección al neutralizar la infectividad del virus. Su alta exposición en la superficie del virión, junto con su capacidad de inducir la producción de anticuerpos que evitan la unión o fusión del virión a las células dianas, le confiere una alta inmunogenicidad.,
Relación entre la N-glicosilación y las vacunas antirrábicas La glicoproteína G del virus de la rabia presenta varias N-glicosilaciones que afectan su estabilidad y reconocimiento por el sistema inmunitario de la célula huésped. Estas modificaciones, básicamente la adición de glúcidos, pueden ocultar ciertos epítopos o alterar el plegamiento correcto de la proteína, afectando su ensamblaje y funcionalidad.