El virus de la hepatitis C (VHC, HCV en inglés) es un virus ARN pequeño (30 a 38 nm), con nucleocápside icosaédrica y envoltura, perteneciente al género Hepacivirus de la familia Flaviviridae. Posee un genoma de cadena sencilla con sentido positivo, de 9,6 Kb que codifica un polipéptido único de cerca de 3000 aminoácidos.
Más de 170 millones de personas en el mundo se encuentran infectadas por el virus de la hepatitis C. Es una de las principales causas de hepatitis crónica a nivel mundial. Los hepatocitos del hígado son el principal blanco del virus de hepatitis C, siendo el agente causal de la hepatitis C, aunque varios tipos de linfocitos, especialmente los linfocitos B y las células dendríticas también pueden ser infectadas. Además de la hepatitis crónica, produce complicaciones tales como la cirrosis y el hepatocarcinoma celular.
Su transmisión es parenteral. Posee una gran variabilidad genética gracias a la alta tasa de error en la replicación y a la alta producción de partículas virales existiendo 7 genotipos y 67 subtipos. Se observa que el VHC circula como una mezcla de genomas con un amplio espectro de mutantes estrechamente vinculados conocida como cuasiespecies. En el mundo existen más de 170 millones de personas infectadas, siendo el genotipo 1 el más ampliamente distribuido. Las zonas más afectadas son el norte de África y el continente asiático con prevalencias superiores al 3,5%.
Historia A mediados de la década de 1970 se extendió la noticia de que los bancos de sangre estaban contaminados con un agente no identificado que provocaba hepatitis no A-no B. En 1989 se reportó la primera secuencia del virus de la hepatitis C.
Estructura y ciclo viral La dificultad para cultivar el virus de la hepatitis C ha sido uno de los principales impedimentos para lograr su estudio en profundidad. El descubrimiento en Japón de una cepa de virus genotipo 2a, procedente de un paciente japonés con una hepatitis fulminante facilitó el cultivo de este virus entre los años 2001 y 2003. Esta cepa es conocida como JFH-1 (Japanese Fulminant Hepatitis). También se logró cultivar virus del genotipo 1a a partir de la cepa H77S.
A partir de este punto se desarrollaron distintas tecnologías de cultivo que permitieron conocer el ciclo viral y realizar importantes avances hacia un tratamiento de la hepatitis C. Uno de estos avances fue la obtención de virus quiméricos basados en JFH-1 que contienen los UTR 3’ y 5’, y la región NS3-NS5B de JHF-1, junto con la región core-NS2 procedente de otra cepa denominada J6 con una tasa de replicación mayor in vitro. Además se han obtenido de esta quimera intragenotípica, virus recombinantes de todos los genotipos.
Genoma miniaturadeimagen|Parte superior: Esquema del genoma del VHC con los dos extremos UTR y la parte codificante para una sola proteína. Parte Inferior: Proteínas resultantes del procesamiento de la Poliproteína. |345x345px El ARN genómico del VHC posee 9,6 Kb aproximadamente. Un único ORF codifica una poliproteína de en torno a 3011-3033 aminoácidos. Esta poliproteína es cortada por proteasas virales y celulares. El ARN está organizado con dos secuencias que no se traducen (UTR) en los extremos 5’ y 3’ del ácido nucleico. A continuación del UTR 5’ se encuentran los genes que codifican para proteínas estructurales y no estructurales; en el sentido 5’→3' se encuentran primero las proteínas estructurales: Core, E1 y E2; a continuación se encuentran las proteínas no estructurales (NS): p7, NS2, NS3, NS4A, NS4B, NS5A y NS5B.
Proteínas estructurales Las proteínas estructurales del virus de la hepatitis C, están codificadas en el primer tercio de la poliproteína codificada por al ARN viral. El core o proteína de la cápside y una envoltura lipídica conformada por unas glucoproteínas embebidas llamadas E1 y E2. En el interior podemos encontrar la nucleocápside icosaédrica formada por copias de la proteína core asociadas al ARN genómico. Las proteínas estructurales se requieren para la formación de partículas pero no para los procesos de replicación de ARN o traducción.
Proteínas no estructurales La primera proteína no estructural es p7 o NS1. Consiste en una proteína hidrofóbica que genera canales iónicos transmembrana necesarios para el ensamblaje y se postula como una posible diana terapéutica.
Posteriormente se encuentra NS2 que es una proteína transmembrana hidrofóbica que actúa conjuntamente con el extremo N-terminal de NS3 generando una autoproteasa dependiente de zinc responsable del procesamiento de NS2/NS3. Además, la interacción con otras proteínas estructurales y no estructurales, resulta crucial en el ensamblaje de las partículas virales.
NS3 es una proteína con diversas funciones. En su extremo N-terminal podemos encontrar el dominio de unión de zinc de la autoproteasa, además de una serina proteasa implicada en el procesamiento de las proteínas no estructurales. Por otra parte, el dominio C-terminal se encuentra la actividad helicasa capaz de actuar sobre ARN o ADN.
La activación de la actividad ARN helicasa ocurre después de la interacción de NS3 con la ARN polimerasa ARN dependiente.Jennings TA, Chen Y, Sikora D, Harrison MK, Sikora B, Huang L, et al. RNA unwinding activity of the hepatitis C virus NS3 helicase is modulated by the NS5B polymerase. Biochemistry. 2008;47(4):1126-35. Aunque el dominio N-terminal de NS3 tiene actividad catalítica independiente se requiere como cofactor NS4. El complejo NS3/NS4A es capaz de inhibir genes inducibles por ácido retinoico (RIG-I), el TLR3 y la ruta de señalización de activación de interferones (IFN-α y IFN-β) al cortar las proteínas celulares MAVS (Proteína de señalización antiviral asociada a mitocondrias) y TRIF (Dominio receptor Toll/interleucina 1 que contiene el adaptador de inducción de IFN-β).Baril M, Racine ME, Penin F, Lamarre D. MAVS dimer is a crucial signaling component of innate immunity and the target of hepatitis C virus NS3/4A protease. J Virol. 2009;83(3):1299311.Meylan E, Curran J, Hofmann K, Moradpour D, Binder M, Bartenschlager R, et al. Cardif is an adaptor protein in the RIG-I antiviral pathway and is targeted by hepatitis C virus. Nature. 2005;437(7062):1167-72 Por tanto, el complejo NS3/NS4A está implicado en el escape del sistema inmune del huésped. Esto, unido a la importancia que muestra en el desarrollo del ciclo vital, hace de NS3/4A una de las principales dianas terapéuticas.
NS4B es una proteína transmembrana con cuatro dominios hidrofóbicos. NS4B induce en la base del retículo endoplasmático la generación de la red de membranas. Esta red de membranas resulta crucial en la replicación del ARN genómico.Moradpour D, Penin F, Rice CM. Replication of hepatitis C virus. Nature reviews Microbiology. 2007;5(6):453-63. NS4B es capaz de activar distintas proteínas celulares involucradas en la regulación del ciclo celular pudiendo causar la transformación oncogénica de la célula.Li Y, Zhang Q, Liu Y, Luo Z, Kang L, Qu J, et al. Hepatitis C virus activates Bcl-2 and MMP2 expression through multiple cellular signaling pathways. J Virol. 2012;86(23):12531-43Nitta S, Sakamoto N, Nakagawa M, Kakinuma S, Mishima K, Kusano-Kitazume A, et al. Hepatitis C virus NS4B protein targets STING and abrogates RIG-I-mediated type I interferondependent innate immunity. Hepatology. 2013;57(1):46-58
NS5A es una metaloproteína carece de actividad enzimática conocida y su función principal parece ser la interacción con otras proteínas del VHC y factores celulares.Huang Y, Staschke K, De Francesco R, Tan SL. Phosphorylation of hepatitis C virus NS5A nonstructural protein: a new paradigm for phosphorylation-dependent viral RNA replication? Virology. 2007;364(1):1-9. Consta de 3 dominios. Cada dominio posee alguna región que puede jugar un papel crítico en el ciclo celular.Penin F, Brass V, Appel N, Ramboarina S, Montserret R, Ficheux D, et al. Structure and function of the membrane anchor domain of hepatitis C virus nonstructural protein 5A. The Journal of biological chemistry. 2004;279(39):40835-43 Multitud de evidencias muestran que NS5A interactúa con diferentes tipos de proteínas celulares, y por lo tanto, posee diversas funciones que van desde la inhibición de la respuesta antiviral de Interferón, a la subversión de las vías de señalización por la regulación del crecimiento celular y de la apoptosis.He Y, Staschke KA, Tan S-L. HCV NS5A: a multifunctional regulator of cellular pathways and virus replication. Hepatitis C viruses: genomes and molecular biology. 2006:267-92.Tellinghuisen TL, Marcotrigiano J, Gorbalenya AE, Rice CM. The NS5A protein of hepatitis C virus is a zinc metalloprotein. The Journal of biological chemistry. 2004;279(47):48576-87.
La última proteína no estructural es NS5B. NS5B es una proteína integral de membrana y es una ARN-polimerasa-ARN-dependiente que contiene en su composición un motivo GDD (Glicina-Aspártico-Aspártico)típico de todas las polimerasas. Posee la estructura espacial típica de las polimerasas de “mano derecha”, en el que tres dominios están aislados incluyendo la "palma" (donde se encuentra el centro catalítico), "pulgar" y "dedos" que rodean la "palma". Esta disposición espacial forma un “canal” que sirve para la unión del ARN de cadena simple. La lámina β se proyecta desde el “pulgar” y su función es la atracción de ARN al sitio catalítico en la posición correcta. Una región hidrofóbica de 21 aminoácidos localizada en el extremo C terminal de la polimerasa sirve como residuo de anclaje. La ARN-polimerasa es capaz de iniciar la síntesis de ARN de novo o dependiendo de cebador gracias a la unión al X-ARN y/o a la cola Poli (U/UC) en 3’ UTR.Ranjith-Kumar CT, Gutshall L, Kim MJ, Sarisky RT, Kao CC. Requirements for De Novo Initiation of RNA Synthesis by Recombinant Flaviviral RNA-Dependent RNA Polymerases. Journal of Virology. 2002;76(24):12526-36. Esta polimerasa puede sintetizar una hebra complementaria partiendo desde un molde de polaridad positiva o negativa. Tanto NS3, como NS5A, como cofactores celulares tales como ciclofilina-A o ciclofilina-B, tiene un efecto directo sobre la polimerasa.Watashi K, Ishii N, Hijikata M, Inoue D, Murata T, Miyanari Y, et al. Cyclophilin B is a functional regulator of hepatitis C virus RNA polymerase. Molecular cell. 2005;19(1):111-22. Lógicamente, la importancia de esta proteína en el ciclo viral convierte a NS5B en una importantísima diana.
Replicación El virus interactúa con glusaminoglucános (GAG), y sindecano-1 que actúa como correceptor en la membrana plasmática del hepatocito.Shi Q, Jiang J, Luo G. Syndecan-1 serves as the major receptor for attachment of hepatitis C virus to the surfaces of hepatocytes. Journal of virology. 2013;87(12):6866-75. A continuación se produce la interacción con los receptores LDLR, SR-B1 y CD81.Bartosch B, Vitelli A, Granier C, Goujon C, Dubuisson J, Pascale S, et al. Cell entry of hepatitis C virus requires a set of co-receptors that include the CD81 tetraspanin and the SR-B1 scavenger receptor. Journal of Biological Chemistry. 2003;278(43):41624-30.