Variabilidad estructural en el género rotavirus

Resumen

Rotavirus (RV) es la principal causa de gastroenteritis grave con deshidratación en niños menores de 5 años y causa alrededor de 590 millones de infecciones al año en todos los grupos de edad. RV se clasifica en 10 especies diferentes (A-J) de las cuales RV A (RVA), B, C y H infectan humanos y animales. El resto de las especies sólo se han encontrado en animales. Únicamente se cuenta con información estructural a nivel atómico de la partícula de RVA, debido a la dificultad para la adaptación al crecimiento in vitro de las otras especies. La partícula infectiva de RV presenta tres capas de proteína concéntricas de las que se proyectan espículas. La infectividad de RV depende de la activación de las partículas virales mediante la proteólisis de la espícula llevada a cabo por proteasas similares a la tripsina. Aunque se ha descrito cómo la entrada en la célula está mediada por una serie de cambios conformacionales llevados a cabo por la espícula, se desconoce el mecanismo molecular subyacente al proceso de activación proteolítica. Mediante criomicroscopia electrónica tridimensional (crioME) hemos resuelto la estructura de la partícula infectiva de RV del grupo A pre y post activación proteolítica a 3.4 y 3.5 Å de resolución, respectivamente. A pesar de la baja ocupancia y la elevada flexibilidad de la espícula, hemos conseguido construir un modelo atómico de las partículas no activada y activada mediante la combinación de diversos métodos computacionales. Las estructuras resueltas muestran que la conformación de la espícula no proteolizada está condicionada y limitada por la posición de los bucles que rodean su estructura y que unen los dominios lectina que forman la cabeza de la espícula con el cuerpo de ésta. La proteólisis de estos bucles rompería esta limitación estructural permitiendo la transformando de la espícula a un estado competente para realizar los cambios conformacionales necesarios para penetrar la membrana celular.Como alternativa para poder caracterizar estructuralmente especies no cultivables de RV se ha empleado el sistema de expresión con baculovirus recombinantes para la producción y purificación de pseudopartículas virales (VLP) de los diferentes grupos de RV. La comparación estructural entre partículas de RVA de doble capa (DLP) nativas y sus correspondientes VLP (vDLP) muestra su similitud estructural. Sin embargo, la ausencia del genoma y de los complejos polimerasa altera ligeramente el tamaño y estabilidad de la partícula. El alto rendimiento obtenido en la producción de VLP y la elevada preservación estructural en las vDLP purificadas de RVD y RVI han permitido su análisis mediante crioME y la construcción de sus modelos atómicos. RVA y RVD pertenecen a un mismo clado filogenético y la comparación estructural de sus proteínas VP2 y VP6 muestra que existe una gran similitud entre ellas, a excepción de los bucles de contacto entre monómeros de la capa interna de la vDLP y los bucles apicales de la capa externa. RVI pertenece a otro clado, lo que se refleja en diferencias a lo largo de toda la estructura en ambas proteínas. La caracterización de la variación estructural dentro del género RV nos proporciona una sólida base con la que abordar el estudio de aspectos tan esenciales en la lucha contra RV como el tropismo viral o el diseño de estrategias antivirales