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Genoma del VIH: estructura, expresión y regulación
Javier Colomina Rodríguez, Alicia Galdames Farias
Servicio de Microbiología y Unidad de Investigación en Patología Infecciosa, Hospital de La
Ribera, Alzira, Valencia
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Introducción
Estructura y expresión del genoma de VIH
Regulación de la expresión genómica del VIH
Bibliografía
Introducción
El virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) es un retrovirus esférico de unos 110 nm
de diámetro. Básicamente, la partícula vírica está formada por tres capas superpuestas:
una bicapa lipídica externa (derivada de la célula huésped durante el proceso de salida
de viriones por gemación), una matriz esférica intermedia y una cápside troncocónica
interna, que contiene el genoma vírico y diversas proteínas esenciales. La información
genética del VIH está compuesta por dos hebras idénticas, no unidas entre sí, de ARN
monocatenario, no segmentado, de polaridad positiva y que debe transformarse,
mediante transcripción inversa, en ADN vírico para poder integrarse en el núcleo de la
célula huésped.
La forma integrada (celular) del VIH-1, también conocida como provirus, tiene una
longitud de aproximadamente 9,8 Kb (1). Los extremos genómicos del provirus están
flanqueados por unas secuencias conocidas como repeticiones terminales largas (LTR,
long terminal repeats), que participan en la integración del genoma vírico en la célula
infectada, así como en la iniciación y regulación de la transcripción. En la región central
del ADN provírico se sitúan la mayoría de los genes codificantes de proteínas víricas
(Figura 1). Los tres genes principales del VIH, comunes a todos los retrovirus, se
denominan gag (de grupo), pol (de polimerasa) y env (de envoltura). Básicamente, el
primero codifica las proteínas del core (matriz, cápside y nucleocápside), el segundo
expresa diversas enzimas involucradas en la síntesis e integración del ADN provírico y
el tercero codifica las proteínas víricas de envoltura externa. Sin embargo, y a diferencia
de los retrovirus simples, el VIH posee seis genes adicionales, dos reguladores (tat y
rev) y cuatro accesorios (nef, vpr, vpu y vif; no esenciales in vitro), por lo que se
cataloga como retrovirus complejo. Estos genes se solapan en parte con los genes
principales, tal como se indica en la Figura 1. El genoma de VIH presenta otros
elementos relevantes, siendo los más destacados el sitio de unión de Tat (proteína
transactivadora), denominado secuencia TAR, el sitio de unión PBS del primer iniciador
de la transcripción inversa y el sitio de unión de la proteína reguladora Rev,
denominado elemento de respuesta a REV (RRE). En la Tabla 1 se presenta la
composición del genoma del VIH con sus distintos genes y las proteínas
correspondientes codificadas por ellos, así como sus principales funciones. En la
Figura 2 se muestra la estructura de la partícula vírica madura.
Tabla 1. Relación de los genes del VIH: proteínas codificadas y funciones.
Genes
Estructurales
Nombre
Gag
Producto
Proteína
(precursor)
vírica
p55
p17
Función
Proteína miristilada de la matriz
vírica.
p24
Proteína principal de la cápside
vírica.
p7
Proteína de la nucleocápside.
Empaquetamiento del ARN vírico.
p6
Proteína de la nucleocápside. Unión
a Vpr. Encapsidación vírica.
Pol
p160
p10
Proteasa: procesamiento
postraduccional de las poliproteínas
Gag y Gag-Pol.
p50
Transcriptasa inversa:
transformación del ARN vírico en
ADN provírico.
p15
RNasa H: eliminación del molde de
ARN una vez transcurrida la
transcripción inversa.
p31
Integrasa: inserción del ADN
provírico en el cromosoma de la
célula infectada.
Env
gp160
gp120
Glucoproteína de envoltura
(gp125 en
(superficie). Interacción vírica con
VIH-2)
receptor CD4 y correceptores
celulares.
gp41
Glucoproteína de envoltura
(gp36 en
(transmembrana). Anclaje de gp120
VIH-2)
y fusión de membranas vírica y
celular.
Reguladores
tat
Tat (p14)
Activador de la transcripción:
síntesis de ARNm.
rev
Rev (p19)
Exportación (transporte) de ARN
vírico del núcleo al citoplasma.
Accesorios
nef
Nef (p27)
Regulación negativa de la
presencia de CD4 y MHC-I en la
membrana celular. Interferencia en
la activación de linfocitos T.
Estimulación de la infectividad de
viriones.
vpr
Vpr (p15)
Transporte del Complejo de
Preintegración al núcleo. Bloqueo
del ciclo celular.
vpu
Vpu (p16)
(en VIH-1)
Bloqueo del CD4 en el retículo
endoplásmico celular, evitando la
interacción con gp120 de nueva
síntesis. Incrementa la liberación de
viriones de la célula infectada.
vif
Vif (p23)
Infecciosidad de viriones
extracelulares.
Figura 1. Organización genómica del VIH-1 (con un asterisco se indican los genes de expresión temprana).
5’-LTR
U3 R
3’-LTR
U5
RRE
U3
PBS
gag
vif
pro
pol
vpu
vpr
tat*
rev*
env
tat*
rev*
nef*
R
U5
Figura 2. Estructura de la partícula de VIH.
Estructura y expresión del genoma de VIH
Proteínas estructurales mayores: genes gag, pol y env
Gen gag
Este gen codifica inicialmente una proteína precursora de 55 kD denominada p55.
Durante la traducción, el extremo aminoterminal de esta proteína es miristilado, lo que
desencadenará una asociación con la membrana de la célula infectada. Durante el
proceso de la maduración vírica, esta proteína temprana p55 es escindida, por una
proteasa codificada por el gen pol, en cuatro proteínas más pequeñas: la p17 (de la
matriz), la p24 (de la cápside) y las proteínas de la nucleocápside p7 y p6 (2).
El polipéptido p17 de la matriz deriva del extremo N-terminal miristilado de la p55. La
mayoría de las moléculas p17 interaccionan con la cara interna de la bicapa lipídica del
virión y estabilizan la partícula. Sin embargo, un subconjunto de moléculas p17 se
introduce en las capas más profundas del virión, donde se convierten en parte del
complejo que acompaña el ADN vírico hasta el núcleo. Estas moléculas facilitan el
transporte nuclear del genoma vírico, debido a que una señal cariofílica de la p17 es
reconocida por la maquinaria celular de importación nuclear. Este fenómeno permite
que el VIH infecte las células que no están en división, una característica inusual para
un retrovirus.
La proteína p24 de la cápside forma el núcleo cónico de las partículas víricas. Se sabe
que la ciclofilina A, una chaperona que facilita la estructuración de proteínas,
interacciona con la p24, produciéndose la incorporación de la ciclofilina A en la partícula
vírica. La posterior interacción entre el gag y la ciclofilina A parece esencial en el
desemsamblaje de la cápside, ya que la ausencia de esta interacción inhibe la
replicación vírica (3).
La proteína p7 de la nucleocápside es responsable del reconocimiento de la señal de
empaquetamiento del VIH. Esta señal consiste en cuatro estructuras en horquilla
localizadas cerca del extremo 5' del ARN vírico, y media la incorporación de un ARN
heterólogo en el interior de los viriones. La p7 se une a la señal de empaquetamiento a
través de interacciones mediadas por dos dominios de dedos de zinc. La p7 también
parece facilitar la transcripción inversa (4).
El polipéptido p6 media las interacciones entre la proteína precursora Gag p55 y la
proteína accesoria Vpr, y conduce la incorporación de la Vpr al interior de los viriones
(5). También se ha observado que los mutantes p6 defectivos del VIH no pueden
producir progenie infecciosa, con lo que se acumulan las partículas víricas en la
membrana plasmática, lo que parece implicar a esta proteína en el proceso de
encapsidación-liberación de viriones.
Gen pol: precursor gag-pol
La proteasa, la transcriptasa inversa, la RNasa H y la integrasa son proteínas víricas
que se expresan a través de una proteína de fusión Gag-Pol denominada p160. Este
precursor Gag-Pol se genera por un cambio de lectura ribosomal, provocado por un
motivo específico del ARN (una secuencia heptanucleotídica seguida de una pequeña
estructura en horquilla en la región distal del ARN gag). Cuando los ribosomas
encuentran este motivo, cambian, en aproximadamente un 5% de las veces, al marco
de lectura de pol sin interrupción de la traducción. La frecuencia de cambio de lectura
ribosomal explica por qué las secuencias gag y gag-pol se expresan en un cociente de
aproximadamente 20:1.
Durante la maduración, una proteasa vírica escinde el polipéptido Pol de Gag y
posteriormente lo digiere, separándose la proteasa (p10), la transcriptasa inversa (p50),
la RNasa H (p15) y la integrasa (p31). Todas estas escisiones no siempre ocurren de
manera eficiente; por ejemplo, aproximadamente el 50% de las transcriptasas inversas
(p50) permanecen ligadas a la RNasa H (p15) como un solo polipéptido (p65).

Proteasa (p10): es una aspartilproteasa que actúa como un dímero. Su actividad se
requiere para la escisión de los precursores poliproteicos gag y gag-pol durante la
maduración vírica, tal como se ha comentado previamente. La estructura
tridimensional del dímero de la proteasa se ha caracterizado, lo cual ha permitido
desarrollar nuevos fármacos dirigidos precisamente a inhibir su función (6). Estos
compuestos antivíricos han supuesto un gran avance en la mejora del tratamiento de
las personas infectadas.

Transcriptasa inversa (p50) y RNasa H (p15): la forma funcional predominante de la
polimerasa vírica es un heterodímero de p65 y p50. Durante el proceso de la
transcripción inversa característico de los retrovirus, la polimerasa hace una copia de
ADN a partir del dímero de ARN monocatenario presente en el virión. A continuación,
la ribonucleasa H elimina el molde original de ARN del primer filamento de ADN, con
lo que se permite la síntesis del filamento complementario de ADN. El ADN
bicatenario vírico puede ser completamente sintetizado en un plazo de seis horas
después de la entrada vírica, aunque puede permanecer sin integrarse durante
períodos prolongados (7). Se necesitan muchos elementos activos en el ARN vírico
para la formación del ADN. Por ejemplo, se ha observado que el denominado
elemento TAR, una pequeña estructura en horquilla situada en el extremo 5' del ARN
vírico y que contiene un sitio de unión para la proteína activadora de la transcripción
Tat, es necesario para la iniciación de la transcripción inversa. Por otro lado, debido
a que la polimerasa vírica no contiene actividad correctora, el proceso de replicación
es propenso a sufrir errores, y en cada nueva copia del genoma vírico se introducen
varias mutaciones puntuales. Este hecho explica la extremada variabilidad genética
del VIH y la existencia de una población vírica heterogénea (cuasiespecies) dentro
de un mismo individuo.

Integrasa (p31): una vez sintetizado el ADN provírico, se acopla a una serie de
factores celulares y víricos, formando el complejo de preintegración, que es
transportado al núcleo, donde tiene lugar la inserción del ADN vírico en el ADN
cromosómico de la célula infectada. Este proceso de integración realizado por la
integrasa se lleva a cabo en tres fases (8). Primero, una actividad exonucleasa corta
dos nucleótidos de cada extremo 3’ del ADN vírico. A continuación, una actividad
endonucleasa escinde el ADN celular en el sitio de integración. Finalmente, una
actividad ligasa genera un enlace covalente en cada extremo del ADN provírico. Se
cree que es entonces cuando las enzimas celulares reparan el sitio de la integración.
No se requiere ninguna fuente de energía exógena, como ATP, para estas
reacciones. La accesibilidad del ADN cromosómico parece ser un factor que influye
más en la elección de los sitios de integración que la existencia de determinadas
secuencias específicas en el ADN. Así, los sitios de ADN cromosómico no
condensados son considerados "puntos calientes" para la integración. Esta
integración preferencial en las regiones de cromatina abierta, transcripcionalmente
activas, parece facilitar la expresión del provirus. Por otro lado, si el ADN provírico no
está integrado, los genes víricos no se expresan eficientemente (9).
Se sabe que parte del ADN vírico puede persistir o almacenarse en el citoplasma de la
célula sin integrarse (“latencia preintegración”), integrándose en los cromosomas a
medida que pasa el tiempo y como consecuencia de diversos estímulos celulares (este
fenómeno podría explicar en parte las infecciones silentes). Así, se distinguen cuatro
formas de ADN vírico: la de alto peso molecular de 9,8 kb integrada, la de un anillo
circular de 9,6 kb no integrada, la de un dúplex lineal de 9.6 kb y la de otras formas
circulares defectivas de menor tamaño, que pueden representar transcritos nacientes o
productos de degradación.
Gen env
La proteína precursora de envoltura, Env, de 160 kD (gp160) se expresa a partir del
ARNm maduro o tardío (al igual que gag y pol). Inicialmente es sintetizada en el retículo
endoplásmico y, posteriormente, migra al aparato de Golgi, donde es glucosilada
mediante la adición de 25 a 30 cadenas laterales de carbohidratos que son agregados a
residuos de asparagina en el extremo N-terminal. Esta glucosilación es imprescindible
para la infectividad vírica (10). Posteriormente, una proteasa celular escinde la gp160
en dos subunidades, la proteína superficial (gp120) y la proteína transmembrana
(gp41), que permanecen asociadas entre sí de manera no covalente y que
oligomerizan, generalmente en trímeros, en la superficie del virión. En la partícula vírica
madura, estos trímeros dan lugar a las 72 proyecciones externas visibles en la bicapa
lipídica de la superficie vírica.
La interacción entre el VIH-1 y su receptor celular CD4 está mediada a través de
dominios
específicos
en
la
proteína
superficial
gp120
(gp125
en
VIH-2).
Estructuralmente, la gp120 presenta nueve enlaces disulfuro intracatenarios altamente
conservados y cinco regiones hipervariables (denominadas V1-V5), cuyas secuencias
aminoacídicas pueden variar enormemente entre las cepas del VIH-1. Una de estas
regiones, la V3, no está implicada en la unión al receptor CD4, sino que actúa más bien
como un determinante del tropismo preferencial del VIH-1 hacia los linfocitos T o los
macrófagos (11). La secuencia V3 interacciona con los correceptores celulares CXCR4
y CCR5, que pertenecen a la familia de los receptores de quimiocinas y determinan
parcialmente el tropismo o sensibilidad celular de las cepas víricas (12). La región V3
también es la diana principal para la neutralización de los anticuerpos que bloquean la
infectividad del VIH-1. El segmento gp120 tiene capacidad para interaccionar con una
lectina denominada DC-SIGN que se expresa en la superficie de las células dendríticas
de las mucosas. Esta interacción facilita la posterior transmisión del VIH a los tejidos
linfoides, a la vez que favorece enormemente la propagación vírica, ya que la
transmisión del VIH a los linfocitos CD4 tiene una eficacia muy superior a la capacidad
infectiva de las partículas víricas no unidas a estas lectinas.
Una vez que la proteína vírica gp120 ha interaccionado con su receptor celular CD4, el
segmento gp41 del VIH-1 (gp36 en VIH-2), a través de un dominio fusogénico Nterminal, media la fusión de las membranas víricas y celular, lo cual permite la
internalización de los componentes del virión en el citoplasma de la célula recién
infectada (13). Actualmente, una nueva estrategia terapéutica que previene la fusión del
VIH con la membrana celular está resultando muy prometedora.
Proteínas reguladoras: genes tat y rev
Gen tat
Es un activador de la transcripción en la replicación del VIH-1. Este gen expresa una
proteína Tat de unión al ARN que, a diferencia de los factores de transcripción
convencionales, interacciona con el ADN. Tat se une a una estructura en horquilla,
conocida como elemento de respuesta a la transactivación (TAR), localizada en el
extremo 5'-LTR del ARN vírico (14). La unión de Tat a la región TAR se produce
conjuntamente con algunas proteínas celulares que contribuyen a su función y activa al
menos 1000 veces la transcripción del VIH.
Recientemente se ha aclarado el mecanismo de funcionamiento de Tat. Esta proteína
actúa fundamentalmente promoviendo la fase de elongación de la transcripción del VIH1, de modo que se puedan producir transcritos de longitud adecuada, ya que en
ausencia de la expresión de Tat, el VIH generará sobre todo transcritos cortos (>100
nucleótidos). La estimulación de la elongación se consigue mediante el reclutamiento
de una serina quinasa que fosforila el dominio carboxiterminal de la ARN polimerasa II.
Esta quinasa, conocida como CDK9, forma parte de un complejo que se une
directamente a Tat. Para el funcionamiento de Tat se requiere también de un cofactor
celular, conocido como Ciclina T, que facilita el reconocimiento de la estructura en
horquilla de TAR por el complejo Ciclina T-Tat. Se han caracterizado las
concentraciones de Tat liberadas por las células infectadas, aunque el impacto de este
fenómeno en la patogenia del VIH es desconocido. También se ha demostrado que Tat
activa la expresión de ciertos genes, como el factor beta de necrosis tumoral y el factor
beta de crecimiento, y que disminuye la expresión de otros genes, como el bcl-2 y el de
la quimiocina alfa MIP-1 (15).
Gen rev
Este gen codifica una proteína de 19 kD, denominada Rev, capaz de unirse de manera
específica al ARN vírico (16). Procede del ARNm maduro y favorece la transición de la
expresión génica del VIH de la fase temprana a la tardía. Rev, que es codificada por
dos exones, se acumula en los núcleos y nucleolos de las células infectadas. Esta
proteína se une a una estructura secundaria del ARN de 240 bases, denominada
Elemento de Respuesta a Rev (RRE), que se halla en el segundo intrón del VIH. La
unión de Rev al RRE facilita la exportación de ARN víricos no procesados (unsplicing)
del núcleo al retículo endoplasmático rugoso, donde son traducidos a proteínas por los
ribosomas celulares. Se sabe que la expresión de los ARNm que codifican los
denominados genes tardíos (gag, pol, env, vpr, vpu y vif) requieren de Rev para ser
expresados, mientras que la expresión de los genes tempranos (tat, rev y nef) es
independiente de Rev (17).
La sobreexpresión de la Rev produce una mayor exportación de intrones, de manera
que la cantidad de ARN disponible para su procesamiento se ve disminuida, lo cual
reduce a su vez la expresión de la Rev. Esta capacidad de la Rev de disminuir la tasa
de procesamiento del ARN vírico genera una vía de retroalimentación negativa por la
cual se regula el grado de expresión de la Rev (18).
Se ha detectado que la proteína Rev contiene al menos tres dominios funcionales: una
región rica en arginina de unión al ARN que media las interacciones con el RRE, un
dominio multimérico necesario para el funcionamiento de Rev y un dominio efector que
actúa como una Señal Nuclear de Exportación específica (19). La exportación núcleocitoplasmática del ARN vírico mediada por Rev se realiza a través de una vía de ARN
pequeños nucleares (ARNsn) y de ARN ribosomal 5s, en lugar de la vía habitual de
ARNm. Se ha detectado que la proteína Rev es absolutamente imprescindible para la
replicación del VIH-1: los provirus que carecen de su función son transcripcionalmente
activos, pero no expresan los genes víricos tardíos y, por tanto, no producen viriones.
Proteínas accesorias: genes nef, vpr, vpu y vif
Además de los genes estructurales gag, pol y env, presentes en todos los retrovirus, y
de los genes reguladores tat y rev, el VIH-1 contiene cuatro genes adicionales: nef, vpr,
vpu y vif, que codifican las denominadas proteínas accesorias. El VIH-2 no contiene el
gen vpu, pero contiene otro gen, el vpx. Las proteínas accesorias no son
imprescindibles para la replicación vírica en todos los sistemas in vitro, pero
representan factores críticos para la virulencia in vivo. El gen nef se expresa a partir del
ARNm maduro y es, por tanto, independiente de la proteína Rev. En contraposición, los
genes vpr, vpu, y vif son los productos de un ARNm no totalmente procesado y,
además, se expresan únicamente durante la última fase de la infección (dependiente de
Rev). La mayoría de las pequeñas proteínas accesorias del VIH tienen múltiples
funciones, tal como veremos a continuación.
Proteína Nef
Nef (acrónimo de “factor negativo”) es una proteína miristilada de 27 kD codificada por
un solo exón, localizado en la región 3'-LTR. Nef, un gen temprano del VIH, es la
primera proteína vírica que se acumula en concentraciones perceptibles en la célula
infectada (16). Su nombre deriva de su capacidad para regular negativamente la
actividad transcripcional del VIH-1. Sin embargo, no parece que Nef tenga un efecto
directo en la expresión génica del VIH. Se ha observado que puede tener múltiples
actividades, entre las que destacan:

Disminución de la tasa de expresión de CD4, principal receptor celular del VIH, en
la superficie celular (20): Nef incrementa la tasa de endocitosis de CD4 y la
degradación lisosomal. El extremo citoplásmico de CD4, concretamente una
secuencia repetitiva de leucinas contenida en la región próxima a la membrana, es
la clave para el efecto de Nef sobre CD4. La disminución de la expresión de CD4
parece ser una ventaja para la replicación vírica, porque el exceso de CD4 en la
superficie celular inhibe tanto la incorporación de la proteína de envoltura Env como
la salida de viriones. Nef también disminuye, aunque en menor grado, la expresión
de MHC-I en la superficie celular; esto último hace que disminuya la capacidad de
los linfocitos T citotóxicos para eliminar las células infectadas por el VIH.

Interferencia en la activación de linfocitos T: estudios en células T indican que la
expresión de Nef tiene un efecto negativo en la inducción del llamado factor nuclear
kappa beta (regulador de la transcripción celular) y en la expresión de la
interleucina-2 (factor de crecimiento de células T). Por el contrario, resultados
obtenidos en ratones transgénicos que expresan Nef muestran que la acción de
esta proteína precede a la señal de incremento de las células T. También se ha
observado que la expresión de Nef tiene efectos divergentes, positivos o negativos,
sobre la activación de las células T, dependiendo de su localización intracelular
(21). Así, cuando la proteína Nef se acumula en el citoplasma, se produce un
bloqueo en el receptor de la célula T; sin embargo, cuando Nef se expresa en
concentraciones elevadas en la superficie celular, se detecta una activación
espontánea seguida de apoptosis. Todas estas observaciones sugieren que Nef
puede ejercer efectos distintos sobre la activación del linfocito T, dependiendo del
contexto de su expresión. En concordancia con esta teoría, se ha observado que
Nef se asocia a otras quinasas celulares presentes en los linfocitos T helper.

Estimulación de la infectividad de los viriones: las partículas de VIH producidas en
presencia de Nef aumentan hasta diez veces su capacidad infecciosa en
comparación con los viriones producidos en su ausencia. Nef es incorporada dentro
de los viriones, donde es escindida por una proteasa vírica durante la maduración
vírica. La importancia de este acontecimiento, sin embargo, todavía no está clara.
Los viriones producidos en ausencia de Nef son menos eficientes en la síntesis de
ADN provírico, aunque Nef no parece influir directamente en el proceso de la
transcripción inversa. La regulación negativa de CD4 y el efecto sobre la
infectividad del virión causadas por Nef son genéticamente distintas, según se ha
demostrado mediante ciertas mutaciones que afectan solamente a una de estas
dos actividades (17).
Existe suficiente evidencia genética indicativa de que la proteína Nef del virus de la
inmunodeficiencia en simios (SIV) es imprescindible para la obtención de cargas virales
altas y el posterior desarrollo de la enfermedad en animales adultos. Sin embargo, esto
también se ha observado en mutantes Nef-defectivos del SIV en animales recién
nacidos. Además, los viriones Nef-defectivos causan una enfermedad similar al SIDA
en animales infectados, aunque su comienzo se retrase (22).
Proteína Vpr
Vpr (acrónimo de “proteína vírica reguladora”) se incorpora al interior de las partículas
víricas en una tasa aproximada de 100 copias de la proteína por virión. Esta
incorporación de Vpr se realiza mediante interacciones específicas con la región
carboxiterminal de la proteína precursora Gag p55 (con una alta participación de la
proteína p6).
La proteína Vpr desempeña un papel relevante en la capacidad infectiva del VIH en
células que no están en división, ya que facilita la localización del complejo de
preintegración (23). Sin embargo, más que establecer señales de localización del
complejo, la proteína Vpr parece actuar como un factor de transporte núcleo-
citoplasmático que une directamente el ADN vírico al poro nuclear. De esta manera, Vpr
parece actuar acelerando el proceso de replicación vírica.
Vpr también puede bloquear la división celular (24). Se ha descrito que las células
infectadas presentan acumulación de Vpr en la fase G2 del ciclo celular y que la
expresión de Vpr previene la activación del complejo p34cdc2/ciclina b, un importante
regulador del ciclo celular para la entrada en mitosis. Por consiguiente, la expresión de
mutantes constitutivos p34cdc2 previene la acumulación inducida de Vpr en células que
se encuentren en fase G2.
También se ha demostrado que Vpr interacciona con la proteína ADN-uracilo
glucosilasa, aunque las consecuencias biológicas de este fenómeno no se conocen.
Otra enzima implicada en la modificación del desoxiuracilo (dUTP), la desoxiuracilo
fosfatasa (dUTPasa), es expresada por dos lentivirus que no contienen el gen vpr: el
virus de la anemia infecciosa equina y el virus de la inmunodeficiencia felina. Se cree
que la dUTPasa reduce las concentraciones de dUTP dentro de la célula; así previene
las consecuencias deletéreas de la incorporación de este desoxinucleótido al ADN
vírico (25).
Proteína Vpu
El polipéptido Vpu (acrónimo de Viral Protein, Unknown), de 16 kD, es una
fosfoproteína integral de membrana que se localiza fundamentalmente en la membrana
interna de la célula (26). Vpu se expresa a partir del ARNm que codifica también la
proteína Env. Sin embargo, Vpu se traduce en unas concentraciones diez veces más
bajas que Env, debido a que el codón de iniciación de la traducción de Vpu no es tan
eficiente. Las dos principales funciones de Vpu son:

Regulación negativa de CD4: en células infectadas por el VIH, los complejos
formados por el receptor vírico (CD4) y la proteína vírica de envoltura Env son
captados por el retículo endoplásmico celular. De esta manera, la formación de los
complejos intracelulares CD4-Env interfiere con el proceso de ensamblaje vírico.
Vpu libera la envoltura vírica accionando la degradación, mediada por la ubiquitina,
de las moléculas CD4 acomplejadas con Env (27).

Intensificación de la liberación del VIH de la superficie celular: en ausencia de Vpu,
se pueden observar grandes cantidades de viriones unidos todavía a la superficie
de las células infectadas (28).
Como ya se ha comentado, el VIH-2 no contiene el gen vpu, pero contiene otro gen, el
vpx, que codifica una proteína de 113 aminoácidos y que permite la infección de los
macrófagos y la diseminación vírica.
Proteína Vif
Vif (acrónimo de “factor de infecciosidad vírica”) es un polipéptido de 23 kD que
aumenta la infectividad del VIH entre 100 y 1000 veces. Es esencial para la replicación
del VIH en los linfocitos de sangre periférica y macrófagos; sin embargo, en la mayoría
de las líneas celulares, esta proteína no es necesaria, lo que sugiere que estas células
pueden expresar una proteína complementaria para la función de Vif. A estas líneas
celulares se las conoce como permisivas para los mutantes Vif-defectivos del VIH, y se
ha observado que los viriones generados en las células permisivas pueden infectar
células no permisivas, pero que los virus producidos posteriormente no son infecciosos.
Estudios genéticos indican que es posible restaurar la infectividad de los mutantes Vif
mediante su expresión en células productoras, pero no en células diana. Estos trabajos
indican que Vif debe estar presente durante el proceso de ensamblaje del virión. Otros
estudios han demostrado cómo Vif se incorpora a los viriones del VIH, aunque este
fenómeno, sin embargo, podría no ser específico, ya que Vif también puede ser
incorporado en retrovirus heterólogos, como el virus de la leucemia murina. Los
estudios de producción de partículas víricas del VIH a partir de heterocariones
generados por la fusión de células permisivas y no permisivas revelan que las células
no permisivas contienen naturalmente un factor antivírico (proteína APOBEC3G) que es
superado por Vif. Además, una evidencia a favor de que Vif contrarresta a un factor
antivírico celular sería que las proteínas Vif de diversos lentivirus son específicas de
especie. Por ejemplo, la proteína Vif del VIH puede modular la infectividad del VIH-2 y
del SIV en células humanas, mientras que la proteína Vif del SIV no funciona en células
humanas. Esta observación sugiere que los factores celulares, más que los
componentes víricos, son la diana de acción de Vif. Las cepas Vif-defectivas se pueden
incorporar a las células, pero no pueden sintetizar eficientemente el ADN provírico. No
está claro si los defectos en Vif afectan directamente a la transcripción inversa, al
recubrimiento vírico o a la estabilidad del complejo nucleproteico vírico. Los viriones
mutantes en Vif ensamblan incorrectamente la nucleocápside según se ha observado
mediante microscopia electrónica (29).
Regulación de la expresión genómica del VIH
La regulación de la expresión génica del VIH tiene lugar tanto a nivel transcripcional
como postranscripcional, y se lleva a cabo mediante una combinación de factores
celulares y víricos. Según su expresión genética en el tiempo, los genes del VIH se
pueden clasificar en tempranos y tardíos (17). Los genes tempranos, tat, rev y nef, se
expresan en un proceso independiente de la proteína Rev, mientras que los ARNm que
codifican genes tardíos (gag, pol, env, vpr, vpu y vif) requieren de Rev para ser
localizados en el citoplasma y ser expresados.
La transcripción del VIH se mide por un único promotor en el extremo 5'-LTR. Su
expresión genera un transcrito primario de 9 kb que tiene la capacidad de codificar los
nueve genes del VIH (gag, pol, env; tat, rev; nef, vpr, vpu y vif). Este transcrito primario
es aproximadamente 600 bases más corto que el provirus, y puede ser procesado
(splicing) y dar lugar a más de 30 tipos distintos de ARNm, o incorporado sin
modificación adicional al virión (actuando entonces como genoma vírico). Los extremos
genómicos LTR están compuestos por tres subregiones denominadas U3, R y U5 (30),
que deben su nombre a su localización dentro del transcrito primario:

La subregión U3 (secuencia única 3') tiene aproximadamente 450 pb y está situada
en el extremo 5' de cada LTR. Esta porción U3 contiene muchos de los puntos
activos del ADN que actúan como sitios de unión para factores de transcripción.

La región central de cada LTR contiene la subregión R (secuencia repetitiva) de 100
pb. La transcripción comienza en la primera base de la subregión R y la
poliadenilación ocurre inmediatamente después de la última base de R.

La subregión U5 (secuencia única 5') tiene una longitud de 180 pb y se sitúa en el
extremo 3' de cada LTR. Contiene el sitio de unión para la proteína Tat (activador
de la transcripción) y las secuencias de empaquetamiento del VIH. El extremo 3' de
la subregión U5 5’-LTR está caracterizado por la localización de un sitio de unión
lisina-tARN, el cual actúa como iniciador para la transcripción inversa.
Los extremos genómicos LTR del VIH contienen sitios de unión para diversos factores
reguladores de la transcripción. La clave para la activación de la transcripción del
provirus son una familia de proteínas que regulan la transcripción celular, denominada
factor nuclear kappa beta (NF-κB) (31). Este factor no existe en forma activa en los
linfocitos CD4 en reposo y se induce sólo en procesos de activación inmunitaria, por lo
que la replicación del VIH depende absolutamente de la activación de los linfocitos
infectados. En la subregión U3-LTR del VIH-1 existen dos sitios NF-κB adyacentes.
Esta proteína hace que la infección vírica provoque la activación del linfocito T latente
infectado. La activación del receptor del linfocito T (TCR) provoca que la forma inactiva
de NF-κB, localizada en el citoplasma, sea traslocada al núcleo, donde induce la
expresión de una serie de genes de activación específicos del linfocito T. Los factores
NF-κB y la consiguiente activación de la transcripción del VIH también pueden ser
inducidas por diversas citocinas celulares, como el factor de necrosis tumoral (TNF) alfa
y la interleucina-1. El extremo genómico LTR del VIH también contiene sitios de unión
para los factores de transcripción constitutivos SP-1, Lef y Ets, junto con los sitios de
unión para los factores de transcripción inducibles NF-AT y AP-1. Se sabe que las
proteínas Lef y NF-AT son factores específicos del linfocito T y que los sitios de unión
SP-1 son esenciales para el funcionamiento del promotor del VIH.
La activación inicial del LTR del VIH es consecuencia de factores de transcripción
celulares, tanto inducibles como constitutivos. La activación del LTR por los factores
celulares de transcripción conlleva, principalmente, la formación de transcritos cortos.
Estos transcritos son formados, en parte, por un elemento situado a continuación del
sitio de iniciación de la transcripción, conocido como inductor de transcritos cortos (32).
Sin embargo, también se generan algunos transcritos completos que permiten la
producción de la proteína Tat. Esta proteína interacciona entonces con el elemento TAR
para aumentar el grado de transcripción de los ARN víricos. La proteína Tat desempeña
así un papel clave en la activación y el mantenimiento del alto grado de transcripción
del ADN provírico.
La transcripción primaria del VIH-1 contiene múltiples donantes (sitios de splicing 5') y
aceptores (sitios de splicing 3') para el procesamiento, que se pueden combinar para
producir más de 30 ARNm alternativos. Muchos de los ARNm son policistrónicos, es
decir, contienen un marco de lectura abierto (ORF) para más de una proteína, aunque
los ARNm policistrónicos expresan generalmente un solo producto. La elección de una
determinada pauta de lectura viene dada por la eficacia del codón de iniciación y la
proximidad de dicho codón al extremo 5' del ARNm. Los ARNm del VIH-1 se dividen en
tres categorías según su tamaño:

ARN no procesado (unsplicing ARN): este transcrito primario de 9 Kb puede ser
expresado para generar las proteínas gag y el precursor gag-pol, o puede ser
incorporado en los viriones de modo que actúe como ARN genómico.

ARN procesados incompletos: estos ARN pueden expresar las proteínas Env, Vif,
Vpu, Vpr y la forma de Tat codificada por un único exón. Estos ARNm heterogéneos
tienen una longitud de 4-5 Kb y conservan el segundo intrón del VIH.

ARN completamente procesado: estos ARNm han procesado ambos intrones del
VIH y tienen el potencial de expresar Rev, Nef y la forma de Tat codificada por dos
exones. Estos ARNm heterogéneos no requieren la expresión de la proteína Rev.
Normalmente,
los
ARN
víricos
que
contienen
todavía
intrones
deben
ser
completamente procesados (splicing) antes de que puedan salir del núcleo. Esta
regulación es esencial, porque previene la traducción de secuencias intrónicas
contenidas en ARNm parcialmente procesados. La proteína Rev se une a ARN víricos
que contienen intrones, y dirige su exportación desde el núcleo al citoplasma. Esta
exportación permite que estos ARN víricos poco convencionales sorteen el "punto de
control" del procesamiento del ARN. Los ARNm víricos completamente procesados
salen del núcleo usando la vía de exportación utilizada por la mayoría de ARNm
celulares. Se requieren concentraciones mínimas de Rev para la exportación de los
ARNm del VIH que contienen intrones, lo que explica que éstos codifiquen los genes
víricos “tardíos”. En contraposición, las proteínas codificadas por los ARNm
completamente procesados (Nef, Tat, y Rev) pueden ser producidas inmediatamente,
actuando como genes víricos “tempranos”.
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