O Rotavirus (do latín rota, 'roda', pola súa forma) é un xénero de virus que son a principal causa de diarreas graves en nenos. Trátase de virus de ARN bicatenario da familia Reoviridae. Practicamente todos os nenos do mundo foron infectados por rotavirus algunha vez antes dos 5 anos de idade. Con cada infección desenvólvese inmunidade, polo que as infeccións posteriores son menos graves; e os adultos raramente se infectan. Hai cinco especies destes virus, denominadas A, B, C, D, e E. O Rotavirus A, que é a especie máis común, causa máis do 90% das infeccións en humanos.
O virus transmítese pola ruta fecal-oral. Infecta e dana as células que tapizan o intestino delgado (enterocitos) causando gastroenterite. Os rotavirus descubríronse en 1973 e son responsables do 50% das hospitalizacións por diarreas graves en nenos. Ademais do seu impacto na saúde humana, os rotavirus tamén infectan animais, incluído o gando.
A infección por rotavirus é xeralmente unha doenza doada de manexar na infancia, pero, aínda así, no mundo morren pola súa causa 450 000 nenos de menos de 5 anos cada ano, a maioría dos cales viven en países en vías de desenvolvemento económico, e case dous millóns máis caen gravemente enfermos. As campañas sanitarias para combater os rotavirus céntranse na terapia de rehidratación oral para nenos infectados e na vacinación para impedir a enfermidade. A incidencia e gravidade das infeccións por rotavirus baixou significativamente nos países que engadiron a vacinación contra os rotavirus ás súas políticas rutineiras de inmunización dos nenos.
Viroloxía Tipos de rotavirus Hai cinco especies de rotavirus, denominadas A, B, C, D e E. As infeccións en humanos débense principalmente ás especies A, B e C, pero especialmente á A. As cinco especies poden causar enfermidades noutros animais. O rotavirus A ten varias cepas, chamadas serotipos. Para os rotavirus, de modo similar ao que ocorre co virus da gripe, utilízase un sistema de clasificación dual baseado nas dúas proteínas de superficie do virus. Unha delas é a glicoproteína VP7, que define os serotipos G, e a outra é a proteína VP4 sensible á protease, que define os serotipos P. Como os dous xenes que determinan os tipos G e P poden transmitirse separadamente á proxenie destes virus, poden darse diferentes combinacións delas.
Estrutura O xenoma do rotavirus consta de 11 moléculas de ARN bicatenario distintas, que teñen 18.555 nucleótidos en total. Cada un destes segmentos ou moléculas é un xene, numerados do 1 ao 11 por tamaño decrecente. Cada xene codifica unha proteína, agás o xene 9, que codifica dúas. O ARN está rodeado por unha cápside proteica icosaédrica de tres capas. As partículas virais teñen uns 76,5 nm de diámetro e carecen de envoltura.
Proteínas Hai seis proteínas virais (VPs), que forman a partícula vírica (virión). Estas proteínas estruturais denomínanse VP1, VP2, VP3, VP4, VP6 e VP7. Ademais das VPs, hai seis proteínas non estruturais (NSPs), que se producen só nas células infectadas por rotavirus, que son: NSP1, NSP2, NSP3, NSP4, NSP5 e NSP6. esquerda|miniatura|Diagrama simplificado da localización de proteínas estruturais de rotavirus. A imaxe mostra as moléculas de ARN rodeadas pola proteína VP6 e esta rodeada pola proteína VP7. A proteína V4 sobresae da superficie da partícula vírica esférica. Polo menos seis das doce proteínas codificadas polo xenoma do rotavirus únense ao ARN. A función destas proteínas na replicación do rotavirus non se comprende totalmente; crese que están relacionadas coa síntese de ARN e o seu empaquetamento no virión, o transporte de ARNm ao sitio de replicación do xenoma, e a tradución do ARNm e regulación da expresión xénica.
Proteínas estruturais A VP1 está localizada na parte central (core) do virus e é un encima ARN polimerase. Nunha célula infectada este encima produce transcritos de ARNm para a síntese de proteínas virais e produce copias dos segmentos de ARN que forman o xenoma do rotavirus para a produción de novas partículas víricas. esquerda|miniatura| Micrografía electrónica de nanopartículas de ouro unidas a un rotavirus. Os obxectos circulares pequenos escuros son nanopartículoas de ouro cubertas cun anticorpo monoclonal específico para a proteína VP6 de rotavirus.
A VP2 forma a capa central do virión e únese ao xenoma de ARN.
A VP3 forma parte do core interno do virión e é un encima chamado guanilil transferase, o cal cataliza a formación da carapucha 5' durante a modificación postranscricional do ARNm. A carapucha 5' estabiliza o ARNm viral ao protexelo dos encimas que degradan os ácidos nucleicos chamados nucleases.
A VP4 está na superficie do virión e sobresae como unha espícula. Únese a moléculas receptoras da superficie celular e dirixe a entrada do virus na célula. A VP4 ten que ser modificada polo encima tripsina (unha protease), que se encontra no tracto dixestivo, transformándose en VP5* e VP8* antes de que o virus poida ser infeccioso. Da VP4 depende a maior ou menor virulencia do virus e determina que o virus é do tipo P.
A VP6 forma a masa da cápside. É moi antixénica e pode utilizarse para identificar as especies de rotavirus. Esta proteína utilízase nas probas de laboratorio para as infeccións por rotavirus A.
A VP7 é unha glicoproteína que forma a superficie externa do virión. Ademais das súas funcións estruturais, determina que o virus sexa unha cepa do tipo G e, xunto coa VP4, está implicada na immunidade á infección.
Proteínas virais non estruturais A NSP1 é o produto do xene 5. Trátase dunha proteína non estrutural que se une ao ARN.
A NSP2 é unha proteína de unión ao ARN que se acumula nas inclusións citoplasmáticas (viroplasma) necesaria para a replicación do xenoma.
A NSP3 únese ao ARNm viral nas células infectadas e é responsable do bloqueo da síntese de proteínas celulares.
A NSP4 é unha enterotoxina viral que induce diarrea e foi a primeira enterotoxina viral que se descubriu.
A NSP5 está codificada polo segmento xenómico 11 do rotavirus A e en células infectadas polo virus a NSP5 acumúlase no viroplasma.
A NSP6 é unha proteína que se une a ácidos nucleicos, e está codificada no xene 11 a partir dun marco de lectura aberto fóra de fase.
+ Proteínas e xenes de rotavirus Segmento de ARN (xene) Tamaño (pares de bases) Proteína Peso molecular (kDa) LocalizaciónCopias por partícula Función 1 3302 VP1 125 Nos vértices da parte central (core)<25 ARN polimerase ARN dependente 2 2690 VP2 102 Forma a capa interna do core120 Estimula a ARN replicase viral 3 2591 VP3 88 Nos vértices do core<25 encima guanilil transferase que coloca a carapucha 5' ao ARNm 4 2362 VP4 87 Espícula de superficie120 Unión á célula, virulencia51611NSP159Non estrutural0unión ao extremo 5' do ARN61356VP645Cápside interna780Estrutural e antíxeno específico de especie71104NSP337Non estrutural0Aumenta a actividade do ARNm viral e detén a síntese proteica celular81059NSP235Non estrutural0NTPase implicada no empaquetamento do ARN91062VP71 VP7238 e 34Superficie780Estrutural e antíxeno de neutralización10751NSP420Non estrutural0 Enterotoxina11667NSP5 NSP622Non estrutural0 modulador que se une a ARN monocatenario e bicatenario de NSP2 Esta táboa está baseada no estudo da cepa de rotavirus simia SA11.Desselberger U. Rotavirus: basic facts. In Rotaviruses Methods and Protocols. Ed. Gray, J. and Desselberger U. Humana Press, 2000, pp. 1–8. ISBN 0-89603-736-3Patton JT. Rotavirus RNA replication and gene expression. In Novartis Foundation. Gastroenteritis Viruses, Humana Press, 2001, pp. 64–81. ISBN 0-471-49663-4 As asignacións de codificación ARN-proteína difiren nalgunhas cepas.
Replicación miniatura|300px|Debuxo simplificado do ciclo de replicación dun rotavirus. Os rotavirus replícanse principalmente no tracto gastrointestinal, e infectan aos enterocitos que tapizan as vilosidades (villi) do intestino delgado, causando cambios estruturais e funcionais no epitelio. O triplo recubrimento proteico do virus faino resistente ao pH ácido do estómago e aos encimas dixestivos do tracto gastrointestinal.
O virus entra nas células por endocitose mediada por receptor e forma unha vesícula chamada endosoma. As proteínas da terceira capa (VP7 e a espícula VP4) interrompen a membrana do endosoma, orixinando unha diferenza na concentración de calcio. Isto causa a rotura dos trímeros de VP7 en subunidades proteicas separadas, deixando capas das proteínas VP2 e VP6 arredor do ARN bicatenario viral, formando unha partícula de dobre capa (DLP).
As once moléculas de ARN bicatenario permanecen dentro das dúas capas proteicas protectoras e a ARN polimerase ARN dependente viral xera transcritos de ARNm do xenoma viral bicatenario. Ao permanecer dentro do core, o ARN viral consegue evadir as respostas inmunitarias do hóspede que utilizan a interferencia de ARN, que se activan pola presenza de ARN bicatenario na célula.
Durante a infección, o rotavirus produce ARNm tanto para a síntese de proteínas coma para a replicación xénica. A maioría das proteína do rotavirus acumúlanse no viroplasma, onde se replica o ARN e se ensamblan as partículas de dobre capa (DLPs). O viroplasma fórmase arredor do núcleo celular en só dúas horas despois da infección vírica, e consta de factorías de virus que se cre están feitas por dúas das proteínas non estruturais: NSP5 e NSP2. A inhibición de NSP5 por interferencia de ARN dá lugar a un acusado decrecemento na replicación dos rotavirus. As partículas de dobre capa migran ao retículo endoplasmático, onde adquiren a súa terceira capa, a máis externa (formada por VP7 e VP4). Os virus fillos libéranse da célula por lise.
Infeccións por rotavirus Os rotavirus producen gastroenterites.
Signos e síntomas A gastroenterite producida por rotavirus é unha enfermidade que pode ser leve ou grave caracterizada por vómitos, diarrea acuosa, e febre baixa. Afecta sobre todo a nenos. Unha vez que o neno é infectado polo virus, hai un período de incubación de aproximadamente dous días antes de que aparezan os síntomas. Estes xeralmente empezan con vómitos seguidos por de catro a oito días de diarrea abundante. A deshidratación é máis común na infección por rotavirus que na maioría das causadas por patóxenos bacterianos, e é a causa máis común das mortes relacionadas coas infeccións por rotavirus.
As infeccións por rotavirus A poden ocorrer durante toda a vida: a primeira vez xeralmente produce síntomas, pero as sucesivas posibles infeccións son normalmente leves ou asintomáticas, xa que o sistema inmunitario proporciona certa protección contra o virus. En consecuencia, a frecuencia de infeccións sintomáticas é máis alta en nenos de menos de dous anos e decrece progresivamente ata os 45 anos. A infección nos neonatos é común, pero xeralmente produce unha enfermidade asintomática ou leve; a maioría dos síntomas graves adoitan presentarse en nenos entre os seis meses e os dous anos de idade, ou entre as persoas vellas e os que teñen inmunodeficiencia. Debido á inmunidade adquirida durante a infancia, a maioría dos adultos non son susceptibles aos rotavirus; e as gastroenterites que aparecen nos adultos xeralmente teñen outros axentes causantes, pero as infeccións asintomáticas nos adultos poden manter a transmisión da infección na comunidade.
Transmisión dereita|miniatura|Rotavirus procedentes das feces dun neno infectado. O rotavirus transmítese pola ruta fecal-oral, por contacto con mans contaminadas, superficies e obxectos, e posiblemente pola ruta respiratoria. As feces dunha persoa infectada poden conter máis de 10 trillóns de partículas infecciosas por gramo; e só son necesarias menos de 100 partículas para transmitir a infección a outra persoa.