Endocitosis Equipo 3

Equipo 3 Lara Mendez Karla Angélica Moreno Zamora Roberto Alexander Hernandez Silva Jessica Lizet Salazar Tellez Emmanuel Lopez Hernandez Tania Monserrat MECANISMOS DE ENTRADA DE VIRUS: UNA MANERA DE CONOCER A LA CÉLULA Michelle Gutiérrez* y Susana López Depto. de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, UNAM, Cuernavaca, Morelos, México. C. P. 62210. E-mail*: mayret@ibt.unam.mx RESUMEN Los virus representan una versión microscópica del caballo de Troya, en la que hacen uso de procesos celulares para poder entrar a la célula e infectarla. La endocitosis es uno de estos procesos que los virus han aprovechado para poder ser internalizados. En esta revisión se presentan las distintas vías de endocitosis conocidas hasta el momento, así como ejemplos de distintos virus que utilizan cada ruta para ingresar a la célula. Palabras Clave: Caveolas, clatrina, dinamina, endocitosis, entrada de virus. ABSTRACT Viruses represent a microscopic version of the Trojan horse by mimicking processes known to the cell to get inside and infect it. Endocytosis is one of these processes that viruses take advantage of to be internalized. In this review, the distinct endocytic pathways known to date are discussed. In addition, a brief overview of the entry of different viruses known to use each of these routes is provided. Key Words: Caveolae, clathrin, dynamin, endocytosis, virus entry. INTRODUCCIÓN La endocitosis es el proceso mediante el cual ingresan a la célula solutos, moléculas y partículas de distintos tipos. Este proceso consiste en la invaginación de la membrana plasmática, formando una vesícula cuyo contenido es transportado del exterior al interior de la célula. La endocitosis tiene un papel fundamental en diferentes procesos celulares como son la respuesta inmune, la comunicación intercelular, la transducción de señales y la homeostasis, tanto celular como del organismo completo. Este proceso celular está constituido por una red de varios organelos los cuales difieren en su composición proteica y propiedades bioquímicas Existen diferentes rutas de endocitosis que son usadas por la célula para llevar a cabo distintas funciones. Sin embargo, dados los avances metodológicos recientes, así como la complejidad de este proceso, se siguen encontrando nuevas rutas cuya caracterización es aún incompleta. Existen varios criterios para clasificar los diferentes tipos de endocitosis, éstos son: el tipo de molécula que se internaliza (toxina, virus, ligando, receptor), el componente que cubre la vesícula (clatrina, caveolina, flotilina, etc.), la participación de GTPasas en el proceso, el mecanismo de escisión de la vesícula de la membrana y la participación del citoesqueleto de actina, entre otros. La presencia de las GTPasas de la familia Rab contribuye a la diferenciación entre los distintos tipos de endosomas. Estas GTPasas son importantes en la regulación del tráfico intracelular porque regulan la fusión de las vesículas a los endosomas. De manera general, la unión del ligando al receptor favorece la formación de la vesícula endocítica. Esta vesícula entrega su cargo a los endosomas tempranos (o endosomas de distribución), organelos con un pH alrededor de 6 donde se localizan las Rab GTPasas 4 y 5. En los casos donde la molécula endocitada es un receptor unido a su ligando, el pH ácido puede promover la disociación del ligando de su receptor. Usualmente, el ligando, el cual permanece en la vía, es degradado, mientras que el receptor entra a los endosomas de reciclamiento (donde está localizada Rab11) para regresar a la membrana celular. Las moléculas que son destinadas a su degradación o que requieren llegar al interior celular, cerca del núcleo, entran a los endosomas tardíos (también conocidos como cuerpos multivesiculares - MVBs-). En estos organelos, con un pH menor a 6, se localiza la GTPasa Rab 7. Finalmente, la molécula endocitada llega a los lisosomas donde puede ser degradada por enzimas que están activas en un ambiente ácido. En el transcurso de toda la ruta endocítica, existen posibles rutas de escape para evitar la degradación en los lisosomas (Figura 1). A continuación se da una breve descripción de las rutas más conocidas hasta el momento que han sido clasificadas de acuerdo a las proteínas que recubren las vesículas endocíticas. Endocitosis mediada por clatrina La endocitosis mediada por clatrina es el mecanismo mejor caracterizado para la entrada de moléculas a la célula. Este tipo de endocitosis requiere una serie de componentes estructurales para poder formar la vesícula de manera que pueda ser internalizada. Uno de estos componentes, y por el cual esta vía recibe su nombre, es la clatrina. La clatrina es un complejo proteico formado por tres cadenas ligeras y tres cadenas pesadas que constituyen una unidad llamada "el triesqueleto" (triskelion) de clatrina3 . Este complejo es reclutado a la membrana plasmática por proteínas adaptadoras. Una de estas proteínas adaptadoras, es el complejo AP-2, formado por cuatro subunidades (α, β2, µ2 y σ2). El complejo AP- 2 interactúa con clatrina, a través de la subunidad β2, y estimula su polimerización generando una malla de clatrina que cubre la vesícula (Figura 2)4 . Durante el ensamble progresivo de clatrina en la membrana, ésta va adquiriendo curvatura hasta que se forma la vesícula endocítica. La fisión de la vesícula cubierta con clatrina es controlada por la GTPasa dinamina. Se ha propuesto que la dinamina actúa como una mecano-enzima la cual usa la hidrólisis de GTP para generar la fuerza necesaria para estrangular el cuello y escindir las vesículas de la membrana (Figura 2)5 . Existen diferentes maneras de inhibir esta vía de endocitosis. Desde agentes químicos como sacarosa o clorpromazina hasta siRNAs o mutantes dominantes negativas de los componentes estructurales de la vía. Endocitosis mediada por caveolas La segunda vía de endocitosis mejor caracterizada es la mediada por caveolas. En esta ruta, las caveolinas son el principal componente estructural. A diferencia de clatrina que requiere proteínas accesorias para ser reclutada a la membrana, las caveolinas son proteínas integrales que están asociadas a microdominios en la membrana plasmática ricos en colesterol y esfingolípidos también llamados balsas lipídicas6 . La formación de la caveola depende de la expresión de caveolina-1 en células no musculares y de caveolina-3 en células de músculo6 . Estas proteínas forman oligómeros que cubren las vesículas, las cuales son liberadas de la membrana plasmática, a través de la acción de dinamina, a estructuras llamadas caveosomas presentes en el interior de la célula (Figura 1)7 . La ausencia de marcadores para endosomas tempranos, tardíos y de reciclaje indica que estas estructuras representan un nuevo tipo de organelos7 . A diferencia de los endosomas, estos organelos tienen pH neutro. El tratamiento de las células con genisteína, un inhibidor de tirosín cinasas extraído de la soya, bloquea la invaginación de las caveolas8 . Se sabe que la cinasa Src fosforila a la caveolina-1 en la tirosina 14 y esto incrementa la dinámica de las caveolas. Endocitosis como vía de entrada de virus Los virus son parásitos intracelulares obligatorios formados por una cubierta proteica (cápside) que rodea el material genético. Algunos virus tienen además, una envoltura lipídica proveniente de la célula que infectó previamente rodeando su cápside. El ciclo replicativo de cualquier virus comienza con la unión de éste a sus receptores (entre ellos integrinas, gangliósidos, glicoproteínas, etc.) lo cual provoca cambios en la partícula viral que favorecen las siguiente etapas. Una vez que el virus ha reconocido a sus receptores, el siguiente paso es la penetración de la membrana celular. Este paso puede darse a nivel de la membrana plasmática o en membranas intracelulares de diferentes organelos dependiendo de los requerimientos de cada virus. Muchos virus utilizan las vías de endocitosis para entrar a la célula, mientras que pocos atraviesan directamente la membrana celular por un mecanismo llamado penetración directa (Figura 3). Cabe señalar que la jornada de un virus no termina cuando llega al interior de la célula, a partir de ese momento, la partícula viral requiere desnudarse, es decir, liberar el genoma viral para que pueda ser replicado o traducido. Finalmente, las proteínas virales se ensamblan para generar nuevas partículas virales que salen de la célula y son capaces de infectar a otras células. En esta revisión nos enfocaremos a la entrada viral que es la primera etapa del ciclo replicativo de un virus. Específicamente, nos referiremos a las distintas rutas endocíticas que utilizan los virus para ingresar a la célula. Esta fase inicia desde que el virus se une a sus receptores celulares hasta que llega a su sitio de replicación, el cual puede ser desde el citoplasma hasta el núcleo. Este proceso involucra varios pasos (unión, penetración y desnudamiento de la partícula viral) y en el que es necesaria una cápside metaestable que, por un lado, sea resistente para sobrevivir en ambientes extracelulares y que, por otro lado, sea fácil de desensamblarse una vez llegado al sitio apropiado de replicación para liberar su material genético. La entrada de un virus utilizando el proceso endocítico de la célula le da varias ventajas. Primero, evita la barrera del citoesqueleto de actina cortical que se encuentra inmediatamente debajo de la membrana plasmática y forma una malla difícil de atravesar. Y por otra parte, le da acceso a los organelos endocíticos los cuales proveen de micro-ambientes que favorecen la penetración viral. Las proteasas endosomales o el bajo pH de estos organelos son algunos de los recursos más usados por los virus para facilitar procesos tales como el desnudamiento de la partícula. LINK DEL ARTÍCULO COMPLETO: http://www.medigraphic.com/pdfs/revespciequibio/cqb-2010/cqb101c.pdf