ADNccc

El cccADN ( ADN circular cerrado covalentemente ) es una estructura especial de ADN que surge durante la propagación de algunos virus en el núcleo celular y puede permanecer allí de forma permanente. Es un ADN bicatenario que se origina en una forma lineal que se liga mediante la ADN ligasa a un anillo cerrado covalentemente . En la mayoría de los casos, la transcripción del ADN viral puede ocurrir solo a partir de la forma circular. El cccADN de los virus también se conoce como ADN episomal o, en ocasiones, como minicromosoma .

El cccDNA se describió por primera vez en bacteriófagos , pero también se encontró en algunos cultivos celulares donde se detectó una infección de virus de ADN ( Polyomaviridae ^{). [1] [2]} El cccDNA es típico de Caulimoviridae y Hepadnaviridae , incluido el virus de la hepatitis B (VHB). El cccDNA en el VHB se forma por conversión de ADN circular relajado asociado a la cápside (rcDNA). ^[3] Después de las infecciones por hepatitis B, el cccDNA puede permanecer después del tratamiento clínico en las células del hígado y rara vez puede reactivarse. La cantidad relativa de cccDNA presente es un indicador para el tratamiento del VHB. ^[4]

El ADN circular covalente cerrado (ADNccc) es una estructura de ADN única que se forma en respuesta a la infección de una célula. El ADN genómico ingresa al núcleo celular y luego el ADN parcialmente bicatenario se convierte en ADNccc.

El cccDNA se observa principalmente en el contexto del virus de la hepatitis B (VHB). Aproximadamente 257 millones de personas en todo el mundo están infectadas crónicamente con el virus, lo que las coloca en alto riesgo de desarrollar cirrosis y carcinoma hepatocelular (CHC). ^[5] La infección crónica se caracteriza por la persistencia del minicromosoma cccDNA en los núcleos de los hepatocitos del huésped (células del hígado). ^[6] Los tratamientos actuales no pueden eliminar por completo el minicromosoma viral de los hepatocitos del huésped, ^[7] y, como resultado, apuntan a "curar funcionalmente" al huésped, lo que requiere un bloqueo del cccDNA viral a través del silenciamiento transcripcional . ^[5] El individuo infectado no puede curarse por completo sin una eliminación del cccDNA de los hepatocitos infectados, lo que en la actualidad no es posible. ^[8]

El virus de la hepatitis B (VHB) es un virus pequeño que se transmite por la sangre y que tiene una alta especificidad de tejido y especie, y que se transmite a través de la exposición a sangre o fluidos corporales infectados. ^[6] Las únicas células que el virus puede infectar son los hepatocitos, y estos son alcanzados por medio del torrente sanguíneo después de la infección. ^[6] Los hepatocitos son células del tejido hepático que participan en la síntesis y el almacenamiento de proteínas. Si bien esta enfermedad se puede prevenir mediante la vacunación , las personas de alto riesgo, como los bebés, pueden tener hasta un 90 % de probabilidades de padecer enfermedad hepática crónica si no se vacunaron previamente. ^[9] Como resultado, los CDC recomiendan que la primera dosis de la vacuna contra la hepatitis B se administre inmediatamente al nacer. ^[10] El ADNccc y su persistencia en el núcleo siguen siendo el principal obstáculo para una cura eficaz y, por lo tanto, es la razón del riguroso programa de vacunación contra la hepatitis B. ^[10]

En la práctica, el único organismo conocido que hace uso del cccDNA es el virus de la hepatitis B. Más específicamente, el cccDNA es un intermediario reactivo que contribuye significativamente a las infecciones de los hepatocitos. ^[11] La persistencia del cccDNA durante la duración de la infección ha sido un factor clave en la prevalencia del VHB. ^[11] La investigación indica que el cccDNA es en realidad la razón principal por la que históricamente ha habido poco progreso hacia la erradicación del VHB. ^[12] En muchos casos, incluso después de que se haya resuelto la infección, todavía se puede detectar el cccDNA. ^[12] Actualmente, la terapia para el VHB implica análogos de nucleótidos (AN), que inicialmente se implementaron en uso clínico a fines de la década de 1990. ^{[ cita requerida ]} Aunque se han probado muchas técnicas terapéuticas diferentes a lo largo de los años, aún no se ha descubierto una cura para el VHB. Los investigadores atribuyen esto a la continua incapacidad de desactivar el cccDNA. ^{[ cita requerida ]} Las terapias futuras deberán centrarse directamente en eliminar este factor.

El cccDNA es capaz de formar un minicromosoma estable en el núcleo de las células que están infectadas con un virus particular asociado con el cccDNA. ^[13] Como parte del núcleo, el cccDNA es capaz de interactuar con proteínas histonas y no histonas para formar estructuras similares a la cromatina . ^[14] De la misma manera que la cromatina del huésped, la transcripción del cccDNA está regulada a través del control de dos potenciadores y cuatro promotores distintos . También depende de múltiples reguladores que incluyen factores de transcripción , coactivadores , correpresores y enzimas modificadoras de la cromatina . Además, el cccDNA puede servir como plantilla para la replicación viral y la transcripción de ADN para cinco ARN virales que permiten la producción de los antígenos virales . ^[13]

Es un desafío cuantificar el número de copias de cccDNA en cada célula, ya que depende del tipo de célula y del tipo de infección. Aunque la vida media del cccDNA aún no se ha determinado, se ha probado in vitro que dura lo mismo que la vida útil de la célula. ^[13] En un estudio in vitro reciente sobre el VHB, los resultados mostraron que la vida media de la célula hepática humana ( HepG2 ) es de 40 días y proporciona una vida útil estimada de 58 días. La vida media in vivo de las células hepáticas humanas aún no se ha determinado. ^[15]

El cccDNA está asociado con el virus de la hepatitis B (HBV), donde el virus construye su plásmido mediante la unión covalente de sus enlaces. La región que contiene histonas del núcleo dentro del virus es donde se encuentra comúnmente el cccDNA, generalmente interactuando con las histonas de manera similar a la de la cromatina . Los modelos disponibles para determinar la especificidad bacteriana actualmente se limitan a tres tipos de cultivos celulares: tupaia primaria o hepatocitos humanos (PHH) y HepaRG diferenciado (dHepaRG). ^[16] Es a partir de estos modelos que se observó la replicación del VHB a través de la transcripción del cccDNA. Es esta falta de modelos la que impide el tratamiento farmacológico, debido a la falta de eficiencia en la erradicación del cccDNA. ^[17]

HepaRG fue la primera línea celular que apoyó con éxito la infección por VHB y demostró que la infección solo puede ser hospedada por hepatocitos humanos . ^[18] Una vez que las células similares a los hepatocitos se expusieron a los inductores de diferenciación, se introdujo la fuente viral de un portador de VHB conocido que contenía altos niveles de cccDNA y se analizaron los niveles de antígeno de superficie del VHB, lo que indica que la infección se había replicado con éxito en las células HepaRG. ^[19] Normalmente, el VHB se mide por los niveles de cccDNA a través de la cinética Southern blot de células sanas vs. infectadas y se cuantifica por dot blot. En estas células infectadas, existe una fuerte correlación entre el cccDNA, que actúa como un marcador de replicación, y los niveles de secreción del antígeno de superficie, HBsAg. ^[18]

El cccDNA se forma a partir de rcDNA (ADN circular relajado) a través de la eliminación de una polimerasa viral en el extremo 5' de la cadena negativa de ADN, la eliminación del extremo 5' de la cadena positiva y la eliminación de una copia de la redundancia terminal corta de la cadena negativa. Después de que ocurren estas eliminaciones, la cadena positiva se completa y se produce la ligación de las dos cadenas de ADN viral. ^[16] El mecanismo de infección se deriva de la conversión de ADN bicatenario circular relajado (rcDNA) en cccDNA, a partir de plantillas de virus, que se especula que es realizada por las propias enzimas de reparación del ADN de la célula. Este proceso ocurre debido a la retrotranscripción de una transcripción de cccDNA en los genomas de rcDNA de la célula normal. La desprotonación del rcDNA actúa entonces como un precursor de cccDNA a través de una reacción en cadena de la polimerasa . ^{[20] [21]} Si bien existe un debate sobre los próximos pasos en los mecanismos de formación y metabolismo del ADNccc, se sabe que los inhibidores de la ligasa desempeñan un papel crucial, como lo respaldan los experimentos de eliminación. La ADN ligasa 1 y la ADN ligasa 3 reducen directamente la formación del ADNccc, mientras que la ADN ligasa 4 es crucial para la formación del ADNccc solo en el ADN lineal de doble cadena. ^[21]

Esta conversión de ADNrc parcialmente bicatenario en ADNccc generalmente ocurre cuando un hepatocito se infecta. ^[22] El ADNccc puede producir todo el equipo necesario para completar la replicación viral y la producción de proteínas y, por lo tanto, no necesita utilizar la maquinaria de replicación de ADN semiconservativa de su huésped . ^[22]

Los factores desencadenantes y controladores de la producción de cccDNA no se conocen completamente, pero se cree que puede haber un sistema que involucra retroalimentación negativa para suprimir la producción de cccDNA una vez que se han creado entre 10 y 50 copias. Los grupos de cccDNA, una vez creados, se mantienen fácilmente, por lo que no es necesario que una célula se infecte varias veces para crear un grupo de cccDNA. ^[23] El cccDNA se puede diluir o perder a través de la mitosis, pero en general el cccDNA puede existir durante el ciclo de vida de un hepatocito sin afectar su viabilidad. Se plantea la hipótesis de que esta persistencia de por vida del cccDNA explica las respuestas inmunitarias de por vida observadas al VHB. ^[24]

Se cree que los factores inmunomediados, epigenéticos y virales tienen un impacto en la actividad del cccDNA. La investigación sobre los mecanismos a través de los cuales estos diversos factores influyen en la actividad del cccDNA in vivo es bastante limitada debido a los huéspedes animales seleccionados que están disponibles. ^[25] Con respecto a los factores inmunomediados, la investigación ha demostrado que las citocinas inflamatorias pueden suprimir la replicación viral y disminuir los grupos de cccDNA en células infectadas. Además, se cree que la acetilación y desacetilación del cccDNA regulan la transcripción del cccDNA y, por lo tanto, su replicación viral. Se ha descubierto que la acetilación se correlaciona con la replicación viral, mientras que la desacetilación se correlaciona con una baja replicación viral in vitro. ^[22] Se necesita más investigación para estudiar los efectos de la acetilación y desacetilación en la actividad del cccDNA in vivo.