Desde el comienzo de la infección, lo virus son descubiertos por el sistema inmunitario celular y si estos son de DNA también puede ser detectados por la DDR. Además, el genoma viral, al igual que el celular, está expuesto a fuentes de daño exógeno y endógeno y por consiguiente, puede acumular daños que promuevan la activación de la DDR.
Una vez en el núcleo, la replicación del genoma viral tiene lugar en unos microorgánulos bien definidos conocidos como centros de replicación. Se ha demostrado que durante la replicación de algunos virus como adenovirus (Stracker y col. 2002; Carson y col. 2003; Blackford y col. 2008), parvovirus (Cervelli y col. 2008; Collaco y col. 2009; Schwartz y col. 2009; Adeyemi y col. 2010) o herpesvirus
(Taylor y Knipe 2004; Wilkinson y Weller 2004; Lilley y col. 2005; Shirataa y col. 2005; Xiaofei y col. 2014), se produce el reclutamiento de proteínas efectoras de la DDR en esos centros de replicación.
Figura 9. Activación de la DDR como resultado de la replicación viral y proteínas virales involucradas. Debajo de cada una de las vías de señalización se muestran
algunos virus para los que se ha demostrado una activación de dicha ruta durante la infección. Los centros de replicación están representados cerca de las rutas de ATM y ATR activas (Adaptado de Luftig 2014a).
Pero no sólo la replicación de los ácidos nucleicos virales per se causa la activación de la DDR. Existen evidencias experimentales de que los virus, a lo largo de su evolución, han desarrollado mecanismos para modular la DDR (Lilley y col. 2007; Chaurushiya y Weitzman 2009; Luftig 2014b).
En el caso de la activación de la DDR, todavía no está bien definido si se produce fruto de la infección per se o de manera intencionada por el virus. Si esta activación supone un beneficio real o no para el virus también es un tema controvertido. El papel de la DDR durante la replicación va a depender de muchos factores como el tipo de infección, las estructuras que se forman durante la replicación o incluso el tipo celular (Luftig 2014b). En este sentido, se ha observado que determinadas proteínas virales pueden desencadenar su activación de manera directa e indirecta.
Las oncoproteínas virales que causan la entrada de la célula en fase S para garantizar un entorno de replicación adecuado causan la activación indirecta de la DDR. Ejemplos de oncoproteínas virales son la proteína E7 del papilomavirus humano (HPV), la proteína E1A de adenovirus o el antígeno T del poliomavirus SV40 (Hein y col. 2009; Singhal y col. 2013; Squarzanti y col. 2018).
Otras proteínas virales son capaces de unirse y activar de manera directa los componentes de la DDR. Por ejemplo, la proteína E7 de HPV se une directamente a ATM promoviendo la activación de sus dianas downstream (Liang y col. 2006). La proteína Vpr del HIV perturba uno de los puntos de control del ciclo celular causando la activación de la ruta de ATR mediante su interacción con DDB1 (Schröfelbauer y col. 2007).
Otro mecanismo bien distinto consiste en conseguir la activación de la DDR mediante la acumulación de especies reactivas de oxígeno. Este fenómeno ha sido observado en el virus de Epstein-Barr (EBV) y HTLV-1 mediado por las proteínas virales EBNA1 y Tax, respectivamente (Gruhne y col. 2009; Kinjo y col. 2010).
Se ha postulado que la activación de la DDR podría tener algunos beneficios para el virus. Por ejemplo, el reclutamiento de componentes a los centros de replicación virales podría proporcionarle al virus una herramienta para controlar la calidad de sus genomas antes del ensamblaje. Sin embargo, el papel de los componentes activados durante la infección en la replicación del virus todavía es desconocido.
Por otro lado, aunque parece que la activación de la DDR supone una ventaja para los virus durante la replicación, puede suponer un problema para su supervivencia. En consecuencia, los virus también han desarrollado estrategias para prevenir aquellos efectos de la DDR no deseados. Entre estos mecanismos encontramos la inhibición mediante antagonistas virales, degradación y la relocalización de componentes específicos de la DDR.
La acción de ubiquitin-ligasas virales sobre determinados componentes de la DDR fue por primera vez descrita en un estudio en el que se examinaba la restricción de la replicación viral en HAdV5 (Stracker y col. 2002). En este estudio se demostró que la expresión
del complejo E1B55K/E4orf6 promovía la degradación del complejo MRN durante la infección. A partir de ese momento fueron hallados otros procesos similares en otros serotipos de adenovirus. En el serotipo 12 (HAdV12) se observó que la proteína viral E4orf6 degradaba a TopBP1, inhibiéndose la ruta de ATR (Blackford y col. 2010). Otra diana hallada para el complejo E1B55K/E4orf6 fue la DNA ligasa IV, cuyo papel es esencial durante la reparación mediante recombinación no homologa (Baker y col. 2007). Otro ejemplo es el de la degradación de componentes de la DDR como DNA-PK por la ubiquitin-ligasa ICP0 en HSV (Parkinson y col. 1999; Chaurushiya y col. 2012).
Otro mecanismo diferente se basa en cambiar la localización de componentes de la DDR específicos para promover la replicación viral. Durante la infección, en HSV se ha demostrado que RPA, ATRIP y ATR se localizan en los centros replicación, lo que supone la inhibición de esta ruta (Wilkinson y Weller 2006; Mohni y col. 2010). La proteína E4orf3 de adenovirus promueve la agregación de MRN en el citoplasma, inhibiendo las rutas de ATR y ATM (Stracker y col. 2002). La acción del virus sobre proteínas mediadoras de la ruta de ATM es muy común. Por ejemplo, la proteína del core de HCV interacciona con Nbs1 o la proteína Tax de HTLV-1 se une a MDC1, quedando inhibida en ambos casos la ruta de ATM (Belgnaoui y col. 2010; Machida y col. 2010).
Al mismo tiempo, debido a que la activación de las rutas de reparación puede dar lugar a la entrada de la célula en apoptosis, los virus también han desarrollado mecanismos de acción frente a componentes downstream. Por ejemplo, algunos virus como adenovirus, EBV o HPV han desarrollado estrategias para prevenir la activación de p53 y así promover la supervivencia celular durante la replicación (Scheffner y col. 1990; Querido y col. 2001; Sato y col. 2009; Pennella y col. 2010; Soria y col. 2010).
Figura 10. Inhibición de las vías de señalización de la DDR por proteínas virales.
Cada una de las proteínas virales antagonistas se muestra en la figura. La mayoría de estas interacciones así como la inhibición de la ruta downstream en la DDR, han sido confirmadas bioquímicamente. En color amarillo se muestran las interacciones que tienen lugar durante la infección de adenovirus, nuestro modelo de estudio (Adaptado de Luftig 2014a).