Obtenida
la primera ‘película’ de la multiplicación del genoma del virus de la gripe
TERCERAINFORMACION
/ 15.09.2024
- Investigadores de IMDEA
Nanociencia han observado en directo, por primera vez, la multiplicación
del genoma del virus de la gripe A. Este hecho ayudará a entender
algunos de los factores que determinan la velocidad de multiplicación de
este microorganismo infeccioso.
Genoma recombinante del
virus de la gripe A, durante el proceso de transcripción. / Patricia Bondía,
Enrique Sahagún (Scixel).
El virus de la gripe A es una
gran amenaza que concierne a la salud pública. Comprender cómo se replica este
virus es crucial, especialmente dado que sus mutaciones pueden dar lugar a
nuevas cepas capaces de afectar a los humanos. En el núcleo del virus se
encuentra la información genética, contenida en cadenas de ARN –ácido
ribonucleico-, que la enzima polimerasa se encarga de copiar para generar
nuevos virus.
Las cadenas de ARN están cubiertas por proteínas
que protegen al ARN de ser degradado dentro de las células. ¿Cómo consigue la
polimerasa multiplicar el ARN eficientemente si éste está
totalmente cubierto de proteínas? Y además, ¿cómo consigue copiar el ARN sin
desacoplarlo de las proteínas que lo protegen?
Durante el proceso de multiplicación del ARN, la
polimerasa viral se desplaza a través de la estructura del ARN, sintetizando y
copiando la estructura. Las proteínas que protegen el ARN del genoma del virus
de la gripe A se organizan en forma de doble-hélice compacta, enmascarando la
posición de la polimerasa.
Al no poder observar directamente la polimerasa
en acción, muchos detalles del proceso de ‘copia’ se quedan ocultos sin poder
ser observados. Hasta la fecha, no ha sido posible seguir el movimiento y la
actividad de la polimerasa a largo del genoma del virus.
El grupo de investigación de ‘Manipulación de
Motores Moleculares’ del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en
Nanociencia, liderado por Borja Ibarra, en colaboración con
investigadores delNanoLSI (Universidad Kanazawa Japón) y del Centro Nacional de
Biotecnologia (CNB-CSIC) han ideado una estrategia que resulta clave para
estudiar en detalle este elusivo proceso.
Los investigadores acortaron el genoma del virus
para lograr que las proteínas que lo protegen se conformen en anillo,
en lugar de una hélice. De esta forma, la posición de la polimerasa queda
al descubierto.
Con esta estrategia, los investigadores pudieron
analizar el movimiento de la polimerasa en tiempo-real, utilizando microscopia
de fuerza atómica de alta velocidad. Grabaron múltiples películas del proceso
“en directo”, que, combinando con imágenes de microscopía electrónica,
les ayudaron a comprender y desvelar información novedosa sobre los procesos
moleculares que gobiernan la amplificación del genoma viral.
Los investigadores observaron que la polimerasa
se las arregla para acceder al ARN sin separarlo de las proteínas que lo
protegen. Esto es esencial porque preserva la estructura del genoma, lo que a
su vez, le permite multiplicarlo continuamente. La polimerasa es capaz de
producir múltiples copias a partir del mismo ARN parental en varias rondas, lo
cual es un aspecto clave para la multiplicación viral.
Un mecanismo de control en
la multiplicación viral
Estas “películas” nanoscópicas permitieron a los
investigadores estimar la tasa de síntesis de ARN, velocidad a la que trabaja
la polimerasa viral. La polimerasa es capaz de incorporar
hasta 35 nucleótidos en un segundo. Si equiparamos un nucleótido con una letra,
un copista que trabajara a esta velocidad sería capaz de copiar la primera
parte del Quijote en tan solo 6 horas (o el primer libro de Harry Potter en 3
horas).
El equipo de investigadores descubrió también
que la estructura del ARN naciente condiciona la velocidad a la que trabaja la
polimerasa. La conformación del ARN naciente funciona por tanto, como un
mecanismo de control que regula la velocidad de amplificación del virus y
podría suponer una diana terapéutica para el desarrollo de nuevas estrategias
antivirales.
El ARN viral se multiplica rodeado de proteínas.
A diferencia de trabajos anteriores que estudiaban la polimerasa aislada, este
hallazgo se ha realizado en el entorno natural de la polimerasa, dentro del
genoma y rodeada de proteínas con las que tiene que lidiar y que afectan a la
velocidad de aplicación final.
El sistema modelo de este estudio proporciona
una evidencia directa de que lasproteínas virales individuales
pueden reciclarse, y confirma los modelos teóricos existentes. El trabajo ha
sido bien recibido por la comunidad científica y ofrece un nuevo enfoque para
investigar los mecanismos de transcripción y replicación viral en otros virus.
“Si conseguimos definir los mecanismos que
gobiernan el funcionamiento de las proteínas virales, podremos idear métodos
para interferir con ellos y, por tanto, parar la infección viral”,
apuntaIbarra.
El trabajo, recientemente publicado en ACS Nano,
sienta las bases para futuras investigaciones sobre funcionamiento de la
polimerasa en el contexto del genoma viral, algo que hasta ahora no había sido
posible.
Referencia:
Diego Carlero, Shingo
Fukuda, Rebeca Bocanegra, Toshio Ando, Jaime Martin-Benito and Borja Ibarra.
«Conformational dynamics of influenza A virus ribonucleoprotein complexes
during RNA synthesis». ACS Nano.
No hay comentarios:
Publicar un comentario