Archivo - Virus de Epstein-Barr, ilustración. - DR_MICROBE/ ISTOCK - Archivo
MADRID, 15 Dic. (EUROPA PRESS) -
Los virus suelen describirse como diminutas cáscaras perfectamente geométricas que contienen material genético con precisión matemática, pero una nueva investigación dirigida por científicos de Penn State (Estados Unidos) revela un desequilibrio deliberado en su forma que les ayuda a infectar a sus huéspedes.
El equipo publica sus hallazgos en la revista 'Science Advances' y presenta una solicitud de patente relacionada con el descubrimiento.
El hallazgo, dicen los investigadores, no sólo ilumina una estrategia viral fundamental sino que también abre puertas para el diseño de fármacos antivirales y tecnologías de administración molecular críticas para vacunas, terapias contra el cáncer, desarrollo de medicamentos y edición genética.
"Un virus carece de órganos sensoriales, por lo que utiliza señales químicas para determinar cómo replica su material genético en nuevos paquetes o conjuntos virales con una polaridad precisa", explica Ganesh Anand, profesor asociado de química, bioquímica y biología molecular en Penn State y autor principal del estudio.
"Esta polaridad guía el ARN, su material genético que permite la propagación de la infección viral, y nuestra investigación demuestra que la asimetría es lo que le otorga al virus esta polaridad esencial. Los virus incorporan estas sutiles imperfecciones en sus membranas para controlar cómo y dónde se empaqueta su material genético y se prepara para salir durante una infección".
Los investigadores utilizaron técnicas avanzadas de imagenología, realizadas en las Instalaciones Centrales de Penn State, financiadas con fondos públicos, para estudiar la arquitectura del Virus de la Arruga del Nabo (VNA). Este patógeno vegetal tiene una cubierta icosaédrica (de veinte lados) que comparte la misma estructura con muchos patógenos humanos, como enterovirus, norovirus, poliovirus, virus de la hepatitis B y el virus que causa la varicela Descubrieron que los virus icosaédricos utilizan un solo enlace químico para inclinar la balanza dentro de sus envolturas proteicas y así guiar la liberación de ARN e infectar a sus huéspedes.
Este enlace, llamado enlace isopeptídico, conecta dos proteínas estructurales que contribuyen a la envoltura del virus y crea una sutil asimetría que agrupa el ARN del virus en un lado de la partícula, asegurando que el material genético salga en una dirección al infectar al huésped.
Se puede comparar con un truco o un dado "cargado", plantea Anand, refiriéndose a los dados que tienen un peso secreto en un lado y se usan para hacer trampa en los juegos. "Cuando el virus entra en una célula y comienza a desintegrarse, este diseño de 'matriz cargada' garantiza que el material genético salga por un punto de salida específico, rápido y en la dirección correcta, para poder secuestrar inmediatamente la maquinaria del huésped y producir más virus", informa Anand.
Un diminuto enlace isopeptídico es responsable de este efecto de "matriz cargada", explica. Actúa como una especie de bisagra o correa molecular, anclando el ARN a una mitad de la partícula y desequilibrándola ligeramente para crear un genoma con resorte. Cuando el virus entra en las células de su huésped y comienza a fragmentarse, el ARN se expulsa a través de un punto de salida específico.
"El ARN no flota simplemente", matiza Anand. "Se ubica justo donde los ribosomas de la planta, sus productores de proteínas, pueden atraparlo. Esto permite que el virus comience a producir sus propias proteínas inmediatamente, antes de que la planta pueda desarrollar una defensa".
El equipo capturó este momento nunca antes visto, un virus parcialmente expandido listo para ser liberado, utilizando dos técnicas de imágenes avanzadas que pueden monitorear cambios a microescala dentro de las células: microscopía crioelectrónica y espectrometría de masas de intercambio de hidrógeno-deuterio.
CÓMO ESTE HALLAZGO PODRÍA REVOLUCIONAR ANTIVIRALES Y VACUNAS
Encontrar una forma de interrumpir el proceso de liberación de ARN al apuntar a características asimétricas como el enlace isopeptídico en el virus del pliegue del nabo podría conducir a nuevas terapias antivirales o mejores terapias de ARN, medicamentos que previenen infecciones y trastornos autoinmunes,
"Esto podría implicar el diseño de vacunas que liberen ARN justo donde se necesita, cerca de la maquinaria de producción de proteínas, para reducir la degradación y aumentar su eficacia", explica Sean Braet, investigador postdoctoral en Penn State y coautor del artículo. "Existe una característica específica del ARN que puede ayudar a dirigir este proceso, y ahora estamos investigando si podemos aprovechar este fenómeno natural para amplificar de forma rentable la expresión de ARN terapéuticos en vectores virales de plantas".
Los antivirales, medicamentos diseñados específicamente para tratar infecciones virales como el oseltamivir para la gripe, podrían diseñarse para unirse a estos sitios asimétricos, concluyen los autores, desestabilizando la forma de la membrana e impidiendo que el virus mantenga su estado de resistencia. Esto dificultaría la replicación del virus y el desarrollo de resistencia dentro del huésped.
