25 enero, 2012

Virus empaqueta fragmentos de ARN de su hospedero

Posibilitaría la transferencia horizontal de genes entre organismos que comparten el mismo patógeno viral, así como la evolución de nuevos virus.

Adeno-Associated virus

Si generalizamos, todos los virus cumplen el mismo ciclo de vida. Primero infectan una célula, ya sea eucariota, bacteria o arquea. Luego liberan su material genético —que puede ser ADN o ARN— para ser copiado y traducido usando la maquinaria molecular del hospedero. Finalmente la cápsula viral se ensambla, el ácido nucleico es empaquetado y los nuevos virus son liberados para repetir el proceso.

En ciertos casos, el virus empaqueta algo más que su propio material genético. Por ejemplo, los bacteriófagos como el fago λ integran su ADN al genoma de la bacteria y se mantiene ahí hasta que algún tipo de estrés desencadene su liberación. Al escindirse, puede llevar consigo porciones de ADN o incluso genes completos del hospedero que llegarán a formar parte del fago y serán transportados hacia un nuevo microbio. A esto se le conoce como transducción y es un tipo de transferencia horizontal de genes en bacterias.

Pero, qué pasa en el caso de los virus de ARN que, con excepción de los retrovirus, no llegan a integrar su genoma al de su hospedero. ¿Ellos también tendrán la capacidad de realizar algún tipo de transferencia horizontal de genes? ¿Podrán empaquetar las moléculas de ARN que deambulan por el citoplasma del hospedero? Según un estudio publicado el 24 de Enero en PNAS esto es posible.

Usando técnicas de secuenciamiento de ARN de última generación, investigadores del Scripps Research Institute encontraron ARN de origen eucariota en virus y cápsulas virales vacías de la familia Nodaviridae. “Hemos observado que el 1% del ARN contenido dentro de los virus corresponde al hospedero”, reportó el Dr. Andrew Routh, autor principal del estudio.

Routh y sus colegas estudiaron el Flock House Virus (FHV), un nodavirus bastante simple porque lo único que tiene es una cápsula proteica sin envoltura externa y un material genético compuesto por una molécula de ARN dividida en dos: el ARN1 que codifica para la enzima que lo replica (ARN polimerasa), y el ARN2 que codifica las proteínas que conforman la cápside viral.

Los virus fueron infectados en líneas celulares derivadas de la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), para luego ser aislados y tratados con enzimas degradadoras de ARN y ADN que eviten la contaminación con ácidos nucleicos externos. El resultado fue que el 1% del ARN secuenciado no correspondía ni al ARN1 ni al ARN2 del FHV, sino a ARN mensajeros de la D. melanogaster. Además hallaron pequeñísimas proporciones de ARN ribosomal, ARN no codificante y transposones (secuencias que se integran en cualquier región del genoma causando mutaciones).

En un segundo experimento, Routh y sus colegas quisieron determinar si lo mismo ocurría en cápsulas virales vacías (o partículas tipo virales). Para ello introdujeron la secuencia que codifica para las proteínas de la cápside viral —o sea el ARN2— en una línea celular derivada de la polilla Spodoptera frugiperda (una plaga agrícola importante), para que se sinteticen y ensamblen dentro de ella.

Se cree que las partículas tipo virales son inocuas porque carecen del material genético que vuelve patógeno a un virus (sólo están llenos principalmente de ARN ribosomal, el ARN más abundante dentro cualquier célula). Esta propiedad les ha permitido ser útiles para el desarrollo de nuevas vacunas y transportadores de agentes terapéuticos en el tratamiento de ciertas enfermedades como el cáncer.

Sin embargo, cuando los investigadores analizaron y secuenciaron el contenido se dieron con la sorpresa que el 5% eran transposones, una proporción muy superior al 0.1% encontrado en los virus completos del experimento anterior. El mismo resultado fue obtenido cuando usaron partículas virales de otro nodavirus.

Esta observación podría tener un impacto sobre la evolución de nuevos virus”, comenta Routh. “Si estos componentes adquiriesen la capacidad de interactuar con las proteínas de la cápside viral, y si esta interacción fuera beneficiosa evolutivamente, entonces uno podría presenciar la evolución de un nuevo virus”, añade.

Pongamos como ejemplo que el FHV logra insertar una secuencia de ARN que codifica para la transcriptasa inversa obtenido de otro virus presente en la misma célula. Cuando el FHV infecte otra célula, a parte de sus dos genes esenciales (ARN1 y ARN2) tendrá uno que codifique para una enzima que le permitirá transcribir su material genético de ARN a ADN y así poder integrarse en el genoma del hospedero. El FHV ahora será un retrovirus —habrá evolucionado.

Por otro lado, este estudio nos ayudaría a explicar la aparente proliferación de transposones entre diversos organismos, por ejemplo, entre diferentes especies de Drosophila, de plantas superiores, incluso de tetrápodos poco relacionados. Estos elementos transponibles presentan una notable similaridad en sus secuencias, que descarta la idea que hayan evolucionado de manera independiente. La transferencia horizontal de genes es la mejor explicación y este estudio abre un nuevo rango de agentes para realizar este proceso.


Referencia:

ResearchBlogging.orgRouth, A., Domitrovic, T., & Johnson, J. (2012). Host RNAs, including transposons, are encapsidated by a eukaryotic single-stranded RNA virus Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1116168109

Imagen: Vía VirusWorld.

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