Algunos virus de ARN podrían ser capaces de producir proteínas quiméricas con ARN del hospedador

Amparo Tolosa, Genotipia

proteínas quiméricas
Partículas del virus de la gripe. Imagen: National Institute of Allergy and Infectious Diseases.

Investigadores de la Universidad de Glasgow y la Universidad Mount Sinai han identificado un mecanismo por el que algunas familias de virus son capaces de formar genes híbridos a partir de ARN viral y ARN humano. Los genes resultantes se traducen en proteínas que pueden  generar una respuesta inmunitaria y contribuir a la virulencia del patógeno.

Los virus no tienen maquinaria propia para producir sus proteínas por lo que dependen de las células que infectan para sobrevivir. En el caso de los virus cuyo material hereditario es ARN de cadena negativa, como es el caso del virus de la gripe, la síntesis de ARN se inicia a partir de fragmentos de ARN de la célula huésped, a través de un proceso conocido como cap-snatching. En este proceso los virus cortan el ARN mensajero del huésped y utilizan su ARN como punto de inicio para empezar a generar una copia de ARN positivo que pueda ser leído por los ribosomas celulares.

En la versión conocida del mecanismo, los fragmentos de ARN de la célula huésped a partir de los que se inicia el ARN viral se corresponden a regiones  no codificantes y el ARN resultante codifica para una proteína viral. En un reciente trabajo publicado en Cell, los investigadores describen una nueva versión, que da lugar a proteínas con un fragmento viral y un fragmento humano o proteínas híbridas totalmente diferentes. Este resultado es completamente novedoso ya que hasta el momento se pensaba que el ARN del hospedador no tenía ninguna influencia en la síntesis de proteínas virales.

Los investigadores han demostrado la expresión de proteínas híbridas o quiméricas, a las que han denominado proteínas UFO (de pauta abierta de lectura aguas arriba Frankenstein, en sus siglas en inglés) en células infectadas con el virus de la gripe.  Además, a partir de programas bioinformáticos han estimado que el mecanismo se extiende a otros virus de ARN negativo, como el virus Lassa o el virus responsable de la coriomeningitis linfocítica.

La función de las proteínas UFO todavía se desconoce. No obstante, el equipo ha encontrado que pueden ser reconocidas por el sistema inmunitario y contribuir a la virulencia. Los investigadores argumentan que deben existen múltiples fuerzas evolutivas para mantener su presencia ya que han sido identificadas en múltiples aislados. Estudios futuros deberán determinar qué ventajas o desventajas ofrecen para los virus y las células huésped y cuál es su impacto en las infecciones.

Un nuevo mecanismo que amplía el conocimiento sobre los patógenos

proteínas UF
Mecanismo por el que los virus de ARN secuestran la maquinaria celular para producir su ARN mensajero y nuevo mecanismo identificado en el artículo.

El descubrimiento de las proteínas híbridas derivadas de virus y humanos abre múltiples cuestiones sobre cómo funcionan los patógenos. Por ejemplo, hasta el momento el dogma establecido era que los virus producían un número limitado de proteínas. Sin embargo, el estudio muestra que el virus de la gripe, y probablemente también otros, producen un repertorio de proteínas mayor.

“Los virus toman el control de su huésped a nivel molecular y este trabajo identifica una nueva forma en la que algunos virus pueden exprimir hasta la última gota del potencial de la maquinaria molecular que explotan”, señala Ed Hutchinson, investigador del Medical Research Council en la Universidad de Glasgow y uno de los directores del trabajo. “Aunque este trabajo se enfoca en los virus de la gripe, implica que un gran número de especies virales puede producir genes previamente inesperados”.

Los investigadores plantean que las proteínas UFO podrían modular las relaciones entre los virus y sus huéspedes. Entre sus próximos objetivos está la determinación de las diferentes funciones que puedan tener los genes híbridos. “”Ahora que sabemos que existen podemos estudiarlos y utilizar el conocimiento para ayudar a eliminar la enfermedad”, destaca Ivan Marazzi, profesor de Microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad Monte Sinaí de Nueva York y codirector del trabajo. “Se requiere un gran esfuerzo global para parar las epidemias virales y las pandemias y este nuevo conocimiento podría llevar a identificar nuevas formas de parar la infección”.

Un artículo fruto de la colaboración inesperada de dos equipos de investigadores

El trabajo sobre las proteínas UFO esconde detrás una interesante historia de colaboración entre grupos de investigación, que ha compartido uno de los directores en su cuenta de Twitter. Ed Hutchinson narra cómo descubrieron un proyecto similar al suyo cuando ya tenían preparado un manuscrito con sus resultados para enviarlo a publicar. El investigador encontró una publicación en el repositorio biorxiv.org con resultados muy similares y parcialmente complementarios a los suyos propios, lo que en ciencia puede derrumbar las perspectivas de publicar. Especialmente cuando se trata de resultados novedosos como los que había encontrado su equipo sobre las proteínas híbridas.

Los investigadores siguieron adelante con su manuscrito, en el que incluyeron comentarios sobre el artículo similar publicado en biorxiv. Además, compartieron  por redes sociales ambos estudios. Interesantemente, durante el proceso de revisión del manuscrito, que inicialmente iba a publicarse en Plos Biology, Ivan Marazzi, el director del segundo trabajo se aproximó a Hutchinson con una propuesta: escribir un único artículo. Hutchinson indica que Marazzi señaló que los dos estudios eran complementarios y en lugar de competir podrían combinar los resultados en un mismo trabajo, compartiendo primeros y últimos autores.  Finalmente, ambos equipos integraron sus datos en un único trabajo, más completo que los artículos por separado, que ha sido publicado en Cell. Hutchinson resalta que esta experiencia prueba de que los preprints y las redes sociales pueden ser parte del desarrollo de un artículo y que los investigadores pueden trabajar juntos en lugar de competir entre ellos.

Artículo original: Ho JSY, Angel M, et al. Hybrid Gene Origination Creates Human-Virus Chimeric Proteins during Infection. Cell. 2020. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.035

Fuente: Viruses Can Steal Our Genetic Code to Create New Human-Virus Genes. https://www.mountsinai.org/about/newsroom/2020/viruses-can-steal-our-genetic-code-to-create-new-human-virus-genes-pr

 

 

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