..Cristina Cebrián.
Un grupo de investigadores del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de la Universidad Autónoma de Madrid ha estudiado las características de las retrotranscriptasas, una enzimas esenciales para la replicación viral. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Scientific Reports y pueden ayudar a mejorar muchas de sus aplicaciones en la práctica clínica y la investigación.
“En este estudio hemos empleado ensayos con fagos o virus bacterianos, así como técnicas biofísicas sofisticadas que nos han permitido determinar la afinidad de la ARN polimerasa tanto por el molde como por los nucleótidos correctos e incorrectos”, afirma Alba Sebastián Martín, investigadora y primera firmante del trabajo.
Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Scientific Reports y pueden ayudar a mejorar muchas de sus aplicaciones en la práctica clínica y la investigación.
La replicación viral es un proceso de multiplicación de las partículas virales en el interior de la célula hospedadora. Los virus son patógenos intracelulares obligados, lo que quiere decir que requieren de los sustratos, energía y maquinaria bioquímica celular para la replicación de su genoma y la síntesis de sus proteínas. En cuanto a la retrotranscripción, se trata de un proceso por el cual la información contenida en el ARN se traslada al ADN. Gracias a esto, las enzimas retrotranscriptasas permiten a los retrovirus multiplicar su genoma.
Los investigadores de la UAM han estudiado estas enzimas de diversos retrovirus y han conseguido aportar nuevos datos que explican cómo estas polimerasas podrían alterar la variabilidad genética de los retrovirus durante el proceso de retrotranscripción. Al copiar las moléculas de ARN, se ha visto que todas las retrotranscriptasas estudiadas exhiben una fidelidad de copia parecida.
Se han estudiado las retrotranscriptasas de diversos retrovirus y han conseguido aportar nuevos datos que explican cómo estas polimerasas podrían alterar la variabilidad genética de los retrovirus durante el proceso de retrotranscripción
Pero los científicos apuntan a que este resultado se debe a errores introducidos por las polimerasas que sintetizan el ARN y que, en parte, contribuirían a la variabilidad observada en los retrovirus, especialmente llamativa en el caso del virus del SIDA. Por tanto, gracias a estas investigaciones se adquieren nuevos conocimientos sobre la fidelidad del proceso de retrotranscripción, facilitando la optimización de técnicas experimentales usadas en muchos laboratorios.
Fases de la replicación del ARN de retrovirus
En virus como el VIH, la información genética se contiene en dos moléculas de ARN pero para poder integrarse en el núcleo de las células, los retrovirus deben transmitir esa información a una doble hélice de ADN. La información genética de retrovirus (como el VIH) está contenida en dos moléculas de ARN. Sin embargo, para poder integrarse en el núcleo de nuestras células, los retrovirus tienen que transmitir dicha información a una doble hélice de ADN.
Gracias a las retrotranscriptasas, esta conversión se lleva a cabo en dos pasos. En el primero de ellos, estas enzimas sintetizan una molécula de ADN utilizando como molde la información del ARN viral. Mientras que, en el segundo paso, se sintetiza la segunda cadena del ADN sobre el ADN recién sintetizado.
En cuanto a la replicación viral, a modo de repaso, se presenta en 10 fases:
- Reconocimiento y fijación a la célula hospedadora, mediado por receptores específicos.
- Penetración del virus al interior de la célula mediante endocitosis o fusión de membranas.
- Pérdida de la cápside y liberación del genoma viral.
- Síntesis precoz de RNAm viral y de proteínas virales no estructurales necesarias para la replicación y la transcripción viral.
- Replicación del genoma viral.
- Síntesis tardía de RNAm viral y de proteínas estructurales.
- Modificación postranscripcional de las proteínas virales.
- Ensamblaje y formación de las partículas virales, que se puede realizar en distintas partes de la célula.
- Liberación del virus mediante lisis celular, exocitosis o gemación.
- Maduración de la partícula viral.
Además de ser proteínas importantes para la multiplicación de los retrovirus, las retrotranscriptasas también se utilizan como herramientas biotecnológicas en la detección y diagnóstico de enfermedades. Sin embargo, aún no se ha estudiado en profundidad la fidelidad de copia en el proceso de conversión de la información del ARN al ADN, a pesar de la importancia que tiene.
Las retrotranscriptasas también se utilizan como herramientas biotecnológicas en la detección y diagnóstico de enfermedades
Por el contrario, el paso dos de la replicación del ARN de retrovirus sí ha sido analizado en profundidad y, de hecho, se han observado diferencias de más de 10 veces entre las retrotranscriptasas más y menos fieles de distintos retrovirus. Por eso, los científicos del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de la UAM se han lanzado a esta investigación con el fin de aportar nuevos datos sobre el primer paso, para entender así la variabilidad de los retrovirus.
Errores preexistentes en el ARN
Los investigadores comprobaron que, al copiar moléculas de ARN, todas las retrotranscriptasas estudiadas exhibieron una fidelidad de copia parecida. Por lo tanto, estos resultados se debían en gran parte a los errores ya existentes en el ARN utilizado de partida, que es sintetizado por una proteína denominada ARN polimerasa. En la actualidad todavía no es posible distinguir los errores producidos por la ARN polimerasa de los producidos por la retrotranscriptasa, ya que no existe una tecnología que sea lo suficientemente fiable y capaz de secuenciar directamente el ARN.
Los autores del estudio concluyen que la ARN polimerasa provoca una serie de errores que limitan el correcto análisis de la fidelidad de las retrotranscriptasas, y es por tanto la responsable de que las diferencias observadas entre las proteínas de distintos retrovirus sean pequeñas.
