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Nuevas claves para entender la variabilidad de los retrovirus

Lic. Heidy Ramírez Vázquez — Wed, 30 May 2018 05:40:09 +0000

La retrotranscripción es un proceso por el que la información contenida en el ARN se traslada al ADN, gracias a la participación de unas proteínas denominadas retrotranscriptasas. Su descubrimiento en 1970 supuso la modificación del ‘dogma de la biología molecular’, un concepto muy arraigado en esa época según el cual la información contenida en los genes (constituidos por ADN) solo podía expresarse de forma unidireccional como ADN a ARN a proteínas.

Gracias a su capacidad para sintetizar ADN a partir de ARN, las retrotranscriptasas son las enzimas que permiten a los retrovirus multiplicar su genoma. En el artículo publicado en Scientific Reports se estudian retrotranscriptasas de diversos retrovirus y se aportan nuevos datos que explican cómo estas polimerasas podrían alterar la variabilidad genética de los retrovirus durante el proceso de retrotranscripción.

El trabajo -llevado a cabo en el laboratorio que dirige Luis Menéndez Arias en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, centro mixto de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el CSIC- muestra que al copiar moléculas de ARN todas las retrotranscriptasas estudiadas exhiben una fidelidad de copia parecida.

Sin embargo, el artículo sugiere 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.

En suma, el trabajo ha ampliado el conocimiento sobre la fidelidad del proceso de retrotranscripción, facilitando la optimización de técnicas experimentales usadas en muchos laboratorios.

La replicación del ARN de retrovirus en dos pasos

La información genética de retrovirus (como el virus de inmudoficiencia humana) 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: Paso 1: la retrotranscriptasa sintetiza una molécula de ADN utilizando como molde la información del ARN viral (retrotranscripción). Paso 2: se sintetiza la segunda cadena del ADN sobre el ADN recién sintetizado.

Esta propiedad de las retrotranscriptasas también se utiliza en múltiples experimentos en todas las áreas de investigación. Las retrotranscriptasas, además de ser proteínas importantes para la multiplicación de los retrovirus -y en el caso del VIH, el blanco de acción de fármacos antirretrovirales- también se emplean como herramientas biotecnológicas en la detección y diagnóstico de enfermedades.

A pesar de su importancia, su fidelidad de copia en el proceso de conversión de la información del ARN al ADN (paso 1) ha sido escasamente estudiada. Por el contrario, su fidelidad al copiar sobre moléculas de ADN (paso 2) ha sido ampliamente analizada; y se han observado diferencias de más de 10 veces entre las retrotranscriptasas más y menos fieles de distintos retrovirus.

Errores preexistentes en el ARN

Si bien al copiar moléculas de ARN todas las retrotranscriptasas estudiadas exhibieron una fidelidad de copia parecida, los investigadores comprobaron que 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.

A día de hoy, no es posible distinguir los errores producidos por la ARN polimerasa de los producidos por la retrotranscriptasa, ya que no existe una tecnología suficientemente fiable, capaz de secuenciar directamente el ARN.

A pesar de no poder discernir el error producido por cada una de estas enzimas, los autores han podido concluir que la ARN polimerasa comete 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.

“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, primera firmante del trabajo.
mayo 29/2018 (agenciasinc.es)

La técnica CRISPR elimina por primera vez retrovirus en cerdos vivos

Lic. Heidy Ramírez Vázquez — Tue, 22 Aug 2017 05:43:28 +0000

Los órganos de los cerdos son especialmente compatibles para ser trasplantados a los humanos, con los que comparten más del 90 % de sus genes, pero la presencia de retrovirus endógenos porcinos en el genoma del animal lo hace inviable. Ahora la tecnología de edición genética CRISPR Cas9 ha permitido por primera vez inactivar los genes de estos virus latentes en embriones de cerdos para que, finalmente, los lechones nazcan sin infección.

En 2012 la revista Nature publicó la secuenciación del genoma del cerdo (Sus scrofa) en la que se constataba la presencia de retrovirus endógenos porcinos (PERV), unos elementos virales ‘dormidos’ en el genoma que se pueden transmitir a otras células del animal y, sobre todo, activar en contacto con las humanas. Desde entonces, los científicos han tratado de eliminarlos para facilitar los xenotrasplantes o trasplantes de órganos entre especies, como, en este caso, del cerdo al humano.

Según los científicos, esta técnica permitiría aliviar la grave escasez de órganos a la que se enfrentan las operaciones de trasplante en las personas. Sin embargo, el riesgo de transmisión cruzada de los PERV, entre otros factores, ha impedido su utilización en seres humanos.

Un equipo internacional de científicos, liderado por George Church del laboratorio eGenesis de la Universidad de Harvard (Estados Unidos), ha empleado ahora el sistema de CRISPR Cas9 para eliminar en animales vivos genes de retrovirus del genoma del cerdo, un hito que hasta ahora solo se había conseguido con éxito en líneas celulares. Así han podido crear los primeros cerdos libres de PERV.

Los investigadores comenzaron confirmando, también por primera vez, que estos retrovirus de células de cerdo se pueden transmitir a células humanas cuando se cultivan juntas. Incluso al exponer células humanas infectadas con PERV a otras no infectadas se producía la transmisión, lo que resalta la necesidad de desactivar estos elementos víricos porcinos si algún día se producen los xenotrasplantes.

Los científicos caracterizaron e identificaron 25 retrovirus endógenos en el genoma de células de fibroblastos (tejido conectivo) de cerdo, y utilizaron la herramienta de corta-pega genético CRISPR para desactivarlos, de una forma eficiente y precisa. Mediante un protocolo propio (que incluye clonaciones celulares, una estrategia para evitar la muerte de las células durante las múltiples ediciones, el uso de factores reparadores del ADN y la transferencia de células somáticas nucleares), el equipo fue capaz de desarrollar células viables con una desactivación del 100 % de los PERV.

Después, tras implantar los embriones en hembras de cerdo, comprobaron primero que los fetos no se reinfectaban con los retrovirus, y posteriormente corroboraron también que estos elementos víricos tampoco aparecían en los lechones recién nacidos.

Primer estudio sobre cerdos sin retrovirus endógenos

“Este es el primer estudio que informa sobre la producción de cerdos sin PERV”, indica Luhan Yang, cofundadora y directora científica de eGenesis, y autora del trabajo que se publica en Science. De hecho, durante los cuatro meses posteriores al nacimiento de los lechones, el equipo supervisó y monitorizó la presencia de retrovirus y pudo confirmar su completa desactivación.

“Esta investigación representa un avance importante en cuanto a los temas de seguridad sobre la transmisión viral entre especies. Nuestro grupo seguirá diseñando la cepa de cerdo libre de PERV para proporcionar un xenotrasplante seguro y efectivo”, asegura la autora.

A partir de ahora, el equipo tratará de combinar los beneficios de seguridad de los cerdos libres de retrovirus endógenos con la edición adicional de genes que abordan la respuesta inmunológica. De este modo, se aumentará la compatibilidad inmunológica y funcional del órgano.
agosto 21/2017 (agenciasinc.es)

Referencia bibliográfica:

D. Niu et al. «Inactivation of porcine endogenous retrovirus in pigs using CRISPR-Cas9» Science 10 de agosto de 2017

Los primates enfrentaron infecciones por virus relacionados con el VIH

Dra. María Elena Reyes González — Tue, 15 Sep 2015 06:08:56 +0000

Un nuevo estudio que aparece publicado en la revista académica PLOS Pathogens . El análisis evolutivo y funcional de TRIM5 en los primeros Primates de África revela el antiguo surgimiento del lentivirus de los primates y la evolución convergente enfocada a una interface de la capsula conservada a una interface conservada de la cápside.

Los virus que ocasionan enfermedades se enfrentan a sus anfitriones en el marco de una carrera armamentística: la selección positiva de genes antivíricos incrementa la salud y la supervivencia del anfitrión, y los virus a su vez seleccionan mutaciones que contrarrestan los factores antivíricos del primero.

Estudiar tales mutaciones adaptativas puede proporcionar información sobre la larguísima historia evolutiva de las interacciones entre el anfitrión y el virus.

Un nuevo estudio realizado sobre secuencias genéticas antivíricas en monos africanos sugiere que los lentivirus con un estrecho parentesco evolutivo con el VIH (el virus culpable del SIDA) han infectado primates en África desde hace al menos 16 millones de años.

Interesados en la historia de los lentivirus (el grupo de retrovirus al que pertenecen el VIH y sus parientes símicos, los VIS), Welkin Johnson, del Boston College, en Estados Unidos, y sus colegas se centraron en un gen antivírico llamado TRIM5.

El TRIM5 forma parte de un grupo de genes antivíricos conocidos como factores de restricción, que han evolucionado para proteger a las células anfitrionas contra la infección ejercida por los virus. Su producto, la proteína TRIM5, interactúa directamente con la capa externa de los viriones de lentivirus después de que entra en las células anfitrionas, y evita que el virus se multiplique ahí. (La versión humana del TRIM5 no interfiere con el VIH, y por tanto no protege contra él, pero muchos monos tienen variantes de la TRIM5 que sí desactivan el VIH y son por tanto inmunes al VIH y al SIDA.)

Los resultados de la investigación respaldan la hipótesis de que los lentivirus que tienen un estrecho parentesco evolutivo con los VIS modernos estaban presentes en África e infectando a los antepasados de la subfamilia Cercopithecinae (integrada hoy por monos babuinos, macacos y otros) hace al menos 16 millones de años.

septiembre 12/2015 (Noticias de la Ciencia)

Fuente:

McCarthy KR , Kevin R., Kirmaier A. , Autissier P. , Johnson WE. 2015. “Evolutionary and Functional Analysis of Old World Primate TRIM5 Reveals the Ancient Emergence of Primate Lentiviruses and Convergent Evolution Targeting a Conserved Capsid Interface.” PLoS Pathogens 11 (8): e1005085. doi:10.1371/journal.ppat.1005085.

Nuevo hallazgo sobre retrovirus

Lic. Sandra Rodríguez García — Mon, 19 Jul 2010 06:00:56 +0000

El proceso de replicación de los retrovirus es diferente a lo que se creía hasta ahora, según artículo difundido en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
El virus de sarcoma de Rous (SRC) toma un desvío a través del núcleo de la célula antes de ir la membrana celular, revelaron investigadores del Colegio Estatal de Medicina de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos.
La comprensión de los pasos que estos microorganismos siguen para infectar a las células podría ayudar a la prevención de enfermedades causadas por ellos. El comienzo del proceso de replicación es la producción por el retrovirus de la proteína Gag, explicaron los científicos.
La pesquisa parte de la hipótesis de que la construcción del proceso ocurre fuera del núcleo de la célula, en el citoplasma, que es la parte que se encuentra entre la membrana y el núcleo.
La proteína Gag es enviada a la membrana plasmática, estructura laminar que engloba a las células. Esta molécula tiene una señal la cual induce al receptor a penetrar en el interior del núcleo. Una vez que se encuentra allí, Gag enlaza el ADN viral, que altera la estructura de la proteína, destacaron los expertos.
Washington, julio 16/2010 (PL)