El virus de la gripe A resulta una gran amenaza para la salud pública. Por ende, entender cómo se replica es clave, especialmente debido a que sus mutaciones pueden dar lugar a nuevas cepas que pueden llegar a afectar a las personas. En el núcleo del virus se halla la información genética, contenida en cadenas de ARN que la enzima polimerasa se encarga de copiar en pos de generar nuevos virus. Lo cierto es que hay cuestiones que hasta el momento no se conocían acerca de esta última cuestión.

Las cadenas de ARN y la polimerasa

Las cadenas de ARN están cubiertas por proteínas que protegen al ARN de ser degradado dentro de las células. Durante el proceso de multiplicación del ARN, la polimerasa se desplaza a través de su estructura para sintetizarla y copiarla. Las proteínas que protegen el ARN del genoma del virus de la gripe A, además, se organizan en forma de doble-hélice compacta, enmascarando la posición de la polimerasa.

Al no poder observarse directamente la polimerasa en acción, muchos detalles de proceso de "copia" se quedan ocultos sin poder ser observados. Hasta el momento no era posible seguir el movimiento y actividad de la polimerasa a lo largo del genoma del virus.

Descubrir y seguir el movimiento y actividad de la polimerasa

A partir de una nueva investigación del grupo de "Manipulación de Motores Moleculares" del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia, en España; junto al NanoLSI (Universidad Kanazawa, Japón) y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) español; se logró crear una estrategia clave para estudiar este proceso.

Para ello, los investigadores acortaron el genoma del virus y así lograron que las proteínas que lo protegen se conformen en anillo en vez de una hélice. De esta forma, la posición de la polimerasa quedó al descubierto.

Es así que los investigadores pudieron analizar el movimiento de la polimerasa en tiempo real, utilizando microscopia de fuerza atómica de alta velocidad. Grabaron múltiples películas del proceso “en directo”, que, combinando con imágenes de microscopía electrónica, les ayudaron a comprender y desvelar información novedosa sobre los procesos moleculares que gobiernan la amplificación del genoma viral. 

Los investigadores observaron que la polimerasa se las arregla para acceder al ARN sin separarlo de las proteínas que lo protegen. Esto es esencial porque preserva la estructura del genoma, lo que a su vez, le permite multiplicarlo continuamente. La polimerasa es capaz de producir múltiples copias a partir del mismo ARN parental en varias rondas, lo cual es un aspecto clave para la multiplicación viral.

Un mecanismo de control en la multiplicación viral

Estas “películas” nanoscópicas permitieron a los investigadores estimar la tasa de síntesis de ARN, velocidad a la que trabaja la polimerasa viral. La polimerasa es capaz de incorporar hasta 35 nucleótidos en un segundo. Si se equipara un nucleótido con una letra, un copista que trabajara a esta velocidad sería capaz de copiar el primer libro de Harry Potter en 3 horas.

El equipo de investigadores descubrió también que la estructura del ARN naciente condiciona la velocidad a la que trabaja la polimerasa. La conformación del ARN naciente funciona por tanto, como un mecanismo de control que regula la velocidad de amplificación del virus y podría suponer una diana terapéutica para el desarrollo de nuevas estrategias antivirales.

Un nuevo enfoque para investigar mecanismos de transcripción y replicación viral

El sistema modelo de este estudio proporciona una evidencia directa de que las proteínas virales individuales pueden reciclarse, y confirma los modelos teóricos existentes. El trabajo ha sido bien recibido por la comunidad científica y ofrece un nuevo enfoque para investigar los mecanismos de transcripción y replicación viral en otros virus.

“Si conseguimos definir los mecanismos que gobiernan el funcionamiento de las proteínas virales, podremos idear métodos para interferir con ellos y, por tanto, parar la infección viral”, sostuvieron los investigadores. El trabajo, recientemente publicado en ACS Nano, sienta las bases para futuras investigaciones sobre funcionamiento de la polimerasa en el contexto del genoma viral, algo que hasta ahora no había sido posible.

Fuente: SINC.