Cómo se multiplican los poxvirus
Por primera vez, se observa la polimerasa de los virus vaccinia trabajando a nivel atómico
Los poxvirus han encontrado una forma única de traducir sus genes en proteínas en el organismo infectado. Por primera vez, los científicos del Biocentro de la Universidad de Würzburg han podido obtener información a nivel atómico sobre el funcionamiento de la maquinaria molecular implicada en el proceso. Las imágenes tomadas les permiten representar la fase inicial de la transcripción de forma cinematográfica.
Estructura de la poxvirus-polimerasa en una fase temprana de la transcripción. El ADN unido está marcado en azul.
Clemens Grimm
El último caso de viruela en el mundo se produjo en Somalia en octubre de 1977. En 1980, la Organización Mundial de la Salud (OMS) declaró la erradicación de la viruela. Según fuentes oficiales, el virus sigue existiendo hoy en día sólo en dos laboratorios de alta seguridad en Rusia y Estados Unidos, donde se utiliza con fines de investigación.
Pero aunque esto significa que los poxvirus ya no son una amenaza inmediata para los humanos, esta familia de virus sigue siendo de gran interés para los científicos. Por un lado, las cepas modificadas se utilizan en el tratamiento del cáncer y, por otro, poseen propiedades de multiplicación muy intrigantes.
Los virus de la viruela construyen su propia máquina de multiplicación
Mientras que muchos virus aprovechan en gran medida los recursos bioquímicos de la célula huésped para su multiplicación, los poxvirus codifican su propia maquinaria molecular en su genoma para ese fin. Los componentes importantes de esta maquinaria son dos enzimas: La ADN polimerasa para multiplicar los genes virales, y la ARN polimerasa para transcribir los genes virales en ARNm. La ARN polimerasa de la cepa del poxvirus vaccinia, por ejemplo, es un gran complejo que comprende 15 subunidades proteicas diferentes con distintas funciones bioquímicas.
Un equipo de investigadores del Biocentro de la Universidad Julius-Maximilian de Würzburg (JMU) ha podido observar por primera vez la polimerasa de los virus vaccinia haciendo su trabajo a nivel atómico. Antes, el equipo ya había informado sobre la estructura tridimensional de la ARN polimerasa a resolución atómica. El grupo encargado del trabajo está dirigido por Utz Fischer, que ocupa la cátedra del Departamento de Bioquímica I de la JMU. Los resultados de su trabajo se han presentado ahora en una publicación en la revista Nature Structure and Molecular Biology.
Estructuras tridimensionales a escala atómica
"Hemos mezclado la ARN polimerasa aislada con un trozo de ADN que contiene el promotor, es decir, la señal de inicio de la transcripción de los genes virales. La enzima reconoció precisamente este elemento de ADN y empezó a producir ARNm", explica Julia Bartuli, responsable del trabajo bioquímico del estudio. En un siguiente paso, las muestras se examinaron en el criomicroondas, en colaboración con Bettina Böttcher, del Departamento de Bioquímica II. A partir de los datos recogidos, los científicos pudieron reconstruir la estructura tridimensional de la muestra hasta la escala atómica, utilizando modernos métodos informáticos.
Se mostraron entusiasmados con el resultado final de este largo proceso: "Una sola muestra que examinamos en el microscopio nos permitió reconstruir un total de seis complejos de polimerasa diferentes, que finalmente pudimos asignar a fases individuales del proceso de transcripción", dice Clemens Grimm, encargado del análisis estructural en el departamento de Fischer. "Podemos encadenar las imágenes individuales como en una película y representar así la fase de transcripción temprana con resolución temporal".
La viruela sigue siendo una amenaza para los humanos
Pero, ¿por qué molestarse en investigar sobre los poxvirus si el virus tan peligroso para los humanos ya está erradicado? Hay buenas razones para ello, responde el profesor Fischer: "Todavía no hay una cura fiable para una infección de viruela, sólo se puede prevenir con una vacuna. Si las muestras de virus aún existentes volvieran a propagarse, por ejemplo mediante un atentado terrorista, afectarían a una población que no está inmunizada."
Otra amenaza, que puede ser más real, son las enfermedades zoonóticas causadas por virus específicos de animales que saltan a los humanos, explica el bioquímico Utz Fischer. Por ejemplo, hay infecciones esporádicas de humanos por la viruela del mono, que puede hacer que las personas infectadas enfermen gravemente. "Si una enfermedad zoonótica de este tipo se acelera, al adaptarse a su huésped humano y transmitirse de persona a persona, podría surgir una peligrosa epidemia", afirma.
Utilizar los ordenadores para desarrollar nuevos fármacos
Los inhibidores de la expresión génica viral serían, por tanto, muy relevantes como fármacos antivirales. La comprensión de las estructuras atómicas de la ARN polimerasa en sus diferentes estados permite ahora a los investigadores un enfoque informático racional, basado en la estructura, para el desarrollo de tales inhibidores. Estos estudios, cuyo método es fundamentalmente diferente del procedimiento experimental clásico, están ya muy avanzados.
Sobre los virus de la viruela
Las personas nacidas antes de 1976 -en Alemania, en todo caso- llevan en la parte superior del brazo una cicatriz visible de la vacunación contra la viruela. Hasta esa fecha la vacunación era obligatoria en Alemania. Esta vacunación es uno de los éxitos más destacados de la protección moderna contra la infección. Con ella se erradicó el mortífero agente patógeno de la viruela. Este patógeno, conocido científicamente como virus de la viruela, había sido el causante de las epidemias de viruela que azotaban a la humanidad periódicamente hasta bien entrado el siglo XX, y que se cobraron la vida de millones de personas.
Las primeras formas de una especie de inoculación se conocen desde la antigüedad, cuando la gente introducía la costra de una ampolla de viruela curada en una pequeña herida, con la esperanza de prevenir así una enfermedad grave. Este procedimiento, llamado "variolación", se realizó en el siglo XVIII en Europa, entre otros lugares en el Juliusspital de Würzburg. El avance en la lucha contra la viruela lo consiguió en 1976 el médico británico Edward Jenner, que sustituyó el inofensivo patógeno de la viruela de caballo o de vaca por el mucho más peligroso virus de la viruela.
La cepa utilizada por Jenner ha pasado a la historia de la medicina con el nombre de vaccinia. Ha prestado su nombre a las prácticas de inmunización comunes de hoy en día, conocidas como vacunas. Una campaña mundial de vacunación con la cepa vaccinia condujo finalmente a la declaración de la OMS sobre la erradicación de la viruela en 1980: por primera vez en la historia de la humanidad se había derrotado una enfermedad infecciosa en todo el mundo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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