Descifrada la estructura molecular en 3D de la "máquina copiadora" de virus
Enfoque para el desarrollo de fármacos
Investigadores del Centro Médico Universitario de Gotinga (UMG) y del Instituto Max Planck (MPI) de Ciencias Multidisciplinares han demostrado, por primera vez, cómo se replica el material genético del virus Nipah en células infectadas. Este virus puede causar una encefalitis mortal en humanos. Mediante criomicroscopía electrónica, el equipo dirigido por el Prof. Dr. Hauke Hillen pudo visualizar la estructura tridimensional de la "máquina copiadora" viral. Estos hallazgos podrían contribuir al futuro desarrollo de fármacos antivirales para el tratamiento de las infecciones por el virus Nipah. Los resultados del estudio se han publicado ahora en la revista Nature Communications.
Representación artística de la estructura 3D de la ARN polimerasa del virus Nipah en estado activo. La estructura de la ARN polimerasa del virus Nipah se muestra como una representación de superficie transparente (proteína L en verde, proteína P en naranja). El ARN viral, que sirve de molde para la ARN polimerasa, se muestra en azul, el ARN producto recién producido en rojo. El sustrato nucleótido se muestra en amarillo.
umg/fernanda sala
En todo el mundo siguen produciéndose brotes de enfermedades y epidemias regionales causadas por virus transmitidos de animales a humanos. Muchas pandemias que se propagan a través de las fronteras nacionales también tienen su origen en este modo de transmisión. La investigación precoz de los agentes patógenos es esencial para garantizar la disponibilidad de fármacos y vacunas eficaces en caso de epidemia o pandemia.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) clasifica el virus Nipah como un virus potencialmente muy peligroso para el ser humano. Ha causado varios brotes en Asia en los últimos años. El virus puede transmitirse de murciélagos a humanos, causando una enfermedad grave que puede ser mortal hasta en el 70% de los casos. También puede transmitirse de persona a persona, propagándose con gran rapidez. En la actualidad no se dispone de fármacos específicos ni vacunas para tratar la infección por el virus Nipah.
Enfoque para el desarrollo de fármacos
Investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Hauke Hillen, jefe del grupo de investigación "Estructura y función de las máquinas moleculares" del Departamento de Bioquímica Celular del Centro Médico Universitario de Gotinga (UMG) y jefe del grupo de investigación del MPI de Ciencias Multidisciplinares, han logrado visualizar por primera vez a resolución molecular la estructura tridimensional de la máquina copiadora del virus Nipah, también conocida como ARN polimerasa. La ARN polimerasa es responsable de la replicación del material genético viral y de la activación de los genes virales, y es esencial para la replicación del virus en las células. Por tanto, es una diana prometedora para el desarrollo de fármacos. Los científicos utilizaron la criomicroscopía electrónica para descifrar la estructura tridimensional (3D) de la ARN polimerasa. Congelaron la ARN polimerasa en dos estados diferentes, libre y unida al ARN vírico, y a continuación tomaron miles de imágenes individuales de la molécula en un microscopio electrónico de última generación. A continuación se utilizaron ordenadores de alto rendimiento para calcular una estructura tridimensional con una resolución casi atómica.
"Se trata de un hito importante porque hasta ahora no se sabía exactamente qué aspecto tiene la ARN polimerasa del virus Nipah y cómo interactúa con el ARN viral. Nuestros datos muestran que es similar a las ARN polimerasas de otros virus ARN relacionados, como el Ébola, pero tiene algunas características especiales", afirma el profesor Hillen. Los datos también revelan cómo una ARN polimerasa viral de este tipo utiliza el ARN viral genómico como molde para el proceso de copia, y cómo une el ARN producto recién producido y los bloques de construcción de nucleótidos. "Estos resultados son especialmente emocionantes porque nunca antes se había visualizado una instantánea molecular de la ARN polimerasa en su estado activo, ni siquiera para virus relacionados como el Ébola", afirma la Dra. Fernanda Sala, investigadora postdoctoral del grupo de investigación "Estructura y función de máquinas moleculares" y primera autora del estudio. "Al comparar las instantáneas de la ARN polimerasa libre y unida al ARN, no sólo pudimos descifrar su estructura, sino también obtener nuevos conocimientos sobre su dinámica. Estos datos pueden ser útiles para el desarrollo de fármacos que inhiban la ARN polimerasa", añade.
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