Investigadores del instituto Imdea Nanociencia han conseguido observar por primera vez y en directo la multiplicación del genoma del virus de la gripe A, lo que podría ayudar en el “crucial” camino hacia comprender cómo se replica este virus, cuyas mutaciones pueden dar lugar a nuevas cepas capaces de afectar a los humanos.
Los autores del trabajo ponen en valor este hallazgo, a sabiendas de que el virus de la gripe A es “una gran amenaza que concierne a la salud pública”, por lo que es importante conocer “a fondo” sus multiplicaciones, según recoge el Instituto en una nota.
Explican que en el núcleo del virus se encuentra la información genética, contenida en cadenas de ARN –ácido ribonucleico-, que la enzima polimerasa se encarga de copiar para generar nuevos virus.
Cómo funcionan las cadenas de ARN
Esas cadenas de ARN están cubiertas por proteínas que protegen al ARN de ser degradado dentro de las células, por lo que los investigadores llevan tiempo tratando de saber cómo consigue la polimerasa multiplicar el ARN eficientemente si éste está totalmente cubierto de proteínas, y cómo puede hacerlo “sin desacoplarlo de las proteínas que lo protegen”.
La dificultad para avanzar en estas cuestiones radica en que durante el proceso de multiplicación del ARN la polimerasa viral se desplaza a través de la estructura del ARN, sintetizando y copiando la estructura, y en paralelo esas proteínas que protegen el ARN del genoma del virus de la gripe A se organizan en forma de doble-hélice compacta, “enmascarando la posición de la polimerasa”.
Y, al no poder observar directamente la polimerasa en acción, hay “muchos detalles” del proceso de “copia” que “se quedan ocultos sin poder ser observados”.
Idean una estrategia “clave” para estudiar el proceso
Una médica-bioquímica realiza trabajos de laboratorio con muestras positivas de gripe AH1N1. EFE/Cézaro De Luca
Sin embargo, el grupo de investigación de “Manipulación de motores moleculares” del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia, en colaboración con investigadores del NanoLSI (Universidad Kanazawa Japon) y del Centro Nacional de Biotecnologia (CNB-CSIC), han ideado una estrategia “clave” para estudiar en detalle este elusivo proceso.
En concreto, los investigadores acortaron el genoma del virus para lograr que las proteínas que lo protegen se conformen en anillo, en lugar de una hélice, de forma que la posición de la polimerasa queda al descubierto.
Análisis del movimiento de la polimerasa en tiempo-real
Con esta estrategia, los investigadores pudieron analizar el movimiento de la polimerasa en tiempo-real, utilizando microscopia de fuerza atómica de alta velocidad.
Además, 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”, algo “esencial” porque preserva la estructura del genoma, lo que a su vez, le permite multiplicarlo continuamente.
La polimerasa puede producir múltiples copias a partir del mismo ARN
Añaden los autores que 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.
Estas “películas” nanoscópicas han permitido estimar la tasa de síntesis de ARN, velocidad a la que trabaja la polimerasa viral, determinando que es capaz de incorporar hasta 35 nucleótidos en un segundo.
El equipo de investigadores descubrió también que la estructura del ARN naciente condiciona la velocidad a la que trabaja la polimerasa.
