Investigadores del Baylor College of Medicine y del MD Anderson Cancer Center de la Universidad de Texas (Estados Unidos) preparan el camino para mejorar lasterapias farmacológicas y publican el descubrimiento de centros de replicación del norovirus humano, lo que podría conducir al diseño de medicamentos antivirales para prevenir, controlar o tratar estas infecciones, tal y como se publica en 'Science Advances'.
Cabe recordar que el norovirus humano, un virus de ARN de cadena positiva que es la principal causa de gastroenteritis viral y que representa aproximadamente 685 millones de casos y 212.000 muertes al año en todo el mundo, no tiene vacunas ni antivirales aprobados. "Cuando los virus infectan las células, suelen crear compartimentos especializados (fábricas de replicación) donde forman nuevos virus que infectan más células y provocan la enfermedad", contextualiza la primera autora, la Doctora Soni Kaundal, asociada postdoctoral en el Departamento de Bioquímica y Farmacología Molecular Verna y Marrs McLean en Baylor, en el laboratorio del DoctorBV Venkataram Prasad, autor correspondiente del trabajo.
En este estudio, los investigadores analizaron si el norovirus forma condensados biomoleculares sirven como centros de replicación
Sin embargo, se sabe poco sobre las fábricas de replicación del norovirus. Cada vez hay más pruebas de que algunas fábricas de replicación no suelen estar separadas de su entorno por una membrana, sino que son condensados biomoleculares, estructuras que se asemejan a una burbuja formada por la separación de fases líquido-líquido.
Estos condensados incorporan selectivamente proteínas y otros materiales necesarios para la replicación viral. Los condensados de tipo líquido como fábricas de replicación se han estudiado ampliamente en otros virus, incluidos los de la rabia y el sarampión. En este estudio, los investigadores analizaron si el norovirus forma condensados biomoleculares sirven como centros de replicación.
"Sabíamos que estos condensados a menudo son iniciados por una única proteína viral capaz de unirse al material genético, tener una región flexible y formar oligómeros, moléculas hechas de pequeñas cantidades de unidades repetidas", aclara Kaundal.
El equipo comenzó su investigación aplicando análisis bioinformático para identificar las proteínas del norovirus que presentarían las características más probables que conducen a la formación de condensados líquidos. "Trabajando con la cepa pandémica del norovirus humano GII.4, la responsable de la mayoría de los casos de gastroenteritis en todo el mundo, descubrimos que la ARN polimerasa dependiente de ARN es la que tiene mayor propensión a formar condensados biomoleculares", agrega Kaundal.
"Esta proteína tiene una región flexible, puede formar oligómeros, se une al ARN, el material genético del norovirus, y desempeña un papel esencial durante la replicación viral haciendo copias del ARN viral. Todas estas características nos impulsaron a probar experimentalmente si la ARN polimerasa GII.4 impulsa la formación de condensados biomoleculares propicios para la replicación viral", señala.
"Nuestros estudios experimentales muestran que la ARN polimerasa GII.4 forma condensados altamente dinámicos similares a líquidos en condiciones fisiológicamente relevantes en el laboratorio y que la región flexible de esta proteína es fundamental para este proceso", aporta también Prasad, profesor de virología molecular y microbiología y titular de la Cátedra Alvin Romansky de Bioquímica en Baylor. "Además, los condensados son estructuras altamente dinámicas: varios pueden fusionarse formando una estructura más grande o pueden dividirse en estructuras más pequeñas; también se mueven dentro de la célula, intercambiando materiales con su entorno", señala.
Los hallazgos no sólo proporcionan nuevos conocimientos sobre la replicación del norovirus humano, sino que también abren nuevos objetivos para el diseño de antivirales para las infecciones por norovirus humano
A continuación, los investigadores investigaron si estos condensados líquidos también se forman en células intestinales humanas infectadas con norovirus.
"Hemos demostrado que se forman condensados líquidos en cultivos de enteroides intestinales humanos infectados con norovirus humanos, así como en la línea celular humana HEK293T cultivada en el laboratorio. Proponemos que estos condensados sean centros de replicación para el norovirus humano, una solución elegante a la desconcertante cuestión de cómo la traducción asistida por ribosomas del genoma viral se separa de su replicación por la polimerasa viral en los virus de ARN de cadena positiva", resume Prasad.
"Nuestro análisis bioinformático también mostró que las polimerasas de ARN de casi todas las cepas de norovirus tienen una alta propensión a formar estas fábricas de replicación, lo que sugiere que este puede ser un fenómeno común de la mayoría de los norovirus", afirma.
Los hallazgos no sólo proporcionan nuevos conocimientos sobre la replicación del norovirus humano, sino que también abren nuevos objetivos para el diseño de antivirales para las infecciones por norovirus humano, que siguen siendo una amenaza grave en niños y pacientes inmunodeprimidos.