¿Cómo puede un virus que posee solo cinco proteínas dominar una célula humana que cuenta con miles? Esta pregunta ha obsesionado a los científicos desde hace mucho tiempo, frente a la increíble eficacia de agentes patógenos como el de la rabia. Estos últimos logran desviar las funciones vitales de las células con un material genético extremadamente reducido, una paradoja que acaba de ser parcialmente resuelta.
Un equipo de investigadores australianos ha identificado el mecanismo clave utilizado por el virus de la rabia. Sus trabajos, publicados en
Nature Communications, muestran que una de sus proteínas, llamada P, juega un papel central. Esta proteína es capaz de realizar una multitud de tareas diferentes para tomar el control de la célula huésped, ofreciendo así una explicación a la temible eficacia del virus a pesar de su genoma mínimo.
Virus de la rabia modelado en 3D.
Imagen Wikimedia La clave de esta versatilidad reside en la capacidad de la proteína P para modificar su forma y unirse al ARN. El ARN es una molécula fundamental en nuestras células, responsable del transporte de la información genética y de la regulación de numerosas actividades. Al interactuar con ella, la proteína viral puede acceder a diferentes compartimentos celulares y orquestar en ellos procesos esenciales, como la producción de proteínas o la respuesta inmunitaria.
Esta estrategia no sería exclusiva del virus de la rabia. Los científicos piensan que otros agentes patógenos muy peligrosos, como los virus Nipah y Ébola, podrían emplear un enfoque similar. Si esta hipótesis se confirma, esto abriría el camino al desarrollo de tratamientos innovadores destinados a bloquear este mecanismo común, potencialmente eficaz contra varias enfermedades virales.
Los descubrimientos de este estudio cuestionan el modelo tradicional de las proteínas multifuncionales. Anteriormente, se las imaginaba como trenes en los que cada vagón tenía una función específica. En la actualidad, parece que sus capacidades emergen también de la manera en que sus partes interactúan y se pliegan para crear diferentes formas globales, una flexibilidad que les permite adquirir nuevas propiedades como la unión al ARN.
Esta flexibilidad estructural constituye el arma definitiva del virus. Al cambiar de forma y unirse al ARN, la proteína P puede navegar entre diferentes fases físicas dentro de la célula, infiltrándose en zonas líquidas que controlan funciones clave (ver la explicación al final del artículo). Esta adaptación le permite transformar la célula en una fábrica de virus altamente productiva, al tiempo que neutraliza sus defensas.
Imagen en microscopía confocal de células humanas mostrando la proteína P3 del virus de la rabia (en verde) formando gotículas dentro del núcleo (azul) y uniéndose a la red de microtúbulos (rojo).
Crédito: Stephen Rawlinson, Monash University La comprensión de este nuevo mecanismo ofrece perspectivas prometedoras para el diseño de antivirales o vacunas. Al apuntar a la capacidad de la proteína viral para cambiar de forma o interactuar con el ARN, sería posible perturbar su funcionamiento y evitar la infección. Este avance, fruto de una colaboración entre varias instituciones australianas, podría así modificar de manera duradera nuestro enfoque para combatir algunas de las infecciones virales más temibles.
La organización en fases líquidas dentro de las células
Las células no son sacos homogéneos, sino que contienen numerosos compartimentos especializados, algunos de los cuales se comportan como líquidos. Estos condensados biomoleculares, u orgánulos sin membrana, se forman mediante un proceso llamado separación de fases líquido-líquido. Moléculas específicas, como proteínas y ARN, se concentran en ellos para crear microambientes donde tienen lugar importantes reacciones biológicas.
Estas gotículas líquidas regulan actividades esenciales, como la fabricación de proteínas en los ribosomas, el procesamiento del ARN en el nucleolo o la respuesta al estrés celular. Su formación y disolución son dinámicas, permitiendo a la célula adaptarse rápidamente a los cambios. Esta organización facilita la eficiencia de los procesos al acercar a los actores moleculares necesarios.
Los virus han evolucionado para explotar esta arquitectura celular. Al unirse al ARN y cambiar de forma, proteínas virales como la proteína P de la rabia pueden penetrar en estos compartimentos líquidos. Una vez dentro, desvían sus funciones en beneficio de la replicación viral, por ejemplo perturbando la producción de proteínas celulares o evadiendo los mecanismos de defensa.
El estudio de estas interacciones abre un campo de investigación para comprender no solo las infecciones, sino también ciertas enfermedades donde la separación de fases está desregulada, como en algunos trastornos neurológicos. Al apuntar a la capacidad de los virus para infiltrarse en estas zonas, se podrían desarrollar medicamentos que protejan la integridad de los compartimentos celulares y limiten la propagación de los agentes patógenos.
Fuente: Nature Communications