Malas noticias envueltas en proteínas: una mirada al genoma del coronavirus
Dr. Gerardo Valadez
En 1977 los biólogos Jean y Peter Medawar dijeron que un virus es "simplemente una mala noticia envuelta en proteínas". En enero de 2020, algunos científicos descifraron una noticia muy mala: el genoma del SARS-CoV-2, el virus que causa el Covid-19. La muestra provenía de un hombre de 41 años que trabajaba en el mercado de mariscos en Wuhan, donde apareció el primer grupo de casos. Los investigadores ahora están trabajando para entender esta información genética, lo que podría dar como resultado la producción de medicamentos, vacunas y otras herramientas para combatir la pandemia en curso.
Una cadena de ARN
Los virus deben secuestrar células vivas para multiplicarse y propagarse. Cuando el coronavirus encuentra una célula adecuada, le inyecta una cadena de ácido ribonucleico (ARN) que contiene todo el genoma del coronavirus. El genoma del nuevo coronavirus tiene menos de 30,000 "letras", formalmente llamadas nucleótidos, de largo (para propósitos de comparación, consideremos que el genoma humano tiene más de 3 mil millones). Los científicos han identificado genes para 29 proteínas, que realizan una variedad de trabajos: desde hacer copias del coronavirus hasta suprimir las respuestas inmunes del cuerpo.
La primera secuencia de letras de ARN recluta la maquinaria molecular dentro de la célula infectada para leer las letras de ARN (A, C, G y U) y traducirlas en proteínas de coronavirus.
ORF1ab, una cadena de proteínas
La primera proteína viral creada dentro de la célula infectada es, en realidad, una cadena de 16 proteínas unidas. Dos de estas proteínas actúan como tijeras moleculares, cortando los enlaces entre las diferentes proteínas y liberándolas para hacer su trabajo. La investigación sobre otros coronavirus ha dado a los científicos una idea bastante clara de lo que hacen algunas de las proteínas del SARS-CoV-2. Pero otras proteínas son mucho más misteriosas. Algunas, incluso, podrían no hacer nada.
NSP1, el saboteador celular
Esta proteína hace que la producción de proteínas propias de la célula infectada se haga más lenta. Este sabotaje obliga a la célula a producir más proteínas virales y evita que reúna proteínas antivirales que podrían detener el virus.
La misteriosa proteína NSP2
Los científicos no están seguros de lo que hace NSP2. Las otras proteínas a las que se une pueden ofrecer algunas pistas. Dos de ellas ayudan a mover burbujas llenas de moléculas, llamadas endosomas, dentro de la célula.
NSP3, desmarcaje y corte
NSP3 es una proteína grande que tiene dos trabajos importantes. Uno de ellos es liberar otras proteínas virales para que puedan hacer sus propias tareas.También altera muchas de las proteínas de las células infectadas. Normalmente, una célula sana pone una marca o etiqueta molecular a las proteínas viejas para destruirlas. Pero el coronavirus puede eliminar esas etiquetas, cambiando el equilibrio de proteínas y posiblemente, reduciendo la capacidad de las células para combatir el virus.
NSP4, creador de burbujas
En combinación con otras proteínas,NSP4 ayuda a construir vacuolas, que son burbujas llenas de líquido, dentro delas células infectadas. Dentro de estas vacuolas se construyen partes para nuevas copias del virus.
NSP5, tijeras moleculares
Esta proteína hace la mayoría de los cortes que liberan otras proteínas NSP para llevar a cabo sus propias funciones.
NSP6, fábrica de vacuolas
Trabaja junto con NSP3 y NSP4 en la creación de vacuolas para la fabricación de más virus.
Asistentes de copiado NSP7 y NSP8
Estas dos proteínas ayudan a NSP12 a hacer nuevas copias del genoma de ARN que, finalmente, pueden terminar dentro de nuevos virus.
NSP9, en el corazón de la célula
Esta proteína se infiltra a través de pequeños canales en el núcleo de la célula infectada que contiene nuestro propio genoma. Puede ser capaz de influir en el movimiento de las moléculas dentro y fuera del núcleo, pero con qué propósito, nadie lo sabe aún.
NSP10, camuflaje genético
Las células humanas tienen proteínas antivirales que encuentran ARN viral y lo destruyen. Esta proteína funciona conNSP16 con la finalidad de camuflar los genes del virus para que no sean atacados.
Copiadora NSP12
Esta proteína ensambla los nucleótidos(las letras genéticas) en nuevos genomas de virus. Los investigadores han descubierto que el antiviral REMDESVIR interfiere con NSP12 en otros coronavirus y ahora se están realizando ensayos para ver si el medicamento puede ser efectivo para tratar Covid-19. A medida que la célula infectada leela secuencia de ARN para NSP12, se “resbala” un poco y luego continúa leyendo otra secuencia. De esta forma, NSP11 se superpone a parte del mismo tramo de ARN.Pero no está claro si la pequeña proteína codificada por este gen tiene alguna función.
NSP13, el desenrollador del ARN viral
Normalmente, el ARN del virus se enrolla en intrincados giros y vueltas. Los científicos sospechan que NSP13 lo desenrolla para que otras proteínas puedan leer su secuencia y hacer nuevas copias.
Corrector de pruebas viral NSP14
A medida que NSP12 duplica el genoma del coronavirus, a veces agrega una letra incorrecta a la nueva copia. NSP14elimina estos errores. De esa manera se puede agregar la letra correcta.
Limpieza a cargo deNSP15
Los investigadores sospechan que esta proteína corta el ARN del virus sobrante como una forma de esconderse de las defensas antivirales de la célula infectada.
NSP16. Más camuflaje
NSP16 trabaja con NSP10 para ayudar a los genes del virus a esconderse de las proteínas que cortan el ARN viral.
S, la proteína espiga
La proteína espiga es una de las cuatro proteínas estructurales (S, E, M y N) que forman la capa externa del coronavirus y protegen el ARN viral en su interior. Las proteínas estructurales también ayudan a ensamblar y liberar nuevas copias del virus. Las proteínas Sforman picos prominentes en la superficie del virus al organizarse en grupos de tres. Estas puntas en forma de corona dan su nombre a los coronavirus. Parte dela espiga puede extenderse y unirse a una proteína llamada ACE2, que está presente en ciertas células en las vías respiratorias humanas. Así, el virus puede invadir la célula. El gen para la proteína S en el SARS-CoV-2 tiene una inserción de 12 letras genéticas: CCUCGGCGGGCA. Esta mutación puede ayudar a que los picos se unan fuertemente a las células humanas, un paso crucial en su evolución a partir de un virus que infecta a los murciélagos y otras especies. Vario sequipos científicos ahora están diseñando vacunas que podrían evitar que los picos se adhieran a las células humanas.
Un experto en escapismo, ORF3a
El genoma del SARS-CoV-2 también codifica un grupo de las llamadas "proteínas accesorias". Ayudan a cambiar el entorno dentro de la célula infectada para facilitar la replicación del virus. La proteína ORF3a hace un agujero en la membrana de una célula infectada, lo que facilita la salida de nuevos virus. También desencadena la inflamación, uno de los síntomas más peligrosos de Covid-19.
ORF3b se superpone en el mismo ARN, pero los científicos no están seguros si el SARS-CoV-2 usa este gen para producir proteínas.
Proteína de envoltura E
La proteína de la envoltura E es una proteína estructural que ayuda a formar la membrana lipídica (una burbuja aceitosa que contiene al virus). También puede tener otras funciones una vez que el virus está dentro de la célula. Los investigadores han descubierto que se adhiere a las proteínas que ayudan a activar y desactivar nuestros propios genes. Es posible que este patrón cambie cuando la proteína E entra en acción.
Proteína de membrana M
Otra proteína estructural que forma parte de la capa externa del virus. No se sabe mucho acerca de ella.
Bloqueador de señalORF6
Esta proteína accesoria bloquea las señales que la célula infectada envía al sistema inmunitario. También bloquea algunas de las proteínas que combaten los virus de la célula, las mismas que son blanco de otros virus como el de la poliomielitis y el de la influenza.
Liberador de virusORF7a
Cuando los nuevos virus intentan escapar de una célula, la célula puede atraparlos con proteínas llamadas Teterinas. Algunas investigaciones sugieren que ORF7a reduce el suministro de Teterinas de una célula infectada, permitiendo que escapen más virus. Los investigadores también han descubierto que la proteína ORF7a puede provocar que las células infectadas se suiciden, lo que contribuye al daño que Covid-19causa a los pulmones.
ORF7b se superpone a este mismo tramo de ARN, pero no está claro qué hace el gen, si es que algo hace.
La misteriosaproteína ORF8
El gen para esta proteína accesoria es dramáticamente diferente en el SARS-CoV-2 al de otros coronavirus. Los investigadores están debatiendo lo que hace.
Proteína de nucleocápside N
La proteína N protege el ARN delvirus, manteniéndolo estable dentro del virus. Muchas proteínas N se unen en una larga espiral, envolviendo y enrollando el ARN.
Las proteínas accesorias ORF9b y ORF9c se superponen a este mismo tramo de ARN. ORF9b bloquea el interferón, una molécula clave en la defensa contra los virus, pero no está claro si ORF9c se usa en absoluto.
ORF10, otra proteína misteriosa
Los parientes cercanos del virusSARS-CoV-2 no tienen el gen para esta pequeña proteína accesoria, por lo que es difícil aún saber para qué sirve o, incluso, si el virus produce proteínas a partir de ella.
Fin del mensaje
El genoma del coronavirus termina con un fragmento de ARN que detiene la maquinaria de producción de proteínas de la célula. Luego sigue una secuencia repetitiva de ribo-adeninas AAAAAAAAAAAAA.
Nota: Las cuatro letras del ADN son A, C, G y T. En las moléculas de ARN como el genoma del coronavirus, la T (timina) se reemplaza con U (uracilo).
Fuentes: Fan Wu etal., Nature; Centro Nacional de Información Biotecnológica; Dr. David Gordon, Universidad de California, San Francisco; Dr. Matthew B. Frieman y Dr. Stuart Weston, Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland; Dr. Pleuni Pennings, Universidad Estatal de San Francisco; Revista de Virología; Revisiónanual de virología.
