Un equipo multidisciplinar de investigadores de las universidades británica de Cambridge y alemana de Justus Liebig ha descubierto cómo el genoma del SARS-CoV-2 utiliza el origami genómico -plegado del ADN a nanoescala para crear formas bidimensionales y tridimensionales no arbitrarias- para infectar y replicarse con éxito dentro de las células huésped.
Este importante hallazgo, que se detalla en Molecular Cell, abre la puerta a la consecución de nuevos fármacos que se dirijan a partes específicas del genoma del nuevo coronavirus.
Todos los coronavirus comparten la característica de tener el genoma de ARN monocatenario más grande de la naturaleza. Este genoma contiene todo el código genético que el virus necesita para producir proteínas, evadir el sistema inmunológico y replicarse dentro del cuerpo humano. Gran parte de esa información está contenida en la estructura 3D, adoptada por este genoma de ARN cuando infecta células.
Ahora, este equipo multinacional de investigadores asegura que la mayor parte del trabajo actual para encontrar medicamentos y vacunas para Covid-19 se centra en las proteínas del virus.
Debido a que la forma de la molécula de ácido ribonucleico (ARN) es fundamental para su función, atacar el ARN directamente con medicamentos para alterar su estructura bloquearía el ciclo de vida y detendría la replicación del virus.
‘Origami genómico’ del SARS-CoV-2
En su estudio, este equipo descubrió la estructura completa del genoma del SARS-CoV-2 dentro de la célula huésped, revelando un origami genómico en una red de interacciones ARN-ARN que abarcan secciones muy largas del genoma.
Las diferentes partes funcionales a lo largo del genoma deben trabajar juntas a pesar de la gran distancia entre ellas y los nuevos datos estructurales muestran cómo se logra esto para permitir el ciclo de vida del coronavirus y causar enfermedades.
Para el doctor Omer Ziv, autor principal de este hallazgo, “el genoma de ARN de los coronavirus es aproximadamente tres veces más grande que un genoma de ARN viral promedio; es enorme”.
“Los investigadores propusieron anteriormente que las interacciones a larga distancia a lo largo de los genomas del coronavirus son críticas para su replicación y para producir las proteínas virales, pero hasta hace poco no teníamos las herramientas adecuadas para mapear estas interacciones en su totalidad. Ahora que entendemos esta red de conectividad, podemos comenzar a diseñar formas de enfocarla de manera efectiva con terapias”, propone el doctor Ziv.
En todas las células, el genoma contiene el código para la producción de proteínas específicas, que se crean cuando el ribosoma recorre el ARN leyendo el código hasta que una señal de stop le dice que termine.
Los coronavirus tienen un lugar especial en el que esa máquina molecular solo se detiene el 50% de las veces frente a la señal de alto. En el otro 50% de los casos, una forma de ARN única hace que el ribosoma haga caso omiso de la señal y produzca proteínas virales adicionales.
Finalmente, al mapear esta estructura de ARN y las interacciones de largo alcance involucradas, la nueva investigación descubrió las estrategias mediante las cuales los coronavirus producen sus proteínas para manipular nuestras células.
Interacciones de largo alcance
En este sentido, la doctora Lyudmila Shalamova, co-investigadora principal, explica cómo demostraron que “las interacciones ocurren entre secciones del ARN del SARS-CoV-2 que están a distancias muy largas y podemos monitorear estas interacciones a medida que ocurren durante la replicación temprana del SARS-CoV-2”.
Por su parte, el doctor Jon Price, miembro del equipo, ha desarrollado una web interactiva gratuita y de acceso abierto que aloja la estructura completa del ARN del SARS-CoV-2. Por lo tanto, esto permitirá a los investigadores de todo el mundo utilizar los nuevos datos en el desarrollo de fármacos para apuntar a regiones específicas del genoma de ARN del nuevo coronavirus.
Como es sabido, el genoma de la mayoría de los virus humanos está hecho de ARN en lugar de ADN. El doctor Ziv desarrolló métodos para investigar tales interacciones de largo alcance entre los genomas de ARN viral dentro de las células huésped en un trabajo para comprender el genoma del virus Zika. Esto ha demostrado ser una base metodológica valiosa para comprender el SARS-CoV-2.
