Los virus modifican la maquinaria celular del huésped para maximizar la producción viral

El Grupo de Investigación en Virología Molecular de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) en colaboración con el grupo de Epitranscriptoma y dinámica de RNA del Centro de Regulación Genómica (CRG) ha descubierto un nuevo mecanismo mediante el cual los virus modifican la maquinaria celular para que ésta lea mejor las instrucciones en el genoma del virus invasor y así producir altas cantidades de progenie viral. El trabajo ha sido publicado en Nature Communications y liderado por Juana Díez.

Los genes contienen la información necesaria para la formación de proteínas, moléculas complejas y esenciales para la vida que se forman a partir de aminoácidos. La lectura de esta información se realiza en dos etapas principales, por un lado, la transcripción, en la cual la información del gen (ADN) se transfiere a una molécula llamada ARN mensajero (ARNm). El ARNm consiste en un “texto” formado por tripletes de nucleótidos (las letras GCT, CAT, …). Cada triplete corresponde a un aminoácido. La segunda fase es la traducción, en la que una molécula llamada ARN de transferencia (ARNt) reconoce cada triplete y hace de traductor trayendo el aminoácido correspondiente. Mediante este proceso se van construyendo las proteínas.

Hay 61 codones y 20 aminoácidos, por lo que muchos tripletes codifican para el mismo aminoácido. Cada organismo utiliza preferentemente uno de estos tripletes (triplete óptimo) porque tiene una concentración mayor del ARNt que reconoce ese triplete. Por tanto, cuando el “texto” del ARNm está enriquecido en tripletes óptimos las proteínas se generarán de forma rápida y eficaz mientras que cuando estén enriquecidos en tripletes no-óptimos disminuirá la eficiencia de la expresión porque los ARNt afines son poco abundantes.

Los virus son muy sencillos y para poder multiplicarse y expresar sus proteínas necesitan secuestrar la maquinaria celular del huésped. Los virus generan su propio ARNm en las células que infectan, estas lo leen y generan las proteínas virales para producir más virus. Pero los ARNm de muchos virus, incluyendo el SARS-CoV-2 y los virus transmitidos por mosquitos dengue, zika y chikungunya, están enriquecidos en tripletes-no óptimos y aún así expresan las proteínas virales con una gran eficacia. “Para abordar este dilema, hemos usado el virus chikungunya como modelo porque su genoma se multiplica a niveles extremadamente altos”, explican Jennifer Jungfleisch y René Böetcher, coautores del trabajo.

“Nuestros hallazgos demuestran por primera vez que los virus modifican el ARNt del huésped para adaptar la maquinaria de traducción del huésped al texto del ARNm viral”, comenta Marc Talló, también coautor del artículo. “Es decir, que la infección del virus induce un cambio de lenguaje en la célula, para que esta exprese las proteínas virales de forma muy eficiente. Cómo las proteínas virales son esenciales para la producción de virus, en último término este cambio será responsable de la generación de altas cantidades de virus en la célula infectada”, añade.

“Aunque el estudio se ha centrado en el virus chikungunya nuestra propuesta es que la modificación de los ARNt inducidos por la infección viral es un mecanismo general seguido por muchos virus”, detalla Juana Díez, catedrática del Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida de la UPF.

“Además, nuestros resultados proporcionan una base para considerar la regulación del ARNt como un nuevo y prometedor objetivo terapéutico para el desarrollo de antivirales de amplio espectro que sean efectivos contra múltiples virus”, concluye Díez. El estudio ha contado con la colaboración del grupo de investigación coordinado por Eva María Novoa en el CRG y el resto de autores son Gemma Pérez-Vilaró y Andres Merits (Institute of Technology, University of Tartu).

Artículo de referencia:

Jungfleisch J et al. CHIKV infection reprograms codon optimality to favor viral RNA translation by altering the tRNA epitranscriptome. Nature Communications. August, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-31835-x.