Post realizado por Clara Ontañón, alumna del máster de biotecnología molecular de plantas.

 

¿Los virus están vivos? Aproximadamente en abril de este mismo año, una colega que estaba escribiendo un artículo relacionado con la tan sonada enfermedad COVID-19 y la psicología me preguntaba esto mismo. Ahora bien, vosotros qué contestaríais mientras estáis leyendo este post; ¿son los virus organismos vivos o muertos?

Cuando leí la pregunta de mi colega, en un primer momento le respondí “probablemente me hayas hecho una de las preguntas más complicadas de contestar”. Hay algunos científicos que sostienen que los virus no pueden considerarse organismos vivos ya que necesitan de una célula hospedadora para continuar su progenie, sin embargo, otros afirman que estos evolucionaron a partir de organismos celulares y debido a esto podrían considerarse un nuevo dominio de seres vivos, al igual que las plantas y animales, entre otros.

Entonces… ¿qué son los virus? Quizá hace un año no os preguntarais esta y otras cuestiones similares. Sin embargo y desde que apareció el SARS-CoV-2 parece que toda la población se ha interesado por estos entes, además de habernos convertido en virólogos, epidemiólogos, médicos, biólogos, y un gran etc. Creedme, antes de que los virus fueran trending topic solo a unos pocos nos parecían interesantes.

Los virus son partículas diminutas, infecciosas y acelulares compuestas de material genético, ADN o ARN, rodeados de una cubierta proteica llamada cápside y que únicamente se pueden replicar dentro de una célula hospedadora. Los virus infectan a todo tipo de organismos, desde animales, plantas, bacterias e incluso a otros virus.

Ahora es cuando entramos en materia, así que ¡preparaos!

Aunque muchos virus tienen un único segmento del genoma, tanto de ADN como de ARN, en algunas especies el genoma se encuentra partido.  Estos últimos se llaman virus multipartitos y, normalmente, el número de segmentos es bajo, partiendo desde dos hasta cinco.

Para que se dé un proceso de infección en la célula hospedadora todos los segmentos del virus y las proteínas requeridas deben entrar en la misma célula y dar lugar a la progenie que infectará las nuevas células y transmitirá a nuevos hospedadores. Aquí vemos un ejemplo de ambos virus.  El SARS-CoV-2 está compuesto por un único segmento de ARN positivo, mientras que el AMV (Alfalfa mosaic virus) que afecta a gran variedad de plantas, posee tres moléculas de RNA monocatenario (RNA1, RNA2, RNA3) de sentido positivo.

Pero os preguntaréis… ¿Por qué existen virus con un único segmento del genoma y otros virus con varios? ¿Qué diferencia hay entre ellos? ¿Por qué en la evolución se ha dado esta diferencia? Bien, aquí es donde quería llegar.

La evolución de los genomas multipartitos gira en torno a las compensaciones entre el potencial coste y los beneficios inherentes para las diferentes arquitecturas genómicas.

Un coste de la multipartición es la necesidad de coinfectar las células hospedadoras con al menos una partícula de ARN de cada tipo para asegurar la presencia de al menos una copia de cada segmento, este coste aumentará según el número de segmentos y partículas. Otra desventaja de la segmentación del genoma sería la rotura de grupos de genes ya co-adaptados durante la coinfección con varias cepas del virus.

Sin embargo, se han propuesto varias ventajas para compensar estos costos. Por ejemplo, en los virus multipartitos, el hecho de que los segmentos de ARN sean más pequeños hace que sea más probable que se copie sin errores que con los segmentos más grandes. Además de que los segmentos pequeños se replicaran de manera más rápida. También la encapsulación de genomas más pequeños da lugar a una mayor estabilidad de la cápside. Y las cápsides más pequeñas tienen una mayor facilidad para moverse por la planta e infectarla.

En los virus de ARN podemos encontrar procesos de recombinación, es decir, formación de moléculas quiméricas a partir de genomas parentales de diferente origen. Y este proceso, puede ocurrir ya sea dentro de un solo segmento genómico (por ejemplo, si ocurriera en el SARS-CoV-2) o en el caso de los virus que poseen genomas segmentados (ej. el AMV).

¿Por qué os cuento todo esto?

Debido a que una de las preguntas abiertas que nos hemos hecho es si los eventos de recombinación son influenciados por la organización del genoma del virus (si es simple o múltiple). Para abordar esta cuestión elegimos trabajar con el AMV, virus multipartito que ya conocéis.

Como hemos comentado anteriormente, el genoma de este virus está compuesto de tres cadenas simples de ARN de sentido positivo. ARN 1 y ARN 2 codifican para proteínas necesarias para su replicación y continuidad de la progenie viral, llamadas P1 y P2, mientras que el ARN3 codifica para la proteína de movimiento (MP) que se encarga de facilitar el movimiento del virus entre las células hospedadoras que van a ser infectadas. Finalmente aparece un ARN 4 que es un ARN subgenómico que codifica para la proteína de la cápside (CP).

En el proyecto que estamos realizando planeamos generar ARN 3 defectuosos del AMV, afectando a los genes que codifican para las proteínas de movimiento (MP) o de la cápside (CP) y analizar los supuestos eventos de recombinación que pueden ocurrir cuando ambos son inoculados en plantas transgénicas. Estas plantas transgénicas expresan siempre el resto de proteínas (P1, P2, P1 y P2 o ninguna de ellas) del AMV. Los resultados que se obtengan permitirán caracterizar el coste y/o los supuestos beneficios de la recombinación, incluso en virus de ARNs multipartitos.