Nanotecnología al servicio de la virología
30-01-2015

Un grupo de científicos españoles, liderados por investigadores del Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC), desarrolla un método basado en microscopía de fuerza atómica para estudiar la estructura de una región clave en el genoma del virus de la hepatitis C.

La nanotecnología es un campo de investigación transdisciplinar que ha permitido el desarrollo de sistemas experimentales con los cuales es posible analizar la materia en el rango de dimensiones de los nanómetros, así como manipular moléculas individualmente. Su combinación con los desarrollos de la biología molecular ha originado el campo emergente de la bionanotecnología, con numerosas aplicaciones en distintas áreas de la biofísica, la biomedicina, o la virología.

Dentro de este planteamiento, en el Laboratorio de Evolución Molecular del Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC) se ha realizado, en colaboración con un grupo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), otro del Instituto de Parasitología y Biomedicina “López Neyra” (CSIC) y el Centro de Investigación Biomédica en Red de enfermedades hepáticas y digestivas (CIBERehd, ISCIII), un estudio detallado de la estructura del extremo 5’ del genoma de RNA del virus de la hepatitis C (VHC), empleando la tecnología de microscopía de fuerza atómica (AFM) en diversas condiciones experimentales.

Según Carlos Briones, coordinador de este trabajo: “el uso de AFM ha permitido analizar por primera vez cómo es la estructura tridimensional (con resolución nanométrica) del extremo 5’ del RNA genómico del VHC, en el que se encuentra una región de gran relevancia funcional porque es la que dirige la unión del ribosoma celular al genoma del virus y, por lo tanto, desencadena el inicio de la traducción del mensaje genético del virus. Esta región funcional se denomina internal ribosome entry site (o IRES), y hemos podido estudiarla tanto en su secuencia funcional mínima como en una versión más larga que incluye el inicio de la región codificante del virus. Con ello hemos detectado que en el elemento IRES se produce, como consecuencia de la variación de la concentración de iones Mg2+ en el medio, una interacción RNA-RNA a distancia que a su vez promueve un cambio conformacional a gran escala”.

Además, se ha podido determinar que tal interacción entre regiones alejadas dentro del IRES se ve inhibida por la presencia en el medio de un microRNA denominado miR-122, que es fundamental en el ciclo replicativo del virus dentro de los hepatocitos. A lo largo del trabajo se ha combinado el análisis por AFM con métodos clásicos de biología molecular como la movilidad del RNA en geles nativos o su degradación controlada por enzimas RNasas dependientes de estructura. Todo ello ha permitido plantear un modelo sobre la influencia del Mg2+ en la conformación tridimensional del IRES de VHC.

Esta aplicación de la bionanotecnología a la virología representa un paso importante hacia la caracterización de un elemento de gran relevancia funcional en el genoma del VHC, lo que podría permitir identificar en él regiones contra las cuales resulte más eficiente generar moléculas interferentes que sean inhibidoras de la replicación viral. Además de las repercusiones derivadas de la importancia clínica de este virus (que infecta al 3% de la población mundial), el estudio supone un notable avance desde el punto de vista del análisis de la estructura de ácidos nucleicos funcionales. Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Nucleic Acids Research.

Más información

Artículo científico: “A magnesium-induced RNA conformational switch at the internal ribosome entry site of hepatitis C virus genome visualized by atomic force microscopy”, A. García-Sacristán, M. Moreno, A. Ariza-Mateos, E. López-Camacho, R. M. Jáudenes, Luis Vázquez, Jordi Gómez, J. Á. Martín-Gago, C. Briones. Nucleic Acids Research 2015, 43, 1, 565-580.

Contacto

Carlos Briones, Investigador del Departamento de Evolución Molecular, Centro de Astrobiología (CSIC-INTA)

Unidad de Cultura Científica del CAB: Luis Cuesta

 

Fuente: UCC-CAB

 

Imágenes adicionales:

Figura 1: Imágenes de AFM de las moléculas de RNA del VHC que incluyen el IRES en distintos contextos de secuencia y condiciones iónicas, junto al modelo de asignación de dominios del IRES. Créditos: Los autores.
Figura 2: Imágenes de AFM de la versión reducida de las moléculas del IRES del VHC. Créditos: Los autores.
 

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