Descubren el mecanismo de replicación de los viroides

Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), han descubierto cómo se produce la “circularización”, un proceso que supone el último paso en la replicación del ARN genómico de los viroides de las plantas.

El hallazgo, que podría aplicarse para controlar ciertas enfermedades en algunos cultivos, ha aparecido publicado en el último número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Los viroides son los agentes infecciosos de menor complejidad genética y estructuralconocidos y representan una forma extrema de parasitismo. A diferencia de los virus, no poseen ni proteínas ni lípidos y están constituidos exclusivamente por moléculas de ARN de cadena simple.

No obstante, los viroides se las arreglan para moverse, replicarse y eludir las defensas de su planta huésped, a la que a menudo inducen la enfermedad.

Ejemplo extremo de parasitismo

Los viroides fueron descubiertos a finales de los años sesenta por T. O. Diener al intentar identificar el agente causal de una enfermedad que inicialmente creía que era inducida por un virus, la enfermedad del tubérculo fusiforme de la patata o potato spindle tuber.

Actualmente se conocen más de 30 especies distintas de viroides, pero hasta ahora se desconocía el proceso completo que éstos utilizan para replicarse.

El equipo dirigido por el investigador del CSIC José Antonio Darós ha identificado cómo el ARN del viroide, “en un ejemplo extremo de parasitismo”, utiliza la ADN ligasa 1 del huésped, una enzima central en la replicación y reparación del genoma del huésped que sirve para sellar fragmentos de ADN, redirigiéndola a actuar como ARN ligasa para mediar su propia “circularización”.

Según Darós, “el ARN que constituye los viroides no funciona como ARN mensajero y no se traduce en enzimas que pudieran participar en su propia replicación. Se sabía que los viroides consiguen que se sinteticen sus cadenas de ARN a través de la enzima ARN polimerasa II codificada por la célula huésped; pero la enzima implicada en el paso final de la replicación, la circularización del ARN viroidal, permanecía sin
identificar. Nosotros hemos descubierto que el viroide redirige la ADN ligasa 1 de su huésped y la convierte en su propia ARN ligasa”.

Para apoyar esta hipótesis, los investigadores han mostrado cómo la ADN ligasa 1 del tomate cataliza eficientemente la circularización del ARN del viroide Potato spindle tuber o PSTVd. También han mostrado cómo en plantas de Nicotiana benthamiana una especie parecida al tabaco, en la que se había silenciado la ADN ligasa 1, la acumulación de PSTVd se reducía.

La punta del iceberg

Este hallazgo de los investigadores del CSIC podría tener, además de sus aplicaciones para mejorar la calidad de los cultivos, utilidad futura en el tratamiento de enfermedades humanas como la hepatitis D, provocada por un agente infeccioso que comparte muchas propiedades con los viroides.

“Este descubrimiento podría ser la punta del iceberg en nuestro conocimiento sobre el metabolismo del ARN, ya que no se sabía nada del rol de la ADN ligasa 1 como ARN ligasa hasta ahora. Por otro lado, el virus humano de la hepatitis D se parece a los viroides de las plantas en muchos aspectos, ya que se replica en el núcleo de las células infectadas a través de la enzima ARN polimerasa II del huésped de manera similar a como lo hace un viroide. Nuestros resultados abren la posibilidad de que una ADNligasa humana también se halle implicada en la circularización del ARN de este virus”, concluye Darós.

Referencia bibliográfica

María‐Ángeles Nohales, Ricardo Flores, and José‐Antonio Darós. Viroid RNA redirects host DNA ligase 1 to act as an RNA ligase. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1206187109.