Agencias / InsurgentePress, Ciudad de México.- La colaboración entre investigadores del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM, CSIC) y el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas de Valencia (IBMCP, CSIC-UPV), todas estas entidades en España, ha permitido obtener las primeras imágenes en 3D de viroides en condiciones nativas, utilizando para ello microscopía de fuerza atómica (AFM).
Los viroides son los patógenos más pequeños que se conocen y hasta el momento solo se han encontrado en plantas, aunque el virus delta de la hepatitis humana comparte algunas propiedades con ellos. Además del gran interés científico que poseen, son muy relevantes económicamente ya que pueden producir importantes daños en cultivos como la patata, el tomate, los cítricos o las plantas ornamentales.
El agente infeccioso es una molécula de RNA circular desnuda (sin una cápsida que la proteja como sucede en los virus), de tamaño extremadamente reducido (entre 246 y 434 nucleótidos) y que presenta una característica única entre los patógenos: no codifica proteína alguna. Como ocurre con los virus (aunque sigue siendo un proceso aparentemente más sencillo), los viroides se replican autónomamente en las células de sus hospedadores, utilizando la maquinaria molecular de éstos para generar nuevas copias del RNA infeccioso.
Desde su descubrimiento por T.O. Diener en 1971, se han descrito en torno a 30 especies de viroides, que se clasifican en las familias Pospiviroidae (cuya replicación se produce en el núcleo de la célula infectada) y Avsinviroidae (que se replican en los cloroplastos, con la participación de ‘ribozimas’ o enzimas de RNA contenidas en el propio viroide). Durante las últimas décadas, uno de los mayores expertos en viroides es Ricardo Flores, investigador del IBMCP y coautor del nuevo estudio.
Dado que el RNA viroidal no codifica proteínas, sus funciones biológicas recaen en la conformación espacial del propio RNA. Por ello, resulta fundamental conocerla del modo más detallado posible. Su estructura secundaria o bidimensional se ha estudiado previamente mediante programas informáticos de plegamiento de RNA utilizando sistemas de modificación química in vitro e in vivo.
En cuanto a la visualización de moléculas individuales de RNA viroidal, sin embargo, no se había avanzado desde que hace más de 40 años se publicaron algunos artículos en los que se empleó la microscopía electrónica de transmisión (TEM) para obtener imágenes en 2D del viroide del tubérculo fusiforme de la patata (PSTVd, perteneciente a la familia Pospiviroidae).
En el estudio publicado ahora en la revista RNA Biology, liderado por investigadores del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), se ha utilizado, tal y como indica Miguel Moreno (investigador del CAB y primer firmante del trabajo) “una herramienta de la nanotecnología que permite obtener imágenes 3D de moléculas de RNA individuales en condiciones nativas y sin necesidad de marcarlas o recubrirlas con ninguna sustancia, como ya mostramos para un sistema biológico diferente junto a Luis Vázquez (del ICMM) y otros colaboradores en un artículo anterior: la microscopía de fuerza atómica (AFM)”. De esta forma, por primera vez se ha podido visualizar y analizar a resolución nanométrica la estructura de tres viroides diferentes: PSTVd, y dos especies pertenecientes a la familia Avsunviroidae: el viroide del mosaico latente del melocotonero (PLMVd) y el viroide latente de la berenjena (ELVd).
De cada una de estas tres especias de viroides se han estudiado mediante AFM dos variantes distintas, analizándose el efecto sobre su estructura de dos condiciones iónicas diferentes. La metodología bionanotecnológica empleada ha permitido determinar la influencia del catión Mg2+ en la conformación 3D de estas moléculas. Además, en el caso de PLMVd se ha comprobado la relevancia de las interacciones terciarias RNA-RNA en la estabilización de su estructura funcional.
Para Carlos Briones, responsable del grupo de Evolución Molecular del CAB y autor principal del estudio, “además de ser sistemas fundamentales para estudiar las relaciones secuencia-estructura-función en el RNA, los viroides también resultan muy interesantes desde el punto de vista del origen y la evolución temprana de la vida, ya que podrían constituir auténticas reliquias del Mundo RNA que probablemente existió en nuestro planeta antes de la aparición de las células con DNA y proteínas”.
M: Kissing-loop PLMVd mutant (no interaction), additional stem protruding from head of molecule visible #Viroid2018 pic.twitter.com/pyvSFXt6oj
— Amelia Cervera (@ameliacervera) July 6, 2018
