El misterio de los virus gigantes

En los últimos años, se han desenterrado virus gigantes en varios de los lugares más misteriosos del mundo, desde el permafrost que se está descongelando en Siberia hasta lugares desconocidos bajo el hielo de la Antártida. Pero no te preocupes, "La Cosa" sigue siendo un trabajo de ciencia ficción. Por ahora.

En un nuevo estudio, un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) arrojó luz sobre estos enigmáticos, aunque cautivadores, microbios gigantes y aspectos clave del proceso por el que infectan a las células. Con la ayuda de tecnologías de imagen de vanguardia, este estudio desarrolló un modelo fiable para estudiar los virus gigantes y es el primero en identificar y caracterizar varias proteínas clave responsables de orquestar la infección.

Los virus gigantes tienen un tamaño superior a los 300 nanómetros y pueden sobrevivir durante muchos milenios. A modo de comparación, el rinovirus, responsable del resfriado común, mide aproximadamente 30 nanómetros.

"Los virus gigantes son gigantescos en tamaño y complejidad", dijo la investigadora principal Kristin Parent, profesora asociada de Bioquímica y Biología Molecular en la MSU. "Los virus gigantes recientemente descubiertos en Siberia conservan la capacidad de infectar después de 30.000 años en el permafrost".

Las capas externas - o cápsides - son resistentes y capaces de soportar entornos duros, protegiendo el genoma viral en su interior. Las cápsides de las especies analizadas en este estudio - mimivirus, virus de la Antártida, virus Samba y los recién descubiertos Tupanvirus - son icosaédricas, o tienen la forma de un dado de veinte caras.

Esquema de virus Samba infectando una célula. (Foto: Cryo-EM facility)

Estas especies tienen un mecanismo único para liberar su genoma viral. Un cierre con forma de estrella se encuentra en la parte superior de uno de los vértices de la cubierta exterior. Este vértice único se conoce como "puerta estelar". Durante la infección, la "estrella de mar" y la "puerta estelar" se abren para liberar el genoma viral.

Durante el estudio, fue necesario abordar varios obstáculos. "Los virus gigantes son difíciles de visualizar debido a su tamaño y los estudios anteriores se basaban en encontrar el virus 'uno entre un millón' en el estado correcto de infección", dijo Parent.

Para resolver este problema, el estudiante de posgrado de Parent, Jason Schrad, desarrolló un novedoso método para imitar las etapas de la infección. Utilizando el nuevo microscopio Crioelectrónico y el Microscopio Electrónico de Barrido de la universidad, el grupo de Parent sometió a varias especies a una serie de duros tratamientos químicos y ambientales diseñados para simular las condiciones que un virus podría experimentar durante el proceso de infección. "Los microscopios nos permiten estudiar los virus y las estructuras de las proteínas a nivel atómico y capturarlos en acción", dijo Parent. "El acceso a esta tecnología es muy importante y el nuevo microscopio de la MSU está abriendo nuevas puertas para la investigación en el campus".

Los resultados revelaron tres condiciones ambientales que indujeron con éxito la apertura de la puerta estelar: bajo pH, alta temperatura y alta sal. Aún más, cada condición indujo una etapa diferente de infección.

Con estos nuevos datos, el grupo de Parent diseñó un modelo para imitar de forma efectiva y fiable las etapas de la infección para su estudio. "Este nuevo modelo ahora permite a los científicos imitar las etapas de manera confiable y con alta frecuencia, abriendo la puerta para futuros estudios y simplificando dramáticamente cualquier estudio dirigido al virus", dijo Parent.

Los resultados arrojaron varios hallazgos novedosos. "Descubrimos que el cierre en forma de estrella de mar sobre el portal de la puerta estelar se abre lentamente mientras permanece unida a la cápside en lugar de liberarse simplemente de una sola vez", dijo Parent. "Nuestra descripción de una nueva estrategia de liberación del genoma de un virus gigante implica otro cambio de paradigma en nuestra comprensión de la virología".

Con la capacidad de recrear de forma consistente varias etapas de la infección, los investigadores estudiaron las proteínas liberadas por el virus durante la primera etapa. Las proteínas actúan como trabajadoras, orquestando los muchos procesos biológicos requeridos para que un virus infecte y secuestre las capacidades reproductivas de una célula para hacer copias de sí mismo.

"Los resultados de este estudio ayudan a asignar papeles supuestos - o asumidos - a muchas proteínas con funciones previamente desconocidas, resaltando el poder de este nuevo modelo", dijo Parent. "Identificamos proteínas clave liberadas durante las etapas iniciales de la infección responsables de ayudar a mediar el proceso y completar la toma de posesión viral".

En cuanto a futuros estudios, "Las funciones exactas de muchas de estas proteínas y la forma en que orquestan la infección de virus gigantes son las principales candidatas para un futuro trabajo", dijo Parent. "Muchas de las proteínas que identificamos coincidían con las proteínas que uno esperaría que se liberaran durante las etapas iniciales de las infecciones virales. Esto apoya en gran medida nuestra hipótesis de que las etapas in vitro generadas en este estudio reflejan a las que ocurren in vivo".

El hecho de que muchos de los diferentes tipos de virus gigantes estudiados respondieran de forma similar in vitro lleva a los investigadores a creer que todos ellos comparten características comunes y probablemente proteínas similares.

La cuestión de si los virus gigantes son capaces de infectar a los humanos - a diferencia de los coronavirus - es un tema de discusión en evolución entre los virólogos. (Fuente: NCYT Amazings)