Un nuevo estudio revela la morfología del zika y arroja luz sobre sus similitudes y diferencias con respecto a los virus de la misma familia. El hallazgo supone un avance en el posible desarrollo de tratamientos contra este virus, considerado por la OMS como una emergencia sanitaria.
SINC | | 31 marzo 2016
Representación de la superficie del virus Zika. / Purdue University (EE UU) | cortesía de los grupos de investigación de Rossmann y Kuhn
La actual epidemia de zika es un problema de salud global debido a su aparente relación con la microcefalia congénita –una enfermedad en la que el cerebro no se desarrolla adecuadamente y provoca un desarrollo insuficiente del cráneo–, y con el síndrome de Guillain Barré –que puede causar parálisis temporal–.
Un equipo liderado por investigadores de la Universidad Purdue (Indiana, EE UU) utilizó criomicroscopía electrónica para analizar una cepa aislada de un paciente infectado durante la epidemia de la Polinesia francesa en 2013-14.
Su estudio, publicado esta semana en la revista Science, revela que la estructura del zika es muy similar a la de otros flavivirus y, en particular, similares al dengue. Sin embargo, parece tener una estructura ligeramente diferente en una región que facilita la unión a anticuerpos y a receptores de huéspedes.
Esta región puede ser importante en la fijación del virus y en la entrada y progresión de la enfermedad. El objetivo de los científicos, pioneros en determinar la estructura del zika, es optimizar las posibles orientaciones terapéuticas gracias al desarrollo de tratamientos y vacunas antivirales eficaces.
«La estructura del virus proporciona un mapa que muestra las regiones potenciales para un tratamiento terapéutico, lo que podría utilizarse para crear una vacuna eficaz o mejorar nuestra capacidad de diagnosticar la infección de la de otros virus relacionados», explica Richard Kuhn, director del Instituto Purdue para la Inflamación, Inmunología y Enfermedades Infecciosas.
«No está claro cómo el zika puede superar las barreras sangre-cerebro y de la placenta»
El equipo fue el primero en mapear la estructura de cualquier flavivirus cuando determinó la estructura del virus del dengue en 2002. En 2003 fue pionero en determinar la estructura del virus del Nilo Occidental y ahora del virus del Zika, que ha infectado ya 33 países.
En la mayoría de los casos el zika causa una enfermedad leve que se supera rápidamente gracias al sistema inmunitario. Pero el aumento de la evidencia de la conexión entre la infección en mujeres embarazadas y defectos de nacimiento subraya la necesidad de encontrar maneras de luchar contra él.
Las diferencias entre virus son la clave
El equipo determinó la estructura a una resolución casi atómica, que permite ver características clave de la estructura del virus. Encontró así que esta era muy similar a la de otros flavivirus, con un genoma de ARN rodeado de una membrana lipídica dentro de una cubierta de proteína icosaédrica.
“La gran similitud con otros flavivirus no es sorprendente y resulta tranquilizador en términos de desarrollo de la vacuna que ya está en marcha, pero las sutiles diferencias estructurales son posiblemente la clave”, apuntan los autores.
«La mayoría de los virus no invaden el sistema nervioso o el feto en desarrollo debido a las barreras sangre-cerebro y de la placenta», añade Devika Sirohi, primera autora del trabajo. «No está claro cómo el zika obtiene acceso a estas células y las infecta, pero pueden estar involucradas estas áreas de estructura diferente».
El equipo planea continuar en el futuro con más pruebas para evaluar diferentes regiones del virus y optimizar el tratamiento y desarrollo de moléculas terapéuticas potenciales.
Referencia bibliográfica:
Devika Sirohi, Zhenguo Chen, Lei Sun, Thomas Klose, Theodore C. Pierson, Michael G. Rossmann, Richard J. Kuhn. The 3.8Å resolution Cryo-EM structure of Zika Virus. Science (2016) doi: 10.1126/science.aaf5316
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Nature Methods ha nombrado la criomicroscopía electrónica método del año 2015. Esta técnica estructural, que siempre fue un paso por detrás de la resonancia magnética nuclear (RMN) y cristalografía de rayos X, es ahora capaz de lograr una resolución casi atómica gracias a importantes avances técnicos.
La mayoría de las estructuras de proteínas se han resuelto tradicionalmente por cristalografía de rayos X, pero algunas proteínas no son cristalizables. La alternativa común para proteínas pequeñas es la RMN, pero esta técnica no puede resolver las estructuras de proteínas grandes debido al solapamiento y ensanchamiento de los picos de en el espectro de RMN. La criomicroscopía electrónica es más adecuada para resolver la estructura de proteínas grandes o complejos de proteínas, pero hasta hace poco era una técnica de baja resolución. Afortunadamente, la técnica ha avanzado en los últimos años, mejorando la resolución y aumentando su aplicabilidad a problemas biológicos. Gracias a unos nuevos detectores altamente sensibles, este año se pudieron resolver estructuras de proteínas a una resolución de 3 Å. Las técnicas de preparación de muestras han progresado también, así como el software para procesar las imágenes, pero aún queda mucho margen de mejora en estas áreas.
La criomicroscopía electrónica está creciendo rápidamente, y la demanda de nuevos instrumentos no siempre se satisface razonablemente. Muchos países están estableciendo unidades de biología estructural que incluyen criomicroscopios electrónicos de tecnología punta, provocando una escasez en su disponibilidad. Otro problema adicional es la complejidad de la técnica, desde la preparación de muestras hasta el análisis de datos, que requiere una formación larga con personal altamente especializado.
Un análisis exhaustivo de la criomicroscopía electrónica en Nature Methods
Como método del año 2015, la criomicroscopía electrónica aparece reseñada de forma especial de la edición de enero 2016 de Nature Methods. Varios científicos han contribuído con artículos sobre la historia y el futuro de la criomicroscopía electrónica, las técnicas de marcaje de proteínas para obtener mejores imágenes, mejoras deseables en la generación de imágenes 3D para analizar la estructura y la dinámica de la cromatina, avances en la observación de cambios estructurales en proteínas, nuevas herramientas computacionales y métodos de célula y partícula únicas.
Fuente: Nature Methods