| 29/08/2012  R+D

Descobreixen el mecanisme de replicació dels viroides

Investigadors de l'Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes, un centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València, han descobert com es produeix la "circularització", un procés que suposa l'últim pas en la replicació de l'ARN genòmic dels viroides de les plantes.

Els viroides van ser descoberts en una investigació sobre la patata

Els viroides són els agents infecciosos de menor complexitat genètica i estructural coneguts i representen una forma extrema de parasitisme. A diferència dels virus, no tenen ni proteïnes ni lípids i estan constituïts exclusivament per molècules de ARN de cadena simple. Malgrat això, els viroides es mouen, repliquen i eviten les defenses de la planta hoste, a la qual sovint indueixen la malaltia.

Els viroides van ser descoberts a finals dels anys seixanta per Diener en intentar identificar l'agent causal d'una malaltia que inicialment creia que era induïda per un virus, la malaltia del tubercle fusiforme de la patata o potato spindle tuber. Actualment es coneixen més de 30 espècies diferents de viroides, però fins ara es desconeixia el procés complet que aquests utilitzen per replicar.

L'equip dirigit per l'investigador del CSIC José Antonio Darós ha identificat com l'ARN del viroide, "en un exemple extrem de parasitisme", utilitza l'ADN ligasa 1 de l'hoste, un enzim central en la replicació i reparació del genoma de l'hoste que serveix per segellar fragments d'ADN, redirigiéndola a actuar com ARN ligasa per intervenir seva pròpia "circularització".

Segons Darós, "l'ARN que constitueix els viroides no funciona com ARN missatger i no es tradueix en enzims que puguin participar en la seva pròpia replicació. Es sabia que els viroides aconsegueixen que es sintetitzin les seves cadenes d'ARN mitjançant l'enzim ARN polimerasa II codificada per la cèl•lula hoste, però l'enzim implicat en el pas final de la replicació, la circularització de l'ARN viroidal, romania sense identificar. Nosaltres hem descobert que el viroide redirigeix l'ADN ligasa 1 del seu hoste i la converteix en la seva pròpia ARN ligasa".

 Per donar suport a aquesta hipòtesi, els investigadors han mostrat com l'ADN ligasa 1 del tomàquet catalitza eficientment la circularització de l'ARN del viroide Potato spindle tuber o PSTVd. També han mostrat com en plantes de Nicotiana benthamiana 01:00, una espècie semblant al tabac, en la qual s'havia silenciat l'ADN ligasa 1, la acumulació de PSTVd es reduïa.

Aquesta troballa dels investigadors del CSIC podria tenir, a més de les seves aplicacions per millorar la qualitat dels cultius, utilitat futura en el tractament de malalties humanes com l'hepatitis D, provocada per un agent infecciós que comparteix moltes propietats amb els viroides. "Aquest descobriment podria ser la punta de l'iceberg en el nostre coneixement sobre el metabolisme de l'ARN, ja que no se sabia res del rol de l'ADN ligasa 1 com ARN ligasa fins ara. D'altra banda, el virus humà de l'hepatitis D s'assembla als viroides de les plantes en molts aspectes, ja que es replica en el nucli de les cèl•lules infectades a través de l'enzim ARN polimerasa II de l'hoste de manera similar a com ho fa un viroide. Els nostres resultats obren la possibilitat que una ADN ligasa humana també estigui implicada en la circularització de l'ARN d'aquest virus ", conclou Darós.
 
La troballa apareix publicada en un article de l'últim número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences. 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.