Las proteínas antivíricas ancestrales pueden protegernos contra las infecciones
De Gina Wynn.
Podemos agradecer a nuestros ancestros por muchos de los rasgos físicos que nos han heredado, incluidos el color de los ojos, la estatura y la complexión. Según un estudio reciente de la Universidad de Cornell, ahora es posible añadir a esta lista la inmunidad a las infecciones víricas.
A la hora de examinar las células humanas cultivadas en el laboratorio, los investigadores descubrieron que las proteínas del ADN vírico ancestral fueron transmitidas de nuestros ancestros. Para que estos retrovirus endógenos humanos (HERV) puedan brindar inmunidad, se debe impedir que los virus modernos entren en las células que se convertirían en huéspedes. En estudios anteriores, ya se ha documentado este acontecimiento en ratones, pollos, gatos, ovejas y otras especies de primates.
"De acuerdo con los resultados, el genoma humano cuenta con una reserva de proteínas que tienen potencial para bloquear una amplia variedad de virus", explica Cédric Feschotte, miembro del equipo de investigación y profesor de biología molecular y genética de la Universidad de Cornell, tal como se indica en el artículo de Cornell Chronicle“Ancient viral DNA in human genome guards against infections”
El doctor John Frank, antiguo estudiante de posgrado de Feschotte y actual investigador posdoctoral de la Universidad de Yale, fue el primer autor del estudio. Los hallazgos del grupo se publicaron en el artículo de la revista Science“Evolution and Antiviral Activity of a Human Protein of Retroviral Origin".
Una reserva de proteínas protectoras
La investigación adicional podría conducir al descubrimiento de proteínas antivíricas que ayudarían al desarrollo de tratamientos que no causen efectos adversos autoinmunes. Dado que las proteínas ya están incorporadas en el ADN humano, el organismo no las percibe como extrañas y no provocan una respuesta inmunitaria.
Aproximadamente el ocho por ciento del ADN del genoma humano se compone de HERV, lo que supone al menos el cuádruple de la cantidad de ADN de los genes que codifican proteínas. Nuestro genoma podría albergar un gran sistema de defensa que tendría repercusiones importantes en la asistencia sanitaria.
Obtener acceso genómico
Los virus, en forma de provirus, pueden introducir su ARN en una célula huésped, donde se convierte en ADN y se integra en el genoma del huésped. A continuación, la célula atacada sigue las instrucciones genéticas del virus para replicarlo. Si esto ocurre en células germinales o reproductoras, el ADN vírico se convierte en una parte permanente del código genético y se transmite de generación en generación.
Los HERV son pruebas de virus que se establecieron en el genoma humano hace millones de años. Son restos de las innumerables pandemias a las que se ha visto expuesto el ser humano a lo largo de la historia. Los científicos creen que estos virus estaban muy extendidos en la población humana antigua, ya que también se han encontrado en los genomas de los chimpancés, gorilas y otros primates, según el artículo de Aidan Burn de la revista Scientific American “How the Ancient Viral DNA in Our Genome Affects Disease and Development”.
"De acuerdo con los resultados, el genoma humano cuenta con una reserva de proteínas que tienen potencial para bloquear una amplia variedad de virus."
La clave de la entrada
Para que un virus entre en una célula, primero necesita que lo admita una envoltura vírica o proteína espicular. La proteína de la envoltura se une a un receptor de la superficie celular, como una llave en una cerradura, y abre la célula con el fin de admitir el virus. Para llevar a cabo su estudio, Frank y su equipo utilizaron genómica computacional a fin de escanear el genoma humano y encontrar proteínas de la envoltura vírica que se pudieran investigar.
Tras catalogar las posibles secuencias de codificación proteica de la envoltura retrovírica que conservaban de manera potencial la actividad de unión a receptores, identificaron los genes que expresaban de forma activa productos génicos de la envoltura retrovírica. El equipo encontró pruebas claras de expresión en el embrión temprano y en las células germinales. También observaron un subconjunto de proteínas antivíricas que se expresan en células inmunitarias tras la infección.
Pruebas con Suppressyn
Para comprobar la susceptibilidad de los distintos tipos de células a la infección vírica, el grupo se centró en la Suppressyn (SUPYN), que originalmente era un gen que codificaba para una proteína de la cubierta viral, que se une al receptor Alanine, Serine, Cysteine Transporter 2 (ASCT2). La SUPYN prevalece en el desarrollo embrionario humano muy temprano y en las células placentarias, y el ASCT2 es la puerta de entrada celular para los retrovirus de tipo D.
Dado que las células placentarias suelen ser el objetivo de los virus, Frank y sus colegas expusieron células humanas similares a las placentarias al RD114, un retrovirus de tipo D que suele infectar a gatos domésticos y otros felinos. Aunque otros tipos de células humanas que no expresaban SUPYN se infectaron fácilmente, las células madre placentarias y embrionarias que sí expresaban SUPYN no se vieron afectadas por el virus. Cuando el equipo retiró la SUPYN de las células, estas se infectaron de RD114, y cuando se introdujo la SUPYN, volvió la resistencia vírica.
Frank y sus colegas llevaron su experimento un paso adelante e introdujeron la SUPYN en células de riñón embrionario que no suelen expresarla. Normalmente, las células son susceptibles al RD114, pero con la SUPYN añadida, eran resistentes al virus.
Información sobre infecciones
Con estos resultados, se demuestra cómo una proteína retrovírica humana puede impedir la entrada de los virus en las células mediante las proteínas de la envoltura vírica que bloquean los receptores celulares. Se obtiene información sobre cómo los retrovirus ancestrales del genoma humano pueden proteger a los embriones en desarrollo de las infecciones causadas por virus relacionados. Feschotte espera estudiar otras proteínas derivadas de la envoltura en el genoma humano para descubrir si tienen el mismo efecto antivírico en las células, según el artículo de Cornell Chronicle.
Traspasar los límites
En un estudio similar realizado en 2017, los investigadores recrearon una proteína de envoltura que ayudaba al virus HERV-T a infectar células humanas mediante la unión al receptor del transportador de monocarboxilato 1 (MCT1). El doctor Daniel Blanco-Melo de la Universidad de Rockefeller de Nueva York y sus colegas publicaron sus hallazgos en el artículo de la revista eLife“Co-option of an endogenous retrovirus envelope for host defense in hominid ancestors” (Cooptación de una envoltura retrovírica endógena para la defensa del huésped en ancestros homínidos).
El retrovirus HERV-T se propagó entre nuestros ancestros primates durante unos 25 millones de años y se extinguió hace aproximadamente 11 millones de años. Al analizar los restos genéticos del HERV-T en los genomas de humanos y primates similares, el equipo pudo recrear la proteína de envoltura ancHTenv.
En el análisis del grupo se observó que el provirus HERV-T en los genomas homínidos incluye un gen env (hsaHTenv) que se ha conservado de forma única. Tras una investigación adicional, descubrieron que el hsaHTenv causaba la depleción del receptor MCT1. Dado que el MCT1 no estaba disponible para interactuar con la proteína de envoltura ancHTenv, el HERV-T no pudo entrar en las células y estas no se infectaron con el virus. Con estos hallazgos, se ilustra mejor la importancia de la relación envoltura vírica /receptor en la transmisión vírica.
La ayuda de nuestros ancestros
En ambos estudios se demostró que la proteína de la envoltura vírica y los pares del receptor asociados a los HERV en el ADN de nuestros ancestros afectaban la inmunidad de los virus antiguos. Los resultados de ambas investigaciones demostraron que la ausencia de la envoltura vírica o del receptor impedía que los virus entraran en las células y se reprodujeran en ellas.
Estos hallazgos pueden tener repercusiones importantes en las pruebas que realizan los investigadores para desarrollar tratamientos contra enfermedades, sobre todo para el VIH y otros virus que se integran en el ADN de la célula huésped, algunos tipos de cáncer y posibles pandemias futuras.
Gina Wynn es redactora de Thermo Fisher Scientific.
