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Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas,
un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas
(CSIC) y la Universitat Politècnica de València, han descubierto cómo se
produce la “circularización”, un proceso que supone el último paso en la
replicación del ARN genómico de los viroides de las plantas. El
hallazgo, que podría aplicarse para controlar ciertas enfermedades en
algunos cultivos, aparece publicado en el último número de la revista
Proceedings of the National Academy of Sciences.
Los viroides son los agentes infecciosos de menor complejidad genética y
estructural conocidos y representan una forma extrema de parasitismo. A
diferencia de los virus, no poseen ni proteínas ni lípidos y están
constituidos exclusivamente por moléculas de ARN de cadena simple. No
obstante, los viroides se las arreglan para moverse, replicarse y eludir
las defensas de su planta huésped, a la que a menudo inducen la
enfermedad.
Los viroides fueron descubiertos a finales de los años sesenta por
Diener al intentar identificar el agente causal de una enfermedad que
inicialmente creía que era inducida por un virus, la enfermedad del
tubérculo fusiforme de la patata o potato spindle tuber. Actualmente se
conocen más de 30 especies distintas de viroides, pero hasta ahora se
desconocía el proceso completo que éstos utilizan para replicarse.
El equipo dirigido por el investigador del CSIC José Antonio Darós ha
identificado cómo el ARN del viroide, “en un ejemplo extremo de
parasitismo”, utiliza la ADN ligasa 1 del huésped, una enzima central en
la replicación y reparación del genoma del huésped que sirve para sellar
fragmentos de ADN, redirigiéndola a actuar como ARN ligasa para mediar
su propia “circularización”.
Según Darós, “el ARN que constituye los viroides no funciona como ARN
mensajero y no se traduce en enzimas que pudieran participar en su
propia replicación. Se sabía que los viroides consiguen que se
sinteticen sus cadenas de ARN a través de la enzima ARN polimerasa II
codificada por la célula huésped; pero la enzima implicada en el paso
final de la replicación, la circularización del ARN viroidal, permanecía
sin identificar. Nosotros hemos descubierto que el viroide redirige la
ADN ligasa 1 de su huésped y la convierte en su propia ARN ligasa”.
Para apoyar esta hipótesis, los investigadores han mostrado cómo la ADN
ligasa 1 del tomate cataliza eficientemente la circularización del ARN
del viroide Potato spindle tuber o PSTVd. También han mostrado cómo en
plantas de Nicotiana benthamiana una especie parecida al tabaco, en la
que se había silenciado la ADN ligasa 1, la acumulación de PSTVd se
reducía.
Este hallazgo de los investigadores del CSIC podría tener, además de sus
aplicaciones para mejorar la calidad de los cultivos, utilidad futura en
el tratamiento de enfermedades humanas como la hepatitis D, provocada
por un agente infeccioso que comparte muchas propiedades con los
viroides.
“Este descubrimiento podría ser la punta del iceberg en nuestro
conocimiento sobre el metabolismo del ARN, ya que no se sabía nada del
rol de la ADN ligasa 1 como ARN ligasa hasta ahora. Por otro lado, el
virus humano de la hepatitis D se parece a los viroides de las plantas
en muchos aspectos, ya que se replica en el núcleo de las células
infectadas a través de la enzima ARN polimerasa II del huésped de manera
similar a como lo hace un viroide. Nuestros resultados abren la
posibilidad de que una ADN ligasa humana también se halle implicada en
la circularización del ARN de este virus”, concluye Darós.
Fuente: CSIC 07/08/2012
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.
www.csic.es
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