La estructura tridimensional del virus del Zika

Por Francisco R. Villatoro, el 3 abril, 2016. Categoría(s): Biología • Bioquímica • Ciencia • Noticias • Science • Virología ✎ 2

Dibujo20160403 The cryo-EM structure of Zika virus sicencemag org F1.large

La revista Science publica la estructura tridimensional del virus del Zika (ZIKV) observada con criomicroscopía electrónica. Su genoma, una molécula de ARN monocatenario de polaridad positiva, se encuentra en una nucleocápside (azul oscuro) con un diámetro de 260 Å. Sorprende que no tenga forma de icosaedro (como la de otros virus del género Flavivirus). La cápside externa tiene un diámetro de 460 Å y está formada por la proteína estructural E (color verde/amarillo); en ciertos lugares de la cápside sobresale los glicanos de la proteína E (color rojo). La proteína de la cápside C (color celeste/verde) se pone en contacto con un dímero formado por las proteínas E y M (color amarillo/verde).

El genoma del ZIKV está formado por 10794 nucleótidos de ARN que codifican una única poliproteína de 3419 aminoácidos que se escinde en diez proteínas, tres estructurales (C, prM/M, E) y siete no estructurales (NS1, NS2A , NS2B, NS3, NS4A, NS4B y NS5). En el genoma dicha poliproteína está flanqueada por dos regiones llamadas 5′-NCR y 3′-NCR. Este genoma fue anotado en el año 2007 (NCBI Reference Sequence NC_012532.1).

El artículo es Devika Sirohi, Zhenguo Chen, […] Richard J. Kuhn, «The 3.8 Å resolution cryo-EM structure of Zika virus,» Science (31 Mar 2016), doi: 10.1126/science.aaf5316. El genoma anotado se publicó en G. Kuno, G.-J. J. Chang, «Full-length sequencing and genomic characterization of Bagaza, Kedougou, and Zika viruses,» Archives of Virology 152: 687-696 (2007), doi: 10.1007/s00705-006-0903-z. Sobre la función de sus proteínas recomiendo Michela Bollati, Karin Alvarez, […] Martino Bolognesi, «Structure and functionality in flavivirus NS-proteins: Perspectives for drug design,» Antiviral Research 87: 125–148 (2010), doi: 10.1016/j.antiviral.2009.11.009.

Por cierto, recomiendo leer el storify de «Todo lo que necesitas saber sobre el ZIKA» de Ignacio López-Goñi (@microBIO) y comparar las nuevas imágenes 3D con las ilustraciones de ViralZone.

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Hoy en día, la reconstrucción 3D de la forma de un virus a partir de su genoma es difícil. Se puede tener cierta idea comparando por homología sus proteínas con las de otros virus ya reconstruidos. Pero siempre hay bastante grado de incertidumbre. Por ello las técnicas de microscopia y cristalografía son imprescindibles para una reconstrucción fiable y robusta.

Dibujo20160403 Zika_genome viralzone expasy org

Esta figura de ViralZone de ExPASy muestra que la poliproteína del ZIKV está flanqueada por la región 5′-NCR de 106 nucleótidos (nt) y la región 3′-NCR de 428 nt, contando con 10260 nt; quitando el codón de parada son 3419 aminoácidos (aa). La poliproteína se escinde en las diez proteínas del virus (C-prM-E-NS1-NS2A-NS2B-NS3-NS4A-NS4B-N​S5) con las flechas marcando los lugares de rotura (cleavage sites) hipotéticos, pues su determinación precisa para algunas de dichas proteínas es difícil.

La primera proteína que se traduce es la de cápside (C), con 122 aa. Tras un pequeño trozo no codificante aparece la proteína de membrana prM/M de 178 aa (prM es el precursor en el citoplasma de la proteína M en el virus). Luego aparece la proteína de envoltura E de 501 aa. Seguidamente aparecen las siete proteínas no estructurales (NS); estas proteínas son responsables de la infección del virus. Las proteínas NS1 (342 aa), NS3 (617 aa) y NS5 (902 aa) forman un complejo proteico NS1-NS3-NS5 que está implicado en el proceso de replicación del virus. La función de  NS2A (226 aa) y NS2B (130aa) no está clara, pero parece que ayudan a la función de NS3. Lo mismo pasa con NS4A (127 aa) y NS4B (252 aa) respecto a NS5.

Dibujo20160403 capside The cryo-EM structure of Zika virus sicencemag org F1 large

Las imágenes tridimensionales del virus publicadas en Science nos ofrecen información muy precisa sobre la estructura externa del virus. En la figura de la izquierda (muy popular entre quienes se han hecho eco de esta noticia) se muestra la glicoproteína de envoltura E en color amarillo con sus glicanos en color rojo, como sobresaliendo de la cápside. Recuerda que las glicoproteínas son proteínas ligadas a cadenas de azúcares (los glicanos) que facilitan su interacción con otras proteínas. La proteína E tiene tres dominios que han sido coloreados de rojo (I), amarillo (II) y azul (III) en la parte derecha de esta figura.

Dibujo20160403 structure proteins E and M in Zika virus sicencemag org F2 large
Esta figura muestra la estructura detallada de las proteínas E y M del virus del Zika. Las proteínas E tienen tres dominios (DI, DII, DIII) y forman un dímero (parte de arriba de la figura). Estos dímeros forman a su vez un dímero mayor con la proteína M, esta última apuntando hacia el interior de la cápside, con los glicanos en la parte externa (ver la parte de abajo de la figura).

No quiero entrar en más detalles técnicos, solo motivar la lectura del artículo en Science (que es de acceso gratuito) para los interesados. Como dicen en «Desvelan la estructura del virus del Zika», Agencia SINC, 31 Mar 2016, el nuevo estudio «arroja luz sobre las similitudes y diferencias con respecto a otros virus de la misma familia, [lo que] supone un avance en el posible desarrollo de tratamientos contra este virus, considerado por la OMS como una emergencia sanitaria».

 



2 Comentarios

  1. Francis como funciona la criomicroscopía electrónica, se pueden ver todas las proteinas a nivel atomico? esta tecnica elimina la necesidad de cistalografia con rayos x?

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