La imagen de la izquierda muestra cómo las partículas de poliovirus recién formadas (rosa) se cargan con el genoma del virus y se convierten en virus infecciosos (rojo). A la derecha:si se inhibe la proteína VPS34 de la célula, el ensamblaje del virus se detiene a la mitad. Las partículas de virus a medio hacer se muestran en rojo. Una partícula de virus tiene 30 nanómetros (un nanómetro es una millonésima de milímetro). Crédito:Selma Dahmane, Universidad de Umeå, Suecia
Por primera vez, los investigadores de la Universidad de Umeå, Suecia, ahora pueden mostrar cómo se comporta el temido poliovirus cuando se apodera de una célula infectada y engaña a la célula para que produzca nuevas partículas de virus. Se pensaba que la poliomielitis estaba casi erradicada, pero ahora la infección se ha redescubierto en Londres y Nueva York.
"Ahora tenemos una comprensión completamente diferente de cómo actúa el virus y, por lo tanto, mejores oportunidades de investigación para tal vez encontrar nuevas formas de frenar el progreso del virus en el futuro", dice Lars-Anders Carlson, del Departamento de Química Médica y Biofísica de Umeå. Universidad.
El temido poliovirus pertenece a la misma gran familia, los enterovirus, que varios resfriados comunes. Se sabe desde hace tiempo que los enterovirus reorganizan drásticamente el interior de los infectados, pero no se sabe exactamente cómo, simplemente porque la tecnología no nos ha permitido ver tan profundamente en las células. Gracias al microscopio crioelectrónico avanzado en Umeå, los investigadores han podido por primera vez tomar imágenes tridimensionales de cómo se forma el poliovirus y se apodera de las células humanas.
"Nos sorprendió ver cómo el virus transforma los procesos en la célula que de otro modo se usarían para destruir virus para producir nuevos virus", dice Lars-Anders Carlson.
Los investigadores pudieron identificar el sitio en la célula donde el poliovirus forma nuevas partículas de virus al observar sitios con virus a medio ensamblar. Sorprendentemente, esta "fábrica de virus" en la célula resultó ser superficies en la célula que se parecían a un proceso normal en la célula, la autofagia. La autofagia es un proceso descubierto relativamente recientemente en las células que fue objeto del Premio Nobel de 2016. Normalmente, la autofagia sirve para descomponer las partículas de las que la célula quiere deshacerse, como las partículas de virus. Pero el poliovirus logra reprogramar este mecanismo de defensa contra los virus para producir más virus.
Los investigadores encontraron que ciertas proteínas son particularmente importantes. El virus utiliza la proteína VSP34 para construir nuevas partículas virales. Cuando los investigadores inhibieron VSP34, pudieron ver que el virus apenas podía ensamblar virus completos, pero en su mayoría solo la mitad de partículas de virus. Otra proteína importante se llama ULK1, que ralentiza la producción de virus. Los investigadores pudieron ver que la cantidad de virus explotó cuando se inhibió esta proteína. Esto confirma la teoría de que el poliovirus rompe este "freno".
Una vez que el virus se ha multiplicado en la célula, las partículas deben liberarse para infectar nuevas células. Esto se hace liberando las partículas en pequeños paquetes, llamados vesículas. Aquí, los investigadores también hicieron un descubrimiento sorprendente; se lleva a cabo una clasificación cuidadosa de lo que está empaquetado en las vesículas. Solo se colocan en las vesículas los virus que se han formado correctamente y llevan el material genético del virus, mientras que no se permite la entrada de partículas de virus vacías. De esta manera, el virus puede propagarse de manera más eficiente.
"El nuevo conocimiento que estamos aportando sobre el papel de la autofagia en la formación de virus puede proporcionar nuevos conocimientos para el desarrollo de futuros antivirales que podrían complementar las vacunas. Tenemos buenas razones para creer que nuestros hallazgos son válidos para el gran grupo de virus a los que se dirige el poliovirus. pertenece, los enterovirus. No existe una vacuna contra la mayoría de los enterovirus, pero un antiviral que actúe sobre el sistema de autofagia podría ser eficaz contra muchos de ellos. Sin embargo, todavía queda un largo camino por recorrer", dice Lars-Anders Carlson.
La poliomielitis es, con razón, una enfermedad temida que puede causar parálisis y muerte. El poliovirus comienza en los intestinos pero luego puede atacar la médula espinal. Todavía no existe una cura para la enfermedad, pero la única forma de prevenirla es vacunarse. En gran parte del mundo, las campañas de vacunación han tenido tanto éxito que la enfermedad se considera prácticamente eliminada. Sin embargo, la poliomielitis ha persistido en algunos países de Asia, África y Oriente Medio. El poliovirus se transmite principalmente a través de las heces. En 2022, el virus se volvió a detectar en las aguas residuales de Nueva York y Londres. Además, Nueva York ha tenido el primer caso nuevo en diez años de una persona que quedó paralizada debido a la infección de polio.
Cuando se preparan nuevas partículas de virus para su liberación en pequeños paquetes (llamados vesículas), el virus se asegura de que solo se empaqueten aquellas partículas de virus que se han cargado con el genoma del virus y, por lo tanto, se vuelven infecciosas. Se muestran varios ejemplos de ese proceso (partículas infecciosas en rojo, vesículas en azul). Crédito:Selma Dahmane, Universidad de Umeå, Suecia
La reaparición de la poliomielitis en los países desarrollados puede deberse en parte a una disminución de las tasas de vacunación, ya que la enfermedad se consideraba casi erradicada, y también a la creciente resistencia a la vacunación.
El estudio fue una colaboración con investigadores de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. y la Universidad de Monash, Australia. Está publicado en la revista científica Nature Communications .
