Viroides: una reliquia viviente del mundo del ARN

Por J. M. Mulet, el 19 octubre, 2011. Categoría(s): Biología
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Seguro que en muchos libros de biología has visto que las entidades biológicas más pequeñas y más simples, aquellas que están en la frontera entre lo que está vivo y lo que no, son los virus. Pues no. Es un error. Por debajo de los virus existe otro tipo de entidades (no me atrevo a llamarles organismos) más simples todavía: los viroides.

A pesar que su nombre sugiere que son una subdivisión o que puedan estar emparentados con los virus realmente no tienen nada que ver, ni a nivel de organización, ni de estructura ni de origen evolutivo.

Los viroides, al igual que los virus son parásitos intracelulares estrictos, es decir, dependen de la célula que infectan para su multiplicación, pero aquí acaban las similitudes. El virus más pequeño tiene un genoma de unas 1500 bases. En cambio el genoma de un viroide está comprendidos entre 250 y 400 nucleótidos (unas 20 veces más pequeños). El genoma de los virus puede ser de ADN o de ARN de doble hebra o de cadena simple, y a pesar que parasitan la maquinaria celular del huésped, siempre codifican alguna proteína. Los viroides en cambio siempre son estructuras de ARN de una sola hebra, circulares y su secuencia no codifica ninguna proteína. Los virus tienen una cápsida o cobertura, los viroides en cambio son la hebra de ARN desnuda.

Los viroides fueron descubiertos en los años 1970 por Theodore Otto Diener, al demostrar que el agente de la enfermedad del tubérculo fusiforme de la patata era una entidad más pequeña que los virus. La comunidad científica se mostró reacia al descubrimiento y en un principio se achacó a que pudiera ser un ARN satélite (secuencias de ARN que parasitan a otros virus… si, algunos virus también tienen sus propios parásitos). Pero no era el caso. Y quizás esto explica por que se habla tan poco de ellos en los libros de biología. Solo existen en plantas. No existen viroides en animales, aunque el virus de la hepatits delta tiene ciertas similitudes con los viroides, no se ha podido demostrar un origen evolutivo común.

No obstante los viroides no son únicamente una curiosidad biológica, sino que son un serio problema para la agricultura. Una sola especie de viroide (el Cadang Cadang) ha ocasionado la muerte de más de veinte millones de cocoteros en las Filipinas. En Valencia es recurrente una enfermedad de los cítricos llamada el exocortis, ocasionada también por un viroide.

Uno de los interrogantes más grandes a los que tuvieron que hacer frente los biólogos moleculares cuando se descubrieron los primeros viroides fue: ¿Cómo puede una estructura tan simple parasitar el mecanismo de la célula en su propio beneficio? La respuesta no es trivial. Lo primero es conseguir replicar la secuencia, que se consigue parasitando una ARN polimerasa, que puede ser del núcleo o del cloroplasto. Lo más sorprendente es que estos enzimas copian una hebra de ADN en ARN, no obstante el viroide es capaz de manipularla para que acepte como molde una hebra de ARN. Queda por resolver el problema topológico.

Si el ARN es circular, y lo estamos copiando creando una hebra lineal. En algún momento hay que cortar y pegar para que el resultado sea un círculo. Para la ligación se parasita otra función celular, muy misteriosa y poco caracterizada, la actividad ARN ligasa. Solo nos queda un paso ¿y como se corta?, pues los viroides son capaces de cortarse a si mismos ya que su secuencia no codifica ninguna proteína, pero algunos de ellos codifican un motivo de ARN que es capaz de catalizar reacciones químicas, algo que hasta hace poco se pensaba que estaba reservado a las proteínas.

¿Y cual es su origen evolutivo? Pues posiblemente sean descendientes directos de la protovida, es decir, ya existían antes que existieran los primeros organismos y que aprendieron a buscarse la vida como parásitos cuando aparecieron las células primigenias. Actualmente está más o menos admitido que la molécula original de la vida no fue el ADN ni las proteínas ni los lípidos que crearon las primeras membranas.

Posiblemente en la sopa primigenia hubo un  mundo donde moléculas de ARN libres eran capaces de replicarse. ¿En que nos basamos? Pues precisamente en que el ARN, aparte de su función conocida como intermediario entre el ADN y las proteínas (y alguna que otra más que sale en los libros y que no detallo por no hacer esto más largo), puede catalizar reacciones químicas, por lo tanto puede hacer a la vez las funciones del ADN (almacenar información genética) y de las proteínas (catalizar reacciones químicas).

¿Hay alguna reminiscencia más del mundo del ARN en las células actuales?, bueno, pues si, hay una, y muy importante. Más de la mitad del peso seco de una célula son los ribosomas, las estructuras encargadas de leer la información del ARN mensajero para hacer las proteínas. Los ribosomas son estructuras formadas por ARN ribosomal y proteínas. La visión clásica es que el ARN tenía una función estructural y las proteínas eran las encargadas de catalizar el ensamblaje de los aminoácidos para sintetizar la proteína, pero no. La catálisis la realiza el ARN. Por lo tanto, de la misma forma que la Fundación estaba en Trantor, una prueba muy evidente del mundo de ARN está en uno de los orgánulos más importantes y abundantes de la célula.

PD: Agradezco al prof. Ricardo Flores, autoridad en viroides, compañero de trabajo, y sobre todo buen amigo, la ayuda para la realización y la revisión del presente post.



Por J. M. Mulet, publicado el 19 octubre, 2011
Categoría(s): Biología

 

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