Identifican la estructura del virus Zika

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Purdue, en Indiana, Estados Unidos, ha determinado la estructura del virus Zika, dando una perspectiva crítica para el desarrollo de tratamientos y vacunas antivirales eficaces.

También identificó regiones dentro de la estructura del virus Zika donde difiere de otros flavivirus, la familia de los virus a la que pertenece Zika que incluye el dengue, el virus del Nilo Occidental, la fiebre amarilla, la encefalitis japonesa y el virus de la encefalitis transmitida por garrapatas.

Todas las regiones dentro de la estructura única del virus Zika tienen el potencial de explicar las diferencias en cómo se transmite el virus y cómo se manifiesta como una enfermedad, según Richard Kuhn, director del Instituto para la Inflamación, Inmunología y las Enfermedades Infecciosas de Purdue (PI4D), quien dirigió el equipo de investigación con Michael Rossmann, profesor de Ciencias Biológicas en Purdue.

'La estructura del virus proporciona un mapa que muestra las potenciales regiones del virus que podrían ser objetivo de un tratamiento terapéutico y utilizarse para crear una vacuna eficaz o para mejorar nuestra capacidad de diagnosticar y distinguir la infección Zika de la de otros virus relacionados', subraya Kuhn, quien también es jefe del Departamento de Ciencias Biológicas de Purdue. 'Determinar la estructura permite avanzar en nuestra comprensión de Zika, un virus del que se sabe poco. Señala las áreas más prometedoras para realizar más pruebas e investigar para combatir la infección', añade.

El virus Zika, una enfermedad transmitida por mosquitos, se ha asociado recientemente con una anomalía congénita llamada microcefalia que causa daño cerebral y una cabeza anormalmente pequeña en los bebés nacidos de madres infectadas durante el embarazo. También se ha vinculado con la enfermedad autoinmune llamada síndrome de Guillain-Barré, que puede conducir a parálisis temporal.

En la mayoría de los individuos infectados, los síntomas son leves e incluyen fiebre, erupciones en la piel y una enfermedad parecida a la gripe, según la Organización Mundial de la Salud. Se ha detectado transmisión del virus Zika en 33 países. De los países donde está circulando, 12 han informado de un aumento en la incidencia del síndrome de Guillain-Barré, y Brasil y la Polinesia Francesa han detectado un aumento de la microcefalia, según la OMS, que en febrero declaró el virus Zika como una 'una emergencia de salud pública de importancia internacional'.

'Este avance no sólo ilustra la importancia de la investigación básica para la mejora de la salud humana, sino que también aporta agilidad para abordar rápidamente una preocupación global urgente --subraya el presidente de Purdue Mitch Daniels--. Este talentoso equipo de investigadores ha resuelto un rompecabezas muy difícil en un periodo muy corto de tiempo y han facilitado un mapa que guíe su camino a las personas que trabajan en el desarrollo de vacunas y tratamientos para detener este virus'.

'Hemos sido capaces de determinar a través de crio-microscopía electrónica la estructura del virus a una resolución que antes sólo habría sido posible a través de la cristalografía de rayos X', dice el director del equipo de investigación, cuyo trabajo se detalla en un artículo que se publica este jueves en 'Science'.

'Desde la década de 1950, la cristalografía de rayos X ha sido el método estándar para determinar la estructura de los virus, pero requiere una cantidad relativamente grande de virus, que no siempre está disponible, puede ser muy difícil de hacer, especialmente para virus como Zika que tienen una membrana lipídica y no se organizan con precisión en un cristal, y se tarda mucho tiempo. Ahora podemos hacerlo a través de microscopía electrónica y ver el virus en un estado más nativo. Esto era impensable hace sólo unos pocos años', relata.

Identifican un sitio de glicosilación diferente de otros virus

El equipo estudió una cepa del virus Zika aislada de un paciente infectado durante la epidemia de la Polinesia Francesa y determinó la estructura a una resolución casi atómica. De esta manera, se pueden ver características clave de la estructura del virus y pueden reconocerse grupos de átomos que forman entidades químicas específicas, como las que representan uno de los 20 aminoácidos de origen natural, según Rossmann.

El equipo encontró que la estructura era muy similar a la de otros flavivirus con un genoma de ARN rodeado de una membrana de lípido o grasa dentro de una cubierta de proteína icosaédrica. La gran similitud con otros flavivirus no fue sorprendente y es quizás tranquilizador en términos de desarrollo de la vacuna ya está en marcha, pero las diferencias estructurales sutiles son posiblemente clave, según Devika Sirohi, otro miembro del equipo de Purdue.

'La mayoría de los virus no invaden el sistema nervioso o el feto en desarrollo debido a las barreras sangre-cerebro y la placenta, pero la asociación con el desarrollo inadecuado del cerebro en los fetos sugieren que Zika lo hace', dice Sirohi. 'No está claro cómo Zika obtiene acceso a estas células y las infecta, pero estas áreas de diferencia estructural puede estar involucradas. Estas áreas únicas pueden ser cruciales y justificar una investigación adicional', sugiere.

El equipo encontró que todas las estructuras de flavivirus conocidos difieren en los aminoácidos que rodean un sitio de glicosilación en la cáscara del virus. La carcasa se compone de 180 copias de dos proteínas diferentes, que, al igual que todas las proteínas, son largas cadenas de aminoácidos dobladas en estructuras particulares para crear una molécula de proteína, detalla Rossmann.

El sitio de glicosilación donde el virus Zika difiere de otros flavivirus sobresale de la superficie del virus y una molécula de carbohidrato que consiste en varios azúcares se une a la superficie de la proteína viral en este sitio. En muchos otros virus, se ha demostrado que a medida que el virus se proyecta hacia el exterior un sitio de glicosilación, un receptor de unión de molécula en la superficie de una célula humana reconoce los azúcares y se une a ellos, apunta Kuhn.

El virus es como un extraño amenazante que atrae a una víctima inocente con la oferta de dulces: la célula humana acepta ese contacto y es capturada por el virus, que, una vez unidos, puede iniciar la infección de esa célula. El sitio de glicosilación y los residuos que rodean el virus Zika también pueden estar implicados en la unión a las células humanas y las diferencias en los aminoácidos entre los diferentes flavivirus podrían significar desigualdades en los tipos de moléculas a las que el virus se puede conectar y las diferentes células humanas que puede infectar, dice Rossmann.

'Si este sitio funcione como lo hace en el dengue y está implicado en la unión a las células humanas, podría ser un buen lugar al que dirigir un compuesto antiviral --adelanta Rossmann--. Si esto es así, tal vez podría diseñarse un inhibidor que bloquee esta función y evitar que el virus se una e infectar las células humanas'. El equipo planea realizar más pruebas para evaluar las diferentes regiones como objetivos para el tratamiento y el desarrollo de potenciales moléculas terapéuticas.