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El arma secreta del VIH: ¿por qué dos ARN son más poderosos que uno?
Desde que se descubrió el virus VIH en 1983, el genoma y las proteínas del virus de la inmunodeficiencia humana han sido objeto de amplias investigaciones. En un momento dado, la gente creyó erróneamente que el virus era una forma del virus de la leucemia de células T humanas (HTLV), que se sabe que afecta el sistema inmunológico humano y causa ciertas leucemias. Sin embargo, los investigadores del Instituto Pasteur de París aislaron de pacientes con SIDA un retrovirus hasta entonces desconocido con una estructura genética diferente, que posteriormente se denominó VIH.
La partícula del virus del VIH está formada por una envoltura viral y una matriz asociada que rodea un núcleo interno, que a su vez encierra dos copias del genoma de ARN monocatenario y varias enzimas.
Estos avances tecnológicos han permitido a los científicos obtener una comprensión más profunda de la estructura del VIH. La secuencia completa del genoma del VIH-1 se ha resuelto con una precisión de un solo nucleótido. El genoma del VIH codifica una pequeña cantidad de proteínas virales que establecen relaciones de cooperación entre sí y entre el VIH y las proteínas del huésped para invadir las células huésped y secuestrar su maquinaria interna. La estructura del VIH es significativamente diferente a la de otros retrovirus.
Estructura del VIH
Las partículas del virus VIH tienen un diámetro de aproximadamente 100 nanómetros y su parte más interna consiste en un núcleo cónico que contiene dos genomas de ARN monocatenario de sentido positivo, las enzimas transcriptasa inversa, integrasa y proteasa, así como otras proteínas menores y una proteína central principal. El genoma del VIH tiene una longitud de 9749 nucleótidos y tiene una estructura de capuchón en el extremo 5’ y una cola de poli(A) en el extremo 3’.La estructura central viral consta de dos ARN monocatenarios de sentido positivo, no empalmados y unidos de forma no covalente, que suelen ser idénticos.
Una de las claves es por qué el VIH empaqueta dos ARN en lugar de uno solo, lo que tiene múltiples ventajas. En primer lugar, estos dos ARN facilitan la recombinación del VIH-1 durante la transcripción inversa, aumentando así la diversidad genética. Además, cuando la transcriptasa inversa encuentra una rotura en el ARN viral, la presencia de los dos ARN le permite cambiar entre plantillas, completando así la transcripción inversa sin pérdida de información genética.
Sin embargo, este genoma de ARN dimérico también puede desempeñar un papel estructural en la replicación viral. Los componentes de ARN encapsulados en el virus no sólo proporcionan diversidad, sino que también garantizan la consistencia e integridad del trabajo del virus.
Organización del genoma
El VIH tiene varios genes importantes que codifican proteínas estructurales comunes a todos los retrovirus y algunos genes no estructurales ("accesorios") que son exclusivos del VIH. El genoma del VIH contiene nueve genes que codifican quince proteínas virales, que se sintetizan como poliproteínas.
El genoma del VIH produce nueve productos genéticos diferentes a partir de un genoma de menos de 10 kb a través de un sistema de empalme de ARN diferencial.
Después de la síntesis, estas proteínas entran al interior de la partícula del virus. Entre ellos, el gen gag es responsable de la base física básica, mientras que el gen pol proporciona el mecanismo básico de la reproducción retroviral. La presencia de estos genes importantes permite al VIH entrar eficazmente en las células huésped y promover su propia replicación.
Elementos reguladores del VIHEl sistema regulador del VIH-1 es muy complejo e incluye algunos genes reguladores importantes, como Tat y Rev. Tat es altamente interdependiente con el proceso de transcripción inversa del VIH y su función principal es asegurar la síntesis eficiente del ARNm viral. Rev asegura la síntesis de las principales proteínas del VIH y es esencial para la replicación viral.
Estas proteínas reguladoras afectan significativamente el ciclo de vida del VIH al influir en la estructura del ARN y cambiar drásticamente el proceso de transcripción inversa.
De manera similar, las proteínas reguladoras auxiliares como Vpr, Vif y Nef también juegan un papel clave en la capacidad del virus para propagarse. La naturaleza multifuncional de estas proteínas accesorias permite al VIH adaptarse y sobrevivir en diferentes entornos y es parte de su capacidad de mutar continuamente.
Estructura secundaria del ARN
Se han identificado varios elementos estructurales secundarios conservados en el genoma del ARN del VIH que desempeñan un papel clave en el proceso de transcripción inversa, incluido el extremo 5' y múltiples estructuras secundarias como el elemento TAR y el elemento de respuesta Rev del VIH (RRE). Estas estructuras tienen un impacto profundo en el ciclo de vida del VIH.Se cree que la estructura secundaria del ARN del VIH desempeña un papel importante en la regulación de la replicación del VIH, ayudando al virus a atravesar las distintas etapas de su ciclo de vida de manera más eficiente.
Con los avances en biología estructural, los científicos están adquiriendo una comprensión más profunda del VIH, y esas tecnologías avanzadas han demostrado un gran potencial en el desarrollo de vacunas y métodos de tratamiento.
El mecanismo de replicación del VIH y cómo se adapta y muta seguirá siendo sin duda un tema candente para futuras investigaciones. A medida que se profundiza la investigación, la cuestión de si podremos encontrar una vacuna o un tratamiento duradero y eficaz sigue siendo motivo de reflexión.
