El virus Bacillus Φ29 (bacteriófago Φ29) es un bacteriófago de ADN bicatenario (dsDNA)con una cabeza icosaédrica alargada y una cola corta que pertenece al género Salasvirus , orden Caudovirales y familia Salasmaviridae . [2] [3] Están en el mismo orden que los fagos PZA, Φ15, BS32, B103, M2Y (M2), Nf y GA-1. [4] [5] Descubierto por primera vez en 1965, el fago Φ29 es el fago Bacillus más pequeño aislado hasta la fecha y se encuentra entre los fagos dsDNA más pequeños conocidos. [2] [3]
La estructura de Φ29 está compuesta por siete proteínas principales : la proteína terminal (p3), la proteína de la cabeza o cápside (p8), la proteína de la fibra de la cabeza o cápside (p8.5), la proteína del botón distal de la cola (p9), la proteína portal o conectora (p10), las proteínas del tubo de la cola o collar inferior (p11) y las proteínas de las fibras de la cola o apéndices (p12*). [6]
La principal diferencia entre la estructura de Φ29 y la de otros fagos es el uso de pRNA en su motor de empaquetamiento de ADN. [6]
Motor de empaquetado de ADN
El motor de empaquetamiento de ADN Φ29 empaqueta el genoma del fago en la procápside durante la replicación viral. [6] El motor de empaquetamiento Φ29 está compuesto estructuralmente por la procápside y las proteínas conectoras, que interactúan con el pRNA, la enzima de empaquetamiento (gp16) y el sustrato de empaquetamiento (ADN genómico-gp3). [6]
Debido a que el proceso de empaquetamiento del genoma requiere mucha energía , debe ser facilitado por un motor alimentado por ATP que convierta la energía química en energía mecánica a través de la hidrólisis de ATP . [6] [14] El motor de empaquetamiento Φ29 puede generar aproximadamente 57 piconewtons (pN) de fuerza , lo que lo convierte en uno de los biomotores más potentes estudiados hasta la fecha. [6]
pARN
El pRNA Φ29 es una molécula muy versátil que puede polimerizarse en dímeros , trímeros , tetrámeros , pentámeros y hexámeros . [15] Estudios tempranos como Anderson (1990) y Trottier (1998) plantearon la hipótesis de que el pRNA formaba hexámeros intermoleculares, pero estos estudios tenían una base exclusivamente genética en lugar de un enfoque basado en la microscopía . [16] [17] [18] En el año 2000, un estudio de Simpson et al. empleó microscopía crioelectrónica para determinar que, in vivo , solo un pentámero o un polímero más pequeño podía caber espacialmente en el virus. [18] Finalmente, se utilizó la cristalografía de reemplazo isomorfo simple con dispersión anómala (SIRAS) para determinar que la estructura in vivo es un anillo de tetrámero. [19] Este descubrimiento se alineó con lo que se sabía sobre la geometría estructural y la flexibilidad necesaria de la unión de tres vías del motor de empaquetamiento. [19]
Cuando el pRNA se encuentra en esta forma de anillo de tetrámero, funciona como parte del motor de empaquetamiento del ADN para transportar las moléculas de ADN a su ubicación de destino dentro de la cápsula prohead. [20] Específicamente, los dominios funcionales del pRNA se unen a la enzima de empaquetamiento gp16 y a la molécula conectora estructural para ayudar en la translocación del ADN a través del canal prohead. [6] Una vez que se completa el empaquetamiento del ADN, el pRNA se disocia y se degrada. [21]
Φ29 es uno de los muchos fagos con una ADN polimerasa que tiene una estructura y función diferentes en comparación con las ADN polimerasas estándar en otros organismos. [22] Φ29 forma un complejo de replicación que involucra la proteína p3 terminal, el nucleótido dAMP y su propia ADN polimerasa para sintetizar ADN en una dirección de 5' a 3' . Este proceso de replicación también emplea un mecanismo de deslizamiento hacia atrás hacia el extremo 3' del genoma que utiliza un motivo TTT repetido para mover el complejo de replicación hacia atrás sin alterar la secuencia de plantilla. [22] [23] Esto permite que el inicio de la replicación del ADN sea más preciso al hacer que el complejo de polimerasa verifique una secuencia específica antes de comenzar el proceso de elongación. [23] [24]
Uno de los principales desafíos del uso de nanopartículas derivadas de pRNA es la producción a gran escala , ya que la mayoría de las industrias actualmente no están equipadas para manejar la síntesis industrial de pRNA. [8] Esto se debe principalmente a que la nanotecnología de ARN sigue siendo un campo emergente que carece de aplicación industrial y optimización de la fabricación de ARN pequeños. [25]
Entrega de medicamentos
El sistema de empaquetamiento de ADN de Φ29, que utiliza pRNA, incorpora un motor para la administración de moléculas terapéuticas como ribozimas y aptámeros . [8] El pequeño tamaño de las nanopartículas derivadas de pRNA también ayuda a administrar medicamentos en espacios reducidos como los vasos sanguíneos . [8]
La principal dificultad en el uso de la administración de fármacos basada en aptámeros es la obtención de aptámeros únicos y otros multímeros para tratamientos específicos de enfermedades que potencialmente degradan los multímeros terapéuticos y las nanopartículas in vivo. [8] Las nanopartículas deben estabilizarse como mecanismos de administración para adaptarse a microambientes que pueden resultar en la pérdida de carga terapéutica. [26]
La unión de tres vías en el motor de empaquetamiento de ADN Φ29 puede ayudar a sensibilizar las células TNBC a la quimioterapia utilizando un mecanismo de administración de fármacos de ARNi para inhibir el crecimiento y el volumen de las TNBC. [9] Este tratamiento también se puede combinar con medicamentos contra el cáncer como la doxorrubicina para mejorar los efectos terapéuticos. [9]
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