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Virusoide

Los virusoides son ARN monocatenarios circulares que dependen de los virus para su replicación y encapsidación . [1] El genoma de los virusoides consta de varios cientos (200–400) nucleótidos y no codifica ninguna proteína .

Los virusoides son esencialmente viroides que han sido encapsulados por una proteína de recubrimiento de virus auxiliar . Por lo tanto, son similares a los viroides en su forma de replicación ( replicación de círculo rodante ) y en su falta de genes , pero se diferencian en que los viroides no poseen una cubierta proteica. Tanto los virusoides como los viroides codifican una ribozima cabeza de martillo .

Los virusoides, aunque se estudian en virología , son partículas subvirales en lugar de virus. Dado que dependen de virus auxiliares , se clasifican como satélites . Los virusoides se enumeran en la taxonomía virológica como Satélites/Ácidos nucleicos satélites/Subgrupo 3: ARN satélite circular (es). [2]

Definición

Dependiendo de si se utiliza una definición laxa o estricta, el término virusoide también puede incluir el virus de la hepatitis D (HDV). Al igual que los virusoides de las plantas, el HDV es circular, monocatenario y se apoya en un virus auxiliar ( virus de la hepatitis B ) para formar viriones; sin embargo, los viriones poseen un tamaño de genoma mucho mayor (~1700 nt) y codifican una proteína. [3] [4] Tampoco muestran similitud de secuencia con el grupo de los virusoides de las plantas.

Historia

El primer virusoide se descubrió en plantas de Nicotiana velutina infectadas con el virus del moteado aterciopelado del tabaco R2 (VTMOV). [5] [6] Estos ARN también se han denominado ARN similares a viroides que pueden infectar cultivos agrícolas de importancia comercial y son ARN monocatenarios no autorreplicantes. [7] La ​​replicación del ARN de los virusoides es similar a la de los viroides pero, a diferencia de estos, los virusoides requieren virus "auxiliares" específicos.

Replicación

La estructura circular de las moléculas de ARN virusoide es ideal para la replicación en círculo rodante, en la que se generan múltiples copias del genoma de manera eficiente a partir de un único evento de inicio de replicación. [8] Otra ventaja de los ARN circulares como intermediarios de replicación es que son inaccesibles y resistentes a las exonucleasas. Además, su alto contenido de GC y alto grado de autocomplementariedad los hacen muy estables frente a las endonucleasas . Los ARN circulares imponen restricciones al plegamiento del ARN por las cuales las estructuras secundarias que se favorecen para la replicación difieren de las asumidas durante la autoescisión mediada por ribozimas .

Los ARN satélite de las plantas y los virusoides dependen de sus respectivos virus auxiliares para la replicación, mientras que los virus auxiliares en sí dependen de las plantas para obtener algunos de los componentes necesarios para la replicación. [9] Por lo tanto, una interacción compleja que involucra a los tres actores principales, incluidos los satélites, los virus auxiliares y las plantas hospedantes, es esencial para la replicación de los satélites/virusoides.

Un ribozima de cabeza de martillo, no de un virusoide ( PDB : 2GOZ )

Se ha demostrado que la replicación de satLTSV ocurre a través del mecanismo de círculo rodante simétrico [10] , en el que satLTSV autoescinde las hebras (+) y (-). Se descubrió que tanto las hebras (+) como las (-) de satLTSV eran igualmente infecciosas. [11] Sin embargo, dado que solo la hebra (+) está empaquetada en las partículas de LTSV, se supone que la secuencia de origen de ensamblaje (OAS)/estructura secundaria está presente solo en la hebra (+).

Gellatly et al., 2011 demostraron que la molécula satLTSV completa posee importancia estructural y de secuencia, por lo que cualquier mutación (inserción/deleción) que cause una alteración en la estructura general en forma de bastón de la molécula virusoide es letal para su infectividad. [11] Los nucleótidos extraños introducidos en la molécula solo se tolerarán si preservan la estructura cruciforme general del satLTSV. Además, las secuencias extrañas introducidas se eliminan en generaciones sucesivas para finalmente reproducir el satLTSV de tipo salvaje.

Por lo tanto, en el ARN satLTSV, la secuencia completa parece ser esencial para la replicación. Esto contrasta con el ARN sat de TBSV o los ARN defectuosos que interfieren, [12] en los que solo una pequeña porción de sus respectivas secuencias/estructuras secundarias resultó ser suficiente para la replicación.

Papel de las estructuras de los ribosomas en la autoescisión y replicación de los virusoides

Los virusoides se parecen estructuralmente a los viroides, ya que poseen estructuras secundarias nativas que forman moléculas de doble cadena con forma de varilla con ramas terminales cortas. [13] [14] También contienen ribozimas de cabeza de martillo que están involucradas en la escisión autocatalítica de los multímeros de satRNA durante la replicación del círculo rodante. [1] Se propuso que la estructura de ribozima de cabeza de martillo de satLTSV se forma solo transitoriamente, similar a lo observado por Song y Miller (2004) con el ARN satRPV ( polerovirus enano amarillo de cereales serotipo RPV). [15] Esta estructura de cabeza de martillo contiene un tallo corto III que está estabilizado por solo dos nucleótidos apareados de bases. Esta conformación inestable sugiere que tiene lugar un modo de escisión de doble cabeza de martillo. Estas estructuras son similares a las informadas para CarSV y ribozimas de tritón, [16] [17] lo que implica una relación antigua entre estos ARN divergentes. La observación de Collins et al., 1998 de que el dímero del ARN satRYMV se autoescinde de manera más eficiente que el monómero es coherente con el modo de escisión de doble cabeza de martillo. La autoescisión del satRYMV en la hebra (+) y no en la hebra (-) implica que el satRYMV se replica a través de un modo asimétrico de replicación de círculo rodante, similar a otros satélites sobemovirales con la excepción de satLTSV. [18]

Origen evolutivo

Un intrón del grupo I ( PDB : 1grz )

Teniendo en cuenta propiedades como su diminuto tamaño, estructura circular y la presencia de ribozimas en forma de cabeza de martillo , los viroides pueden haber tenido un origen evolutivo antiguo distinto al de los virus. Asimismo, la falta de cualquier similitud de secuencia entre los ARN satélite y sus virus hospedadores, plantas hospedadoras e insectos vectores implica que estos ARN satélite han tenido un origen espontáneo. Alternativamente, los siRNA y microRNA generados durante las infecciones virales pueden haber sido amplificados por replicasas de virus auxiliares, por lo que estas moléculas se ensamblaron para formar ARN satélite.

Los virusoides y viroides se han comparado con intrones circulares debido a su similitud de tamaño. Se ha propuesto que los virusoides y viroides se originaron a partir de intrones. [19] [20] Se han realizado comparaciones entre la cadena (-) de viroides y la partícula de ribonucleoproteína nuclear pequeña U1 ( snRNP ), lo que implica que los viroides podrían ser intrones escapados. [19] [20 ] [21] [22] Dickson (1981) también observó tales homologías dentro de las cadenas (+) y (-) de viroides y virusoides. [23] En particular, los virusoides y viroides exhiben varias homologías estructurales y de secuencia con los intrones del grupo I, como el intrón autoempalmable de Tetrahymena thermophila .

Una filogenia basada en una alineación ajustada manualmente en 2001 sugiere que los virusoides pueden formar un clado propio como grupo hermano de Avsunviroidae , que también posee ribozimas de cabeza de martillo. Sin embargo, dicha alineación no está disponible, lo que hace que los resultados sean difíciles de reproducir . [24]

Los virusoides y otros ARN circulares son moléculas antiguas que se están explorando con renovado interés. [25] [26] Se ha demostrado que los ARN circulares poseen una serie de funciones, que van desde la modulación de la expresión genética, las interacciones con las proteínas de unión al ARN (RBP) que actúan como esponjas de microARN y se han relacionado con una serie de enfermedades humanas, incluido el envejecimiento y el cáncer. [27] [28]

Desarrollos

Abouhaidar et al., 2014 demostraron el único ejemplo de traducción de proteínas y actividad de ARN mensajero en el ARN satélite circular pequeño del virus moteado amarillo del arroz (scRYMV). [29] [30] Este grupo sugirió que el scRYMV se designara como un ARN satélite virusoide que podría servir como un sistema modelo tanto para la traducción como para la replicación.

La aplicación más prometedora de estos agentes subvirales es la de crear vectores específicos que puedan utilizarse para el desarrollo futuro de agentes de control biológico de enfermedades virales de plantas. El sistema de vectores podría aplicarse para la sobreexpresión y el silenciamiento de genes extraños. El único ejemplo de un vector de expresión extraño es el ARN satélite del virus del mosaico del bambú (satBaMV), [31] que posee un marco de lectura abierto que codifica una proteína P20 de 20 kDa. Se observó que cuando esta región ORF no esencial se reemplazó con un gen extraño, la expresión del gen extraño se mejoró o sobreexpresó. [31] En el caso del silenciamiento de genes, se pueden utilizar varios vectores basados ​​en ARN satélite para la inactivación específica de secuencia.  El virus satélite del mosaico del tabaco (STMV) fue el primer agente subviral que se desarrolló como un sistema de silenciamiento inducido por virus satélite (SVISS). [32]

Referencias

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