Microbiología

Algunos virus tienen un misterioso genoma «Z».

El diseño de la vida en nuestro planeta suele estar compuesto por un alfabeto genético de cuatro letras que se refieren a compuestos químicos conocidos como nucleótidos: guanina (G), citosina (C), timina (T) y adenina (A). No obstante, algunos virus invasores de bacterias llevan en su ADN una letra diferente, la Z, que puede ayudarles a sobrevivir, informa Live Science.

En tres artículos publicados en la revista Science, se describe cómo esta extraña letra química se introduce en el ADN viral. Los investigadores han concluido que el ‘genoma Z’ está mucho más extendido de lo que se pensaba entre los virus bacteriófagos y que podría haber evolucionado para ayudar a los patógenos a sobrevivir a las duras y calurosas condiciones de los primeros días del planeta. 

En 1977, un grupo de científicos soviéticos demostraron que un virus llamado S 2L que infecta a las cianobacterias no tenía adenina en su genoma. En cambio, usaba un nucleótido conocido como diaminopurina o 2-aminoadenina, abreviado como Z, que forma tres enlaces de hidrógeno, en lugar de los dos que produce la adenina (A), cuando se combina con timina (T).

Normalmente, el alfabeto genético que conforma en la mayoría de los organismos del planeta es ATCG, pero en este virus llamado S-2L es ZTCG.

Pero se sabía poco acerca de cómo la sustitución de esta letra podía afectar al virus. A finales de la década de 1980, los investigadores descubrieron que el nucleótido Z le daba al virus algunos beneficios: era más estable a temperaturas más altas y podía resistir a ciertas proteínas de bacterias que normalmente destruirían el ADN viral.

Ahora, en un trío de estudios separados, los investigadores han utilizado diversas técnicas genómicas para identificar una parte de la vía que conduce al ‘genoma Z’ en los virus bacteriófagos.

En el primer y segundo de los estudios publicados, los investigadores encontraron dos proteínas principales conocidas como PurZ y PurB que están implicadas en la fabricación del nucleótido Z. Una vez que el cianófago inyecta su ADN en la bacteria para replicarse, se producen una serie de transformaciones y esas dos proteínas fabrican una molécula precursora Z que luego convierten en el nucleótido Z. 

Un grupo independiente dirigido por Huimin Zhao, de la Universidad de Illinois (EE.UU), corroboró estos hallazgos en el tercero de los estudios publicados. El equipo identificó la enzima responsable de ensamblar nuevas moléculas de ADN a partir de la molécula de ADN madre: un ADN polimerasa conocida como DpoZ. También descubrieron que esta enzima excluye específicamente el nucleótido A y añade siempre el Z en su lugar.

Zhao y sus colegas están estudiando cómo aprovechar esta insólita situación de la voluntad de los bacteriófagos para aplicaciones como el tratamiento de infecciones bacterianas. También podría utilizarse para mejorar la longevidad y la capacidad de orientación de las cadenas de ADN utilizadas en la terapia génica. Además, los investigadores podrían estudiar lo que ocurriría si incorporaran el ‘genoma Z’ a las células para mejorar su funcionamiento.

No se sabe si el ‘genoma Z’ también puede constituir cadenas de ARN relativas al ADN ni tampoco está claro si puede incorporarse a los genes del huésped bacteriano. Lo que está claro a partir de estos estudios es que el ‘genoma Z’ está más extendido de lo que se pensaba y tiene una rica historia evolutiva que probablemente será objeto de más estudios.

Mayor información:

  1. Doña Sleiman, Pierre Simón García, Marion Lagune, et al. «A third purine biosynthetic pathway encoded by aminoadenine-based viral DNA genomes». Science. Published: 30 April 2021.

  2. Valerie Pezo, Faten Jaziri, Pierre-Yves Bourguignon, et al. «Noncanonical DNA polymerization by aminoadenine-based siphoviruses». Science. Published: 30 April 2021.

  3. Yan Zhou, Xuexia Xu, Yifeng Wei, et al. «A widespread pathway for substitution of adenine by diaminopurine in phage genomes». Science. Published: 30 April 2021

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