Un ADN viral incrustado en el genoma humano, que está allí desde las antiguas infecciones, sirve como antiviral y protege a las células humanas contra ciertos infecciones víricas actuales, según una investigación publicado en Science.
Estudios anteriores han demostrado que los fragmentos de ADN vírico antiguo -llamados retrovirus endógenos- presentes en los genomas de ratones, pollos, gatos y ovejas proporcionan inmunidad contra los virus modernos que se originan fuera del organismo al impedirles entrar en las células huésped.
Aunque el presente estudio se realizó con células humanas cultivadas en laboratorio, muestra que el efecto antiviral de los retrovirus endógenos probablemente también existe para los humanos.
La investigación es importante porque si se sigue investigando se podría descubrir un conjunto de proteínas antivirales naturales que conduzcan a tratamientos sin efectos secundarios autoinmunes. El trabajo revela la posibilidad de un sistema de defensa del genoma que no ha sido caracterizado, pero que podría ser bastante amplio.
“Los resultados muestran que en el genoma humano tenemos una reserva de proteínas que tienen el potencial de bloquear una amplia gama de virus”, dijo Cedric Feschotte, profesor de biología molecular y genética en el Colegio de Agricultura y Ciencias de la Vida.
Los retrovirus endógenos representan alrededor del 8% del genoma humano, es decir, al menos cuatro veces la cantidad de ADN que compone los genes que codifican las proteínas.
Los retrovirus introducen su ARN en una célula huésped, que se convierte en ADN y se integra en el genoma del huésped. A continuación, la célula sigue las instrucciones genéticas y fabrica más virus.
De este modo, el virus secuestra la maquinaria transcripcional de la célula para replicarse. Normalmente, los retrovirus infectan células que no pasan de una generación a otra, pero algunos infectan células germinales, como un óvulo o un espermatozoide, lo que abre la puerta a que el ADN retroviral pase de padres a hijos y acabe convirtiéndose en un elemento permanente del genoma del huésped.
Para que los retrovirus entren en una célula, una proteína de la envoltura vírica se une a un receptor en la superficie de la célula, como una llave en una cerradura. La envoltura también se conoce como proteína de espiga para ciertos virus, como el SARS-CoV-2.
En el estudio, Feschotte y sus colegas utilizaron la genómica computacional para escanear el genoma humano y catalogar todas las posibles secuencias de codificación de la proteína de la envoltura retroviral que pudieran haber conservado la actividad de unión al receptor.
A continuación, realizaron más pruebas para detectar cuáles de estos genes estaban activos, es decir, que expresaban productos génicos de la envoltura retroviral en determinados tipos de células humanas.
“Encontramos pruebas claras de expresión”, dijo Feschotte, “y muchos de ellos se expresan en el embrión temprano y en las células germinales, y un subconjunto se expresa en las células inmunitarias tras la infección”.
Una vez que los investigadores identificaron las proteínas antivirales de la envoltura que se expresan en diferentes contextos, se centraron en una de ellas, la Suppressyn, porque se sabía que se unía a un receptor llamado ASCT2, el punto de entrada celular para un grupo diverso de virus llamados retrovirus de tipo D. Suppressyn mostró un alto nivel de expresión en la placenta y en el desarrollo embrionario humano muy temprano.
A continuación, realizaron experimentos en células humanas similares a las de la placenta, ya que ésta es un objetivo habitual de los virus.
Las células se expusieron a un retrovirus de tipo D llamado RD114, que se sabe que infecta de forma natural a especies felinas, como el gato doméstico.
Mientras que otros tipos de células humanas que no expresan Suppressyn podían infectarse fácilmente, las células madre placentarias y embrionarias no se infectaron.
Cuando los investigadores eliminaron experimentalmente la Suppressyn de las células de la placenta, éstas se volvieron susceptibles a la infección por RD114; cuando se devolvió la Suppressyn a las células, éstas recuperaron la resistencia.
Además, los investigadores hicieron experimentos inversos, utilizando una línea celular de riñón embrionario normalmente susceptible a la RD114. Las células se volvieron resistentes cuando los investigadores introdujeron experimentalmente Suppressyn en estas células.
El estudio muestra cómo una proteína humana de origen retroviral bloquea un receptor celular que permite la entrada e infección viral por una amplia gama de retrovirus que circulan en muchas especies no humanas.
De este modo, según Feschotte, los antiguos retrovirus integrados en el genoma humano proporcionan un mecanismo de protección del embrión en desarrollo contra la infección por virus afines.
En el futuro se estudiará la actividad antiviral de otras proteínas derivadas de la envoltura codificadas en el genoma humano, concluyó Feschotte.
Referencia: John A. Frank, Manvendra Singh, Harrison B. Cullen, et al. «Evolution and antiviral activity of a human protein of retroviral origin». Science, 27 Oct 2022. DOI: 10.1126/science.abq7871