Investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), del Conicet, el Instituto Leloir y el Inta, lograron describir, por primera vez, la estructura de una proteína del virus que provoca el Mal de Río Cuarto en maíz.
El adelanto científico es un gran avance en la investigación de los mecanismos de la replicación viral y permitirá diseñar estrategias biotecnológicas contra la enfermedad viral más importante del maíz en la Argentina.
El Mal de Río Cuarto (MRC) genera grandes pérdidas económicas. Cuando infecta al cultivo en una etapa temprana puede provocar enanismo en la planta y malformación en hojas y espigas, entre otros síntomas.
Según se refirió desde la UNRC, la investigadora del Conicet y especialista en Virología y Biotecnología Vegetal, Mariana del Vas, junto a su equipo del Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular (en Hurlingham, Buenos Aires), investiga las bases moleculares, bioquímicas y celulares de la replicación viral. Hace más de 10 años estableció que el MRCV se multiplica en estructuras denominadas “viroplasmas” o fábricas virales que se forman de manera muy temprana, luego de la infección, y están constituidas principalmente por una proteína viral denominada P9-1.
Ahora, mediante la articulación con un grupo de especialistas del IIBBA especializados en el análisis de proteínas, y dirigidos por el biólogo estructural e investigador del CONICET, Lisandro Otero (integrante del Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud (INBIAS-CONICET) de la UNRC) se logró resolver la estructura tridimensional de P9-1.
“Este estudio básico de un patógeno de gran interés agropecuario nos permitirá contribuir al manejo de la enfermedad desde la biotecnología”, valoró Del Vas. La investigación fue publicada en la revista internacional mBio, editada por la Sociedad Estadounidense de Microbiología.
En los últimos cinco años, la investigación multidisciplinaria sumó el aporte de científicos y científicas de la Argentina, Uruguay, España y Bélgica. Con todo, lograron determinar, a escala molecular, la versatilidad estructural de la proteína P9-1 y avanzaron en el estudio de sus diferentes propiedades biológicas, necesarias para cumplir su rol durante el ciclo infectivo.
Qué descubrieron sobre el Mal de Río Cuarto
Describir la estructura de una proteína viral es un trabajo muy específico, que requiere el uso de equipamiento complejo.
Para la determinación de los secretos mejor guardados de la proteína P9-1, el científico Lisandro Otero puntualizó que emplearon “cristalografía de rayos X y microscopía electrónica en condiciones criogénicas (cryo-EM)”. Se trata de “las técnicas más relevantes a nivel mundial para la resolución estructural de proteínas a nivel atómico”.
Otero explicó: “Logramos determinar con alta precisión la posición que ocupan en el espacio los distintos átomos que conforman a la proteína, lo que hizo posible establecer su estructura tridimensional. De esa manera, pudimos demostrar que adopta dos estados conformacionales en forma de anillo, uno constituido por el arreglo de 10 copias de la proteína (decamérico) y otro por 12 copias (dodecamérico)”.
“Para la caracterización estructural de la proteína realizamos un enfoque integral, que requirió el uso de diversas técnicas e involucró la participación de diferentes grupos del país y del extranjero”, señaló Otero, quien trabaja desde hace años en la caracterización estructural de proteínas de interés biotecnológico y clínico.
El actual director del Laboratorio de Biología Estructural y Bioinformática del Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud (INBIAS-CONICET) de la Universidad Nacional de Río Cuarto es miembro del Centro de Rediseño e Ingeniería de Proteínas (CRIP) de la Universidad Nacional de San Martín y ex integrante del laboratorio de Microbiología e Inmunología que dirige Fernando Goldbaum en la Fundación Instituto Leloir (FIL). Recientemente recibió una beca internacional de la Fundación Alexander von Humboldt de Alemania para investigadores experimentados.
Trabajo en equipo para proteger al maíz
“Estos resultados contribuyen a la comprensión del mecanismo de replicación y empaquetamiento de un virus de gran importancia para el maíz en nuestro país y abren nuevas líneas de investigación para seguir profundizando en el tema”, agregó Del Vas. Y remarcó que por ser un virus que sólo está presente en Argentina, es un tema obligado para la ciencia local.
Gabriela Llauger, primera autora del trabajo publicado e integrante del IABIMO, explicó que la replicación del genoma del MRCV y el ensamblado de nuevas partículas virales ocurre en las ´fábricas virales´, formadas mayoritariamente por la proteína P9-1. “Este proceso es muy ordenado y requiere de energía en forma de ATP que es provista por la planta. En este punto, determinamos que, gracias a estos anillos de 10 y 12 copias, la proteína se une al ARN del genoma del virus y esta unión aumenta su capacidad para utilizar el ATP de la planta para la multiplicación viral”, trató de explicar.
Con todo, los expertos evaluaron que este hallazgo va a permitir, a largo plazo, diseñar estrategias antivirales basadas en, por ejemplo, el uso de nanoanticuerpos de llamas dirigidos a P9-1. Tales anticuerpos ya fueron desarrollados por su grupo, en colaboración con INCUINTA. La patente correspondiente ya fue solicitada en 2021, de manera conjunta, por el INTA, el CONICET y la Universidad Libre de Bruselas, en Bélgica.
Los investigadores ahora se proponen utilizar esos nanoanticuerpos para interferir con la estructura y/o función de las fábricas virales. “Vamos a mapear exactamente cuáles son los sitios de unión de algunos de estos nanoanticuerpos a la proteína P9-1″, contó Del Vas, y destacó la importancia del trabajo interinstitucional y las colaboraciones interdisciplinarias para llevar adelante los estudios de este tipo.
Además de los autores mencionados, participaron del trabajo Demián Monti, Victoria Alfonso y Sofía M. Arellano (INTA); Gabriela Sycz, Sebastián Klinke y Fernando Goldbaum, del IIBBA y de la FIL. Asimismo, fueron parte del proyecto: Roberto Melero, Rocío Arranz y José-María Carazo (Centro Nacional de Biotecnología, España); Cristián Huck-Iriart y María L. Cerutti (Universidad Nacional de San Martín); Evelyn Mikkelsen y Sergio B. Kaufman (Universidad de Buenos Aires); Ariel Tijman y Pablo D. Dans (Universidad de la República, Uruguay); y Yann G. J. Sterckx (Universidad de Antwerp, Bélgica).
