«Los seres humanos están relacionados con virus»

Clemente Gilbert es un investigador en el laboratorio de Ecología y las interacciones biológicas (CNRS / Universidad de Poitiers). Con Cedric Feschotte, profesor de la Universidad de Texas en Arlington, que ha publicado recientemente un artículo enNature Reviews Genetics dedicado a los virus endógenos, estos virus cuyo genoma está integrado en todo o en parte del genoma de las especies de acogida (incluyendo especie humana) y abrir una ventana fascinante de la evolución del mundo viral.

Películas como  contagio alertas o los medios de comunicación como la que rodea a la gripe aviar o la gripe A. (H1N1) dar al público la misma imagen del virus patógeno y peligroso Sin embargo, la imagen que se hace en la ciencia, no es muy diferente de esta imagen?

De hecho entendemos el mundo de los virus y sus interacciones con el resto de la vida ha cambiado mucho en los últimos años. En primer lugar debemos darnos cuenta que la mala fama de los virus ha sido construido en torno a los efectos – aunque a veces devastadora – en los seres humanos causados ​​por una pequeña proporción de todos los virus en nuestro planeta. Menos de una docena son los responsables de las enfermedades virales más comunes en nuestra región, tales como resfriados, gripe, varicela, el sarampión. Si bien es natural que este pequeño número de virus es de particular preocupación, debemos saber que la inmensa mayoría de los virus no sólo no puede infectar a los humanos, pero juega un papel crucial en su «ecosistema» interno. El cuerpo de un hombre adulto sano es el hogar de más de tres billones de virus, la mayoría de los bacteriófagos que infectan a las bacterias en el tracto intestinal y las mucosas. El impacto de estos virus no se conoce completamente, pero usted puede apostar que ya desempeñan un papel importante en la regulación de la composición de las comunidades bacterianas que viven en simbiosis con los seres humanos.

Los virus no sólo son numerosos, pero ahora saben que tienen una diversidad genética muy alta …

Nuestro conocimiento de la diversidad genética y la ecología del virus han sido muy limitadas hasta mediados de la década de 2000, cuando las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN se han puesto en el mercado. Hoy en día, las máquinas de producir hasta 120 mil millones de pares de bases (el equivalente a 40 genomas humanos) en 24 horas a un costo de diez mil veces menor que el método utilizado en la década de 1990 primero en secuenciar el genoma humano . Genomas virales son entre tres mil y tres millones de veces más pequeño que el nuestro, te dejo calcular la cantidad de nuevos genomas virales que teóricamente puede ser secuenciados por año. Estos métodos son ahora rutinariamente utiliza para metagenomes secuencia llamados, es decir los genomas de todos los microorganismos presentes en algún momento en un ambiente dado, tal como un litro de agua mar, un kilogramo de suelo o incluso unos pocos gramos de heces humanas.

Un resultado importante de la metagenómica ha sido el de revelar la increíble diversidad genética de los virus. Un estudio ha demostrado por ejemplo que un kilo de sedimentos marinos procedentes de la costa de California podría contener hasta 1 millón de genotipos virales. Por otra parte, entre el 75 y el 90% de las secuencias producidas en todos los estudios de metagenómica virales publicados desde el año 2002 no tienen un equivalente en las bases de datos de genomas ya secuenciados.En otras palabras, estas secuencias corresponden a los genes que son diferentes a cualquier gen conocido previamente. El virus de la manera que forman una reserva casi infinita de los genes y algunos creen que este depósito ha sido y sigue siendo una importante fuente de novedad genética, sin la cual las formas de vida como las conocemos hoy en día (incluyendo nuestra propia especie) n «nunca habría existido.

El artículo que ha publicado recientemente se ocupa de los virus endógenos.¿Qué son?

Hablamos de los virus endógenos para describir los genomas o fragmentos de genomas virales integradas en el genoma de las especies de acogida y se transmite por herencia de generación en generación. Ahora sabemos que, desde el origen de los vertebrados existen alrededor de 500 millones de años, muchas inserciones de retrovirus se produjo en el genoma de los gametos (espermatozoides y óvulos) de las especies de acogida. Algunas de estas inserciones involucran genomas virales que no pueden seguir para reproducir o atenuado lo suficiente como para no afectar a la fertilidad de su anfitrión, que pudo haber sido transmitido por herencia a los descendientes de todas las especies en que fueron producidos originalmente. El resultado de este largo proceso de acumulación de secuencias de origen retroviral en el genoma de los vertebrados es algo sorprendente, incluso perturbador, ya que parece que más del 8% del genoma humano derivado de los retrovirus. En otras palabras, dado que los 3,5 millones de pares de bases que constituyen nuestro genoma, alrededor de 300 millones son de origen viral, podemos decir que estamos de alguna manera relacionado con los virus!

Los retrovirus se han mantenido durante casi cuarenta años, los virus sólo se conocen tienen la capacidad de ser endógeno. Y es que en los últimos tres años que nos dimos cuenta de que casi cualquier tipo de virus podría llegar a ser endógeno en casi cualquier organismo eucariota, aunque éstos los virus endógenos son mucho menos numerosos que los retrovirus endógenos. Sin embargo, su análisis ha revelado una gran cantidad de información sobre la co-evolución en la relación a largo plazo entre los virus y sus huéspedes.

Así como hay un paleoantropología, ahora hay un paléovirologie. Lo que esta ventana a la historia pasada de los virus pueden ser de utilidad?

Al igual que los paleontólogos que estudian los fósiles de primates y el medio ambiente en que vivían, los paléovirologues estudiar los fósiles moleculares de los virus para rastrear las ondas de las pasadas infecciones virales y cómo los organismos eran capaces de luchar estos repetidos ataques. Este conocimiento no sólo ayudan a llenar un vacío en nuestra comprensión de la evolución de los virus en el medio-largo plazo, sino que además constituyen un importante marco conceptual para el desarrollo de nuevas estrategias médicas para luchar contra ciertos virus. En cuanto avanzada términos de la comprensión de la evolución de los virus, se ha demostrado que tales virus endógenos pertenecientes a la familia Hepadnaviridae (que incluye la hepatitis B, foto-cons) había integrado en el genoma el antepasado de un grupo de gorriones que hay más de 19 millones de años. Este descubrimiento ha cambiado por completo nuestra manera de entender la evolución de esta familia de virus hasta el año 2010 porque se pensaba que el virus de la hepatitis B tenía … menos de 30.000 años. No se sabe si el virus de la hepatitis B sigue circulando hoy en paseriformes, pero este estudio muestra que es razonable para llevar a cabo las pruebas en varias especies de estas aves. De hecho, se podría identificar a un nuevo modelo animal fácil de criar y manejar para el estudio de los virus.

Por otra parte, varios estudios publicados por Sara Sawyer (Universidad de Texas en Austin) y Harmit Malik (Fred Hutchinson Cancer Research Center en Seattle) han intentado diseccionar las fuerzas evolutivas que rigen los genes del virus de la resistencia, particularmente en los primates. Sus resultados muestran que la secuencia de estos genes ha cambiado mucho más rápido que todos los otros genes codificados por el genoma humano y que esto refleja la rápida carrera de armamentos en el que los primates se cometen contra los virus para millones de años. En otras palabras, estos genes se han adaptado sin descanso para hacer frente a las estrategias siempre cambiantes por parte de ciertos virus para entrar en nuestras células y llevar a cabo su ciclo de replicación, a menudo en detrimento nuestro. Desde una perspectiva más aplicada, estos estudios se han caracterizado con precisión las interfaces de contacto, es decir, el campo de batalla molecular entre ciertos virus y algunas zonas de las proteínas antivirales humanos. Estos descubrimientos han dado pistas para el desarrollo de nuevos fármacos antivirales, algunos de los que son ahora objeto de una extensa investigación.

¿No podríamos considerar patógenos virales como el virus que han perdido sus carreras?

Puede ser una opción mejor que decir que estos virus se encuentran en una curva de aprendizaje … Pero esto es un cuadro interesante, porque muestra que la característica de un virus no es ser patógenas, o en constante conflicto con sus anfitriones. En cualquier caso parece apoyar la idea de que algunos resultados de análisis de la secuencia de virus endógenos. Por ejemplo Hepadnaviridae, el cálculo de la edad de estos virus hasta 2010 se basó en una tasa de mutación estimada a partir de comparaciones de secuencias de la hepatitis B patógeno extraída de hombres infectados. Como he dicho anteriormente, la edad obtenida por este método es mucho más bajo (30 000 años) a la edad obtenida por las dataciones de la hepatitis B endógena se encuentra en paseriformes (19 millones de años).Además, la tasa de mutación calculada sobre Hepadnaviridae 19 millones de años es mil veces más lenta que la de los virus que circulan actualmente en las poblaciones humanas. A pesar de varios problemas metodológicos potenciales se han propuesto para explicar esta diferencia, no parecen suficientes para explicar tal discrepancia de los tres órdenes de magnitud.

Con Cedric Feschotte, se propuso en 2010 que esta diferencia podría reflejar una realidad biológica. La hipótesis es que el virus de la hepatitis B actual se encuentra en los seres humanos son patógenos, ya que circulan en el país por un tiempo relativamente corto. Ellos serían «inadecuados», incapaz de sostenerse a sí mismo sin causar demasiado daño. El sistema inmunológico humano, también inadecuada para el virus es incapaz de tolerar, lo que provoca una carrera de armamentos evolutiva de conflictos. La respuesta inmune del hombre empuja el virus para replicar, mutar y evolucionar muy rápidamente, por lo tanto, la tasa muy rápida de secuencias de sustitución obtenidos a partir de los patógenos presentes.Proponemos que este tipo de situaciones fuera de balance no refleja la Hepadnaviridae a largo plazo y que la mayor parte del tiempo desde 19 millones de años, estos virus han evolucionado en paz con su anfitrión, sin inducir a la patología y la siendo bien tolerado por el sistema inmune. De manera más general, este estudio de caso nos llevó a creer que nuestro conocimiento de la dinámica evolutiva de los virus son probablemente sesgada, porque hasta ahora hemos estudiado la mayoría de los virus patógenos.

Llevamos en el ADN de genomas de virus que hicimos fue rentable o no?

La integración de los genomas virales en los cromosomas de su huésped, por supuesto, no sin riesgo para el anfitrión. Esto puede conducir a completar la inactivación de un gen, reducción, o aumentar su actividad. Estos tres tipos de efectos que puedan causar una disfunción significativa del tejido afectado puede conducir al desarrollo del cáncer. En los gatos domésticos, por ejemplo, varios estudios han demostrado que la inserción de tipo B, virus de la leucemia felina en o alrededor de seis genes podría conducir al desarrollo de linfoma, la leucemia o la anemia. Los retrovirus insertan en nuestro genoma durante millones de años y las personas inactivas por completo también son capaces de causar problemas de forma más indirecta, al provocar reordenamientos cromosómicos que causan diversas enfermedades. Por ejemplo, la recombinación entre dos copias de un retrovirus endógeno humano llamado HERV15 localizado en el cromosoma Y puede causar la desaparición de una región genómica largo de 800.000 pares de bases.Esta supresión provoca la pérdida de un gen llamado «factor de azoospermia 1» y los hombres portadores de esta reorganización son estériles.

Todavía podemos pensar que los problemas, en realidad muy poco frecuentes, causadas por los virus endógenos son un precio a pagar escasa en comparación con las enormes ganancias que estas secuencias evolutivas han hecho a sus huéspedes durante millones de años. La gran cantidad de ADN añadido el genoma humano por la integración de los retrovirus endógenos ha proporcionado un terreno muy fértil para la materia prima, reciclados varias veces a estas alturas de llenado de secuencias de las capitales de las funciones celulares. Tomemos por ejemplo el caso de dos genes humanos llamados sincitina 1 y 2, que están implicadas en la formación de la placenta. Se derivan de un gen retroviral que codifica una proteína que normalmente permite que el virus se fusione con la membrana de las células huésped y penetrar en el interior del compartimiento de la celda. Los syncytines han conservado su capacidad de fusogénica original, pero ahora participan en la fusión de células de la placenta para formar una capa que permite el intercambio de nutrientes entre la madre y el feto. El equipo de Thierry Heidmann (Instituto Gustave Roussy en Villejuif) demostró que estos dos genes humanos derivados de dos retrovirus endógenos diferentes integradas en el genoma de los primates hay cerca de 40 millones de años. Es muy intrigante y fascinante darse cuenta de que el nido en el que todo bañado en los primeros nueve meses de nuestras vidas sin duda no habría sido tan agradable si el virus no existe … Este ejemplo y otros muestran que sería simplista considerar que los virus como parásitos peligrosos e innecesarios.

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