Genes saltarines que se pasean dentro de un virus, que infecta a un virus gigante, que infecta una ameba, que infecta el ojo de una mujer

A principios de año, una francesa de 17 años llegó a su oftalmólogo con dolor y enrojecimiento del ojo izquierdo.  Había estado usando agua del grifo para diluir la solución limpiadora de sus lentillas, e incluso sabiendo que debían ser reemplazadas mensualmente, las usaba desde hace tres. Como resultado, el fluido de las lentillas había sido contaminado con tres especies de microorganismos, una de ellas la ameba Acanthamoeba polyphaga que pudo causar la inflamación en los ojos.

El misterio del ojo inflamado se descubrió, pero cuando Bernard La Scola y Christelle Desnues miraron dentro de la ameba, encontraron más sorpresas.


Llevaba dos especies de bacteria y un virus gigante que nadie había visto antes al que llamaron virus Lentille. En su interior, encontraron un virófago, es decir, un virus que infecta otros virus, al que llamaron Sputnik 2. Y tanto el virus Lentille como Sputnik 2 tenían parásitos genéticos más pequeños: pequeñas hebras de ADN que pueden saltar entre los genomas de los virus y acomodarse dentro del virófago. Lo llamaron transpoviriones (en realidad, al ser un descubrimiento reciente, aún no hay una traducción exacta al español. Viene de transposón y virión)

Así que los pobres ojos de la paciente francesa llevaban un mundo entero de parásitos, unos dentro de otros como las matrioscas. El transpovirión estaba escondido dentro del virófago, que infectó al virus gigante, que infectó a la ameba que infectó los ojos de la joven.

Rebelión de los virófagos

El mismo equipo descubrió el primer virófago (Sputnik) en el 2008  en circunstancias similares. En agua sucia de una torre de refrigeración parisina, aislaron una ameba que contenía un virus gigante (mamavirus) que había sido infectado por Sputnik (llamado por el ruso "compañero de viaje"). Mamavirus, que es tan grande como algunas bacterias, crea grandes fábricas de virus dentro de la ameba, donde se auto-replica. Sputnik se apropia de esas fábricas para auto-replicarse a costa del mamavirus. Fue un descubrimiento revolucionario, probando que los virus pueden "enfermar". De la misma manera que infectan células, los virófagos pueden infectarlos a ellos.

El mundo de los virófagos sigue creciendo. El año pasado, Matthias Fischer y Curtis Suttle descubrieron el segundo (Mavirus) dentro de otro virus gigante llamado CroV. Semanas después, Sheree Yau anunció un tercer virófago (OLV) infectando a virus gigante del lago Orgánico de la Antártida. Yau también investigó las bases de datos genéticas buscando secuencias que se parecieran a OLV, y descubrió coincidencias de las islas Galápagos, Panamá, los EEUU y en alguna parte de la Antártida. Un mundo entero de virófagos esperando a ser descubiertos.

Con Sputnik 2, La Scola y Desnues han descubierto el cuarto virófago. Lo más importante, han encontrado en su interior ADN del virus huésped Lentille. Esto prueba que al igual que otros virus como el VIH y el herpes pueden insertar su ADN en el genoma animal, Sputnik puede insertar su ADN en los genomas virales. Esto puede explicar por que virus gigantes lejanamente relacionados pueden tener genes similares. Uniendo y desuniendo el ADN bacteriano a su genoma, los virófagos pueden actuar como vehículos para transferir genes de un virus a otro.

Transpoviriones

Después, el equipo recorrió el ADN que habían recuperado del virus Lentille por fragmentos que no pertenecían ni al virus Lentille y al Sputnik 2. Es un proceso que el líder del equipo Didier Raoult describe como "buscar entre la basura". Dice "Si quieres algo realmente raro, tienes que buscar donde no miraste la primera vez." Y tenía razón.

El equipo descubrió que un fragmento de ADN "vivía" dentro del virus Lentille y superaba su propio genoma unas 3 a 14 veces. Este fragmento puede existir independientemente en el interior del virus, o insertarse en el genoma de Lentille. Se parece a un transposón, es decir, un "gen saltarín" que puede moverse de forma independiente a diferentes partes del genoma, y diferente a otros tipos de ADN móvil que se han encontrado dentro de virus gigantes. Raoult lo llamó transpovirión.

Al igual que el descubrimiento del Sputnik mostró el nunca visto mundo de los virófagos, el nuevo estudio de Raoult nos dice que los virus contienen muchos transpoviriones esperando a ser descubiertos. "Muy pocas personas trabajan con virus gigantes y se pueden descuidar (los transpoviriones), ya que son inesperados". dice Raoult. Su equipo ya ha descubierto alguno en los genomas de otros tres virus gigantes.

Aún no está claro de donde vienen los transpoviriones, o exactamente cómo se copian a sí mismos, pero conocemos unas pocas piezas tentadoras sobre su biología. Dependen de virus gigantes para replicarse, y son increíblemente buenos reproduciéndose. Cuando el virus Lentille infecta a la ameba, el transpovirión salta a la cabeza de la cola de copiado. "Se produce como loco," dice Raoult, en un grado mucho mayor que el virófago o el virus.

Pueden meterse dentro del Sputnik 2, y Raoult cree que puede usar los virófagos como vehículos para ir de un virus gigante a otro. Parece que son una mezcla de genes de muchas fuentes. Todos contienen de seis a ocho genes. Algunos se parecen a los genes de virus gigantes, uno o dos son extremadamente similares a los genes de virófagos, y uno parece venir de una bacteria. El transpovirión es una quimera genética, que ha robado genes de varias fuentes.

Lo mismo se aplica a los propios virófagos. El pequeño genoma del Sputnik contiene genes que parecen venir de virus gigantes, bacterias o células más completas. Mavirus tiene genes que se parecen a los genes saltarines llamados "transposones disidentes", que se encuentran en muchas células completas, incluidas las nuestras. es posible que estas secuencias evolucionaran de los virófagos. Los virófagos se apropian de las fábricas reproductivas de los virus gigantes e impiden que se auto-repliquen. Añadiendo ADN virófago a sus propios genomas, las células primitivas pudieron haber domesticado con efectividad esas secuencias para defenderlas de virus gigantes.

Las células como las bacterias y aquellas que componen nuestros cuerpos, están plagadas de fragmentos móviles y víricos de ADN parasitario. Y ahora, sabemos que los propios virus tienen que enfrentarse a los mismso problemas en forma de virófagos y transpoviriones. Para Raoult, esto apoya la idea de que los virus gigantes podrían ser el cuarto dominio de la vida (una larga y complicada historia; ver Carl Zimmer y este excelente artículo de Nature para más información).

Raoult sospecha que en el futuro se encontrarán más virófagos, transpoviriones y clases completamente nuevas de ADN móvil. Suttle está de acuerdo. "El mundo natural viral acompasa la mayor diversidad genética y biológica de la Tierra," dice. "La exploración continuada desentrañará indudablemente muchos más secretos que cambiarán fundamentalmente nuestra comprensión de la evolución y diversidad de la vida en nuestro planeta."

¿Los virófagos pueden infectar a los humanos?

Hay otra vuelta de tuerca en la historia de los virófagos. En el 2010, una pareja francesa enfermó con fiebre, mareos y nauseas. Ambos nacieron en Laos y habían viajado allí para visitar a sus amigos y familia. Cinco días después de volver, comenzaron sus síntomas. Ambos tenían signos de infección por gusanos parásitos, que probablemente habían obtenido al comer pescado crudo en sus viajes. Sea cual sea la causa específica, el tratamiento anti-parasitario redujo su enfermedad.

Pero en su sangre, Raoult descubrió algo extraño: los anticuerpos que reconocían al virófago Sputnik.

Hasta el Sputnik 2, ningún virófago se había relacionado antes con los humanos. Incluso lo que es más confuso, Raoult no pudo encontrar virus que reconocieran virus gigantes. Es posible que la pareja estuviera expuesta a virófagos que viven en virus gigantes desconocidos que nuestras herramientas actuales no pueden detectar. Otra opción sería que estuvieran expuestos a virófagos libres encontrados en aguas contaminadas. El estudio del año pasado de Yau encontró restos de ADN virófago en muestras de un estuario de Nueva Jersey y en un lago panameño. ¿Podrían los virófagos infectar a los humanos? Raoult sospecha que es posible, pero aún tiene que verse.

Referencia: Desnues, La Scola, Yutin, Fournous, Robert, Azza, Jardot, Monteil, Campocasso, Koonin & Raoult. 2012. Provirophages and transpovirons as the diverse mobilome of giant viruses. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1208835109

Fuente: Not exactly rocket science