Estudio de los mecanismos moleculares de la replicación y patogénesis del virus del Zika - Pallarés, Horacio Martín (2023)
El virus del Zika (ZIKV) es un virus de ARN transmitido principalmente por mosquitos del género Aedes, como el Aedes aegypti. Este virus pertenece a la familia Flaviviridae, género Flavivirus, junto con otros patógenos relevantes para la salud como el dengue, la fiebre amarilla y el virus del Nilo Occidental. Aunque el ZIKV se descubrió en la década de 1940, no fue sino hasta el año 2015 cuando el mundo tomó conciencia de su importancia epidemiológica, debido a una epidemia que comenzó en Brasil y se extendió a numerosos países. El comienzo de esta tesis coincidió con la expansión del ZIKV en el continente americano, momento en el cual se desconocían aspectos fundamentales de la biología de este virus, de su forma de transmisión y, en especial, de su patogénesis. Por este motivo, se inició un estudio de la biología molecular del ZIKV que se transformó en esta tesis doctoral. Este trabajo de tesis abordó tres etapas sobre el estudio de los mecanismos moleculares que gobiernan la replicación y la patogénesis del ZIKV. En primer lugar, se desarrollaron herramientas genéticas inexistentes hasta el momento para manipular al genoma viral y estudiarlo a nivel molecular por técnicas de genética reversa. Así, se construyeron clones infecciosos del ZIKV a partir de aislamientos virales locales. En una segunda etapa, se identificaron elementos de ARN del genoma viral relevantes para la infección. Se llevó a cabo un análisis sistemático sobre las estructuras de ARN presentes en el extremo 3' no codificante (3’UTR) del genoma del ZIKV. Para esto, se construyó una biblioteca de virus recombinantes cuyo fenotipo de replicación fue caracterizado a partir de la infección sobre células humanas y de mosquitos. Así, se identificó el rol fundamental y cooperativo de dos estructuras de ARN en la producción de ARNs virales no codificantes, denominados ARNs subgenómicos de flavivirus (sfRNAs), previamente asociados a la evasión de la respuesta antiviral celular y la patogénesis en infecciones con otros flavivirus. Finalmente, en la tercera etapa, se revelaron los mecanismos moleculares mediante los cuales los sfRNAs modulan la infección del ZIKV. Al respecto, se demostró su capacidad para inhibir la respuesta antiviral innata en células humanas, especialmente afectando la producción y señalización del interferón (IFN) del tipo I. A nivel molecular, se encontró que los sfRNAs activan la quinasa PKR, la cual fosforila el factor eIF2α, inhibiendo la traducción global de ARN mensajeros. Aunque PKR es conocida como un gen antiviral, se demostró que, durante la infección con ZIKV, la activación de esta quinasa mediante sfRNAs es pro-viral. Mediante el uso de la técnica de Ribosome Profiling en células infectadas se descubrió que los sfRNAs modulan la respuesta antiviral inhibiendo la traducción del IFN y de otros genes antivirales. En conjunto, las herramientas genéticas y los hallazgos de esta tesis ofrecen información valiosa sobre los mecanismos moleculares subyacentes a la replicación y a la interacción del ZIKV con la célula hospedadora. Además, destacan un mecanismo evolutivo que llevó al ZIKV a generar moléculas de ARN especializadas para reprogramar un sistema antiviral dirigido por PKR en uno que, por el contrario, favorece la infección. Esperamos que el conocimiento generado contribuya al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas y preventivas contra las infecciones por el ZIKV.