El solapamiento de genes: Una espada de doble filo en la evolución de los virus de ARN

La rápida evolución de los virus ARN se debe en parte a su capacidad para crear genes solapantes. Investigaciones dirigidas desde el CBGP demuestran un coste asociado en su capacidad adaptativa, con posibles implicaciones en el diseño de antivirales.

Los virus de ARN forman parte de nuestra vida diaria. Son agentes causales de algunas de las enfermedades mas comunes en humanos (gripe, sarampión,…), e infectan frecuentemente cultivos importantes como el tomate o el pimiento. Además, son el origen de devastadoras epidemias en humanos, por ejemplo el SIDA, y en plantas, como la causada por el virus del mosaico del pepino dulce en los cultivos de tomate de toda Europa durante los últimos 20 años. Dos de las características mas importantes de los virus de ARN son su rápida velocidad de evolución y el pequeño tamaño de su genoma, incluso en comparación con otros virus. La combinación de estos dos factores hace que los virus de ARN tengan una gran capacidad de adaptación, ya que les permite generar nuevas mutaciones y grandes tamaños poblaciones en un corto periodo de tiempo, aumentando así su capacidad para superar las estrategias de control antivirales. Pero, ¿cómo pueden los virus generar esta gran variabilidad genética y mantener constante el tamaño de su genoma al mismo tiempo? El mecanismo mejor documentado se conoce como “solapamiento de genes”, que es la habilidad para codificar más de una proteína en el mismo espacio genómico. Aunque el solapamiento de genes supone una clara ventaja adaptativa para los virus de ARN, se ha propuesto que tiene también un coste: genera hipersensibilidad frente a mutaciones deletéreas ya que estas afectan a mas de un gen a la vez. Como consecuencia, esto reduce la velocidad de evolución de los virus de ARN. Sin embargo, hasta la fecha el efecto del solapamiento de genes en la velocidad de evolución de los virus de ARN, y por tanto en su capacidad adaptativa, no ha sido explorado en profundidad.

Un grupo dirigido por investigadores del CBGP ha realizado un análisis exhaustivo del efecto del solapamiento de genes en la velocidad de evolución de los virus de ARN usando métodos de genómica comparativa. Israel Pagán y sus colaboradores han recogido secuencias de 117 parejas de genes solapantes distribuidos en 19 familias, 30 géneros y 55 especies de virus de ARN. Con estos datos analizaron la variación entre regiones solapantes y no solapantes de la velocidad de evolución, las presiones de selección, la distribución de estructuras secundarias de ARN y de motivos funcionales conservados de proteínas. Los resultados de este trabajo muestran que el solapamiento de genes causa una reducción de la velocidad de evolución de los virus de ARN mediante una disminución de la frecuencia de mutaciones sinónimas (aquellas que no alteran la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada). Este efecto se correlaciona exponencialmente con la longitud del fragmento solapante, y es modulado por la presencia de motivos funcionales conservados de proteínas en las regiones no solapantes.

Por tanto, este trabajo aporta nueva información acerca del papel del solapamiento de genes como modulador de la velocidad de evolución de los virus de ARN. Además, la menor velocidad de evolución, y por tanto la reducida capacidad de adaptación, de los genes solapantes abre la puerta a su uso como diana para generar estrategias de terapia antiviral mas duraderas.

"The effect of gene overlapping on the rate of RNA virus evolution"