Divulgación Científica IBMC

El virus del Dengue es el causante de las mayores tasas de mortalidad y morbilidad en humanos en todo el mundo. La transmisión se realiza utilizando como vectores mosquitos del género Aedes, por lo cual afecta principalmente a regiones tropicales y sub-tropicales. Henrique Nemesio de Castro, bajo la dirección de José Villalaín, quien dirige el grupo Virus con envuelta. Biomembranas, proteínas y diseño de nuevos antivirales, ha trabajado para caracterizar a fondo regiones de las proteínas del virus que permitan diseñar en el futuro estrategias terapéuticas que palien este grave problema sanitario. A continuación compartimos el vídeo con la presentación de la memoria de tesis y un resumen en castellano que Henrique nos ha facilitado, a pesar de que tanto la memoria, la exposición y la defensa se realizaron en inglés.

Biophysical characterization of membrane-active regions of structural and non-structural proteins from Dengue Virus

El virus del Dengue, perteneciente a la familia Flaviviridae, es el arbovirus (transmitido por un artrópodo, en este caso mosquitos del género Aedes) causante de las mayores tasas de mortalidad y morbilidad en todo el mundo, con aproximadamente 400 millones de infecciones estimadas anualmente en los trópicos y sub-trópicos. La infección por este virus se caracteriza por cuatro cuadros clínicos distintos, con creciente grado de severidad: infección sin síntomas, fiebre del Dengue (DF en inglés), fiebre hemorrágica del Dengue (DHF en inglés) y síndrome de choque del Dengue (DSS en inglés).

A pesar de su alta prevalencia, en la actualidad no existen ni vacunas ni fármacos antivirales para contrarrestar esta enfermedad, siendo el control de las poblaciones de vectores la única medida utilizada a gran escala. Este virus se compone de una nucleocápsida, formada por múltiples copias de la proteína C asociada al genoma vírico, envuelta por una capa lipídica derivada del huésped. Su genoma codifica una única poli proteína que, tras su procesamiento por proteasas virales y del huésped, da lugar a tres proteínas estructurales C, prM y E y siete proteínas no-estructurales NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B, NS5.  Los procesos de replicación del genoma vírico y ensamblaje de las partículas virales ocurren en membranas. Tanto en procesos de entrada y salida del virus como en los pasos de replicación y ensamblaje, todas las proteínas del virus necesitan y utilizan membranas lipídicas para ejecutar sus funciones. No se conocen los mecanismos de interacción entre proteínas y membranas y aún menos las proteínas implicadas o las regiones membrano-activas de estas proteínas.  Como tal, utilizando técnicas biofísicas como pueden ser espectroscopia infrarroja o de fluorescencia, nos propusimos definir las regiones membrano-activas de las proteínas de este virus, tanto las estructurales (C, prM y E) como las no-estructurales de cuyas funciones se sabe muy poco.

Se sabe que la proteína C es responsable de la encapsidación específica del genoma y que se acumula en vesículas lipídicas derivadas del retículo endoplásmico. En esta proteína hemos identificado dos regiones membrano-activas. La proteína E es una proteína de fusión de clase II. Encontramos cinco regiones membrano-activas en esta proteína. Estos resultados definen las regiones de estas proteínas que interaccionan con membranas y demuestran la importancia de las mismas en las interacciones en las cuales la proteína nativa tiene un papel activo. Pudimos comprobar que un péptido procedente de la proteína C, DENV2_C6, localizado en una región altamente hidrofóbica del dímero de aquella proteína, el cual es necesario en los procesos de maduración vírica, unión a vesículas lipídicas y ensamblaje viral induce efectos significativos en membranas modelo.

Las proteínas NS4A y NS4B son proteínas altamente hidrofóbicas involucradas en diversas funciones en el ciclo viral. Pudimos definir dos regiones capaces de afectar a la estructura e integridad de membranas lipídicas en la proteína NS4A y cuatro en la proteína NS4B. De estos resultados se puede concluir, al igual que en las anteriores, que estas proteínas participan activamente en la modulación y reorganización de membranas así como en la interacción con otras proteínas. A parte su función de prevención de una fusión prematura, protegiendo al péptido de fusión, la proteína prM parece jugar un papel en el transporte intracelular y en la regulación de apoptosis. Pudimos definir al menos tres regiones de interacción con membranas en prM. Estos resultados parecen confirmar la interacción de esta proteína con membranas y definen las regiones involucradas en esa función.

La proteína NS2A es la proteína menos estudiada y caracterizada de todas las proteínas de este virus pero hasta el momento se postula que juega un papel muy importante en todo el ciclo. Definimos dos regiones de interacción con membranas en esta proteína, y elegimos una de ellas para un estudio más detallado. Pudimos comprobar que su efecto en membranas es dependiente tanto de la composición lipídica como de la fuerza iónica de su entorno. Su efecto selectivo nos permite sugerir que esta región podría adoptar diferentes conformaciones en membranas y así afectar a la conformación y función de la proteína nativa.