El Mal de Río Cuarto (MRC) es la enfermedad viral más importante del maíz en la Argentina y genera grandes pérdidas económicas, ya que cuando infecta al cultivo en una etapa temprana puede provocar enanismo en la planta y malformación en hojas y espigas, entre otros síntomas. Por esto, un equipo de investigación integrado principalmente por especialistas del CONICET en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-Fundación Instituto Leloir) y en el INTA, estudió la estructura y función de una proteína del virus que causa la enfermedad (MRCV, por sus siglas en inglés) con el objetivo de diseñar –a futuro– estrategias biotecnológicas antivirales. La investigación fue publicada en la revista internacional mBio, editada por la Sociedad Estadounidense de Microbiología.

Junto a su equipo de trabajo del Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular (IABIMO, CONICET-INTA), en Hurlingham, Provincia de Buenos Aires, la especialista en virología y biotecnología vegetal e investigadora del CONICET Mariana del Vas busca entender las bases moleculares, bioquímicas y celulares de la replicación viral. Así, hace más de 10 años estableció que el MRCV se multiplica en estructuras denominadas “viroplasmas” o fábricas virales que se forman de manera muy temprana, luego de la infección, y están constituidas principalmente por una proteína viral denominada P9-1.

Ahora, mediante la articulación con un grupo de especialistas del IIBBA especializados en el análisis de proteínas, y dirigidos por el biólogo estructural e investigador del CONICET Lisandro Otero, se logró resolver la estructura tridimensional de P9-1.

“Este estudio básico de un patógeno de gran interés agropecuario nos permitirá contribuir al manejo de la enfermedad desde la biotecnología”, afirmó Del Vas.

Luego de un trabajo multidisciplinario de más de cinco años, que sumó el aporte de otros equipos de la Argentina, Uruguay, España y Bélgica, los científicos y las científicas determinaron a escala molecular la versatilidad estructural de la proteína P9-1 y avanzaron en el estudio de sus diferentes propiedades biológicas, necesarias para cumplir su rol durante el ciclo infectivo.

“Logramos determinar con alta precisión la posición que ocupan en el espacio los distintos átomos que conforman a la proteína, lo que hizo posible establecer su estructura tridimensional. De esa manera, pudimos demostrar que adopta dos estados conformacionales en forma de anillo, uno constituido por el arreglo de 10 copias de la proteína (decamérico) y otro por 12 copias (dodecamérico)”, expresó Otero, actual director del Laboratorio de Biología Estructural y Bioinformática del Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud (INBIAS-CONICET) de la Universidad Nacional de Río Cuarto, miembro del Centro de Rediseño e Ingeniería de Proteínas (CRIP) de la Universidad Nacional de San Martín y ex integrante del laboratorio de Microbiología e Inmunología que dirige Fernando Goldbaum en la Fundación Instituto Leloir (FIL).

Gabriela Llauger, primera autora del trabajo publicado e integrante del IABIMO, explicó que la replicación del genoma del MRCV y el ensamblado de nuevas partículas virales ocurre en las fábricas virales, formadas mayoritariamente por la proteína P9-1. Este proceso es muy ordenado y requiere de energía en forma de ATP que es provista por la planta. “En este punto, determinamos que, gracias a estos anillos de 10 y 12 copias, la proteína se une al ARN del genoma del virus y esta unión aumenta su capacidad para utilizar el ATP de la planta para la multiplicación viral”, explicó.

“Estos resultados contribuyen a la comprensión del mecanismo de replicación y empaquetamiento de un virus de gran importancia para el maíz en nuestro país y abren nuevas líneas de investigación para seguir profundizando en el tema”, aseguró por su parte Del Vas. Y agregó: “Por ser un virus que está presente solo en Argentina, necesitamos estudiarlo para poder diseñar estrategias de manejo de la enfermedad”.

Esfuerzo en equipo

Describir la estructura de una proteína viral es un trabajo muy específico, que requiere el uso de equipamiento complejo.

“Para la caracterización estructural de la proteína realizamos un enfoque integral, que requirió el uso de diversas técnicas e involucró la participación de diferentes grupos del país y del extranjero”, señaló Otero, que trabaja desde hace años en la caracterización estructural de proteínas de interés biotecnológico y clínico, y quien recientemente recibió una beca internacional de la Fundación Alexander von Humboldt de Alemania para investigadores experimentados.

Para la determinación de los secretos mejor guardados de la proteína P9-1, el científico puntualizó que se emplearon cristalografía de rayos X y microscopía electrónica en condiciones criogénicas (cryo-EM), “las técnicas más relevantes a nivel mundial para la resolución estructural de proteínas a nivel atómico”, dijo.

De acuerdo a Del Vas, este hallazgo va a permitir, a largo plazo, diseñar estrategias antivirales basadas en, por ejemplo, el uso de nanoanticuerpos de llamas dirigidos a P9-1. Estos anticuerpos fueron previamente desarrollados por su grupo en colaboración con INCUINTA y su patente fue solicitada en 2021 de manera conjunta entre el INTA, el CONICET y la Universidad Libre de Bruselas, en Bélgica.

Los investigadores ahora se proponen utilizar esos nanoanticuerpos para interferir con la estructura y/o función de las fábricas virales. “Vamos a mapear exactamente cuáles son los sitios de unión de algunos de estos nanoanticuerpos a la proteína P9-1”, ejemplificó Del Vas, y destacó la importancia del trabajo interinstitucional y las colaboraciones interdisciplinarias para llevar adelante los estudios de este tipo.

Además de los autores arriba mencionados, participaron del trabajo  Demián Monti, Victoria Alfonso y Sofía M. Arellano (INTA); Gabriela Sycz, Sebastián Klinke y Fernando Goldbaum, del IIBBA y de la FIL; Roberto Melero, Rocío Arranz y José-María Carazo (Centro Nacional de Biotecnología, España); Cristián Huck-Iriart y María L. Cerutti (Universidad Nacional de San Martín); Evelyn Mikkelsen y Sergio B. Kaufman (Universidad de Buenos Aires); Ariel Tijman y Pablo D. Dans (Universidad de la República, Uruguay); y Yann G. J. Sterckx (Universidad de  Antwerp, Bélgica).

Referencia bibliográfica: Llauger, G., Melero, R., Monti, D., Sycz, G., Huck-Iriart, C., Cerutti, M. L., … & Otero, L. H. (2023). A fijivirus major viroplasm protein shows RNA-stimulated ATPase activity by adopting pentameric and hexameric assemblies of dimers. Mbio, 14(2), e00023-23. https://doi.org/10.1128/mbio.00023-23