PRIONES Y VIROIDES

JOHN JAIRO CAÑAVERAL

ARNOLD MARIN YOIMAR ZAIN

ROLDOFO ATENCIO

VIROIDES• VIROIDES SON AGENTES INFECCIOSOS QUE, AL IGUAL QUE LOS VIRUS, TIENEN UN CICLO

EXTRACELULAR QUE SE CARACTERIZA POR LA INACTIVIDAD METABÓLICA Y UN CICLO INTRACELULAR EN EL QUE CAUSAN INFECCIÓN AL HUÉSPED SUSCEPTIBLE, PERO QUE A DIFERENCIA DE LOS VIRUS, LOS VIROIDES NO POSEEN PROTEÍNAS NI LÍPIDOS Y ESTÁN CONSTITUIDOS POR UNA CADENA CÍCLICA CORTA DE ARN, CIRCULAR O CON FORMA DE VARILLA, (QUE NO CODIFICA PROTEÍNAS) ES IMPORTANTE DECIR QUE TANTO SU FORMA INTRACELULAR COMO EXTRACELULAR SON LAS MISMAS (ARN DESNUDO), LOS MECANISMOS POR LOS CUALES ÉSTOS LOGRAN CAUSAR INFECCIÓN ESTÁN RELACIONADOS CON LA AUTOCATÁLISIS DE SU MATERIAL GENÉTICO.

CARACTERÍSTICAS

• LOS VIROIDE SON LOS AGENTES INFECCIOSOS DE MENOR COMPLEJIDAD GENÉTICA Y ESTRUCTURAL CONOCIDOS Y REPRESENTAN UNA FORMA EXTREMA DE PARASITISMO. ESTÁN CONSTITUIDOS EXCLUSIVAMENTE POR MOLÉCULAS DE ARN DE CADENA SIMPLE, CERRADAS COVALENTEMENTE O CON FORMA DE BASTÓN DE BAJO PESO MOLECULAR (246 A 1994 NUCLEÓTIDOS). CARECEN DE ACTIVIDAD DE ARN MENSAJERO Y SE REPLICAN DE FORMA AUTÓNOMA, UTILIZANDO EL SISTEMA DE TRANSCRIPCIÓN DE LA CÉLULA SUSCEPTIBLE.3 LOS VIROIDE SE ENCUENTRAN, CASI EXCLUSIVAMENTE, EN EL NÚCLEO DE LAS CÉLULAS INFECTADAS; SE DESCONOCE EL MODO EN QUE SE REPLICAN PERO SE SABE QUE EL ARN QUE LOS CONSTITUYEN NO FUNCIONA COMO ARN MENSAJERO Y TAMPOCO SE TRADUCE A ENZIMAS QUE PARTICIPEN EN SU PROPIA REPLICACIÓN.

PATOGENICIDAD• ACTUALMENTE SE HAN CARACTERIZADO 300 ESPECIES DE VIROIDE QUE INFECTAN SOLAMENTE PLANTAS

SUPERIORES. LOS VIROIDE PUEDEN INFECTAR MONOCOTILEDÓNEAS Y DICOTILEDÓNEAS, Y TANTO ESPECIES LEÑOSAS COMO HERBÁCEAS. LA GAMA DE HUÉSPEDES DE LOS VIROIDES ES MUY VARIABLE. LAS ENFERMEDADES MÁS CONOCIDAS CAUSADAS POR VIROIDES EN PLANTAS (Y DE MAYOR TRANSCENDENCIA ECONÓMICA) SON: CADANG-CADANG DEL COCOTERO; EXOCORTIS DE LOS CÍTRICOS; PIEL DE MANZANA MARCADA POR CICATRICES; ENFERMEDAD DEL AGUACATE TOSTADO/QUEMADO POR EL SOL, EL ATROFIAMIENTO DEL TOMATE, LA ENFERMEDAD DEL TUBÉRCULO FILIFORME DE LA PATATA Y LA ENFERMEDAD DE LAS PATATAS AHUSADAS DIFERENCIA DE LOS VIRUS VEGETALES, LOS VIROIDES SE REPLICAN, ACUMULAN Y EXPRESAN SUS SÍNTOMAS MUCHO MÁS EFICIENTEMENTE A TEMPERATURAS ELEVADAS (30-33 °C) (SÄNGER Y RAMON, 1975) Y A INTENSIDADES DE LUZ ASIMISMO ALTAS. LOS VIROIDES -AL IGUAL QUE LOS PRIONES- SON LO MÁXIMO EN SIMPLICIDAD Y HAN SIDO DESCUBIERTOS HACE RELATIVAMENTE POCO TIEMPO.

PRION• UN PRION ES UN AGENTE INFECCIOSO FORMADO POR UNA PROTEÍNA DENOMINADA PRIONICA

CAPAZ DE FORMAR AGREGADOS MOLECULARES ABERRANTES.SU FORMA INTRACELULAR PUEDE NO CONTENER ÁCIDO NUCLÉICO. PRODUCE LAS ENCEFALOPATÍAS ESPONGIFORMES TRANSMISIBLES, QUE SON UN GRUPO DE ENFERMEDADES NEUROLÓGICAS DEGENERATIVAS TALES COMO LA TEMBLADERA, LA ENFERMEDAD DE CREUTZFELDT-JAKOB Y LA ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME BOVINA. LA PROTEÍNA DEL PRION ES UNA SIALOPROTEÍNA PATÓGENA, LA CUAL TIENE ALTERADA SU ESTRUCTURA SECUNDARIA, TENIENDO UN INCORRECTO PLEGAMIENTO DE SU ESTRUCTURA TERCIARIA.3 A DIFERENCIA DEL RESTO DE LOS AGENTES INFECCIOSOS (VIRUS, BACTERIAS, HONGOS ETC...), QUE CONTIENEN ÁCIDOS NUCLEICOS (YA SEA ADN, EL ARN, O AMBOS), UN PRION SOLAMENTE ESTÁ COMPUESTO POR AMINOÁCIDOS Y NO PRESENTA MATERIAL GENÉTICO.

FUNCIÓN DE LOS PRIONES EN ESTADO NO PATÓGENO (PRPC)

• A PESAR DE QUE ACTUALMENTE HAY MUY POCA INFORMACIÓN SOBRE LA FUNCIÓN QUE TIENEN LAS PROTEÍNAS PRPC (ESTADO NO PATÓGENO), ALGUNOS EXPERIMENTOS HAN DEMOSTRADO QUE TIENEN UN PAPEL ACTIVO EN EL CORRECTO DESARROLLO NEURONAL, QUE ES UNA PROTEÍNA CAPAZ DE UNIR ESPECÍFICAMENTE CU2+ (PROCESOS DE OXIDOREDUCCIÓN), Y TAMBIÉN SE HAN RELACIONADO LOS PRIONES CON PROTEÍNAS DE TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES, LA ADHESIÓN CELULAR Y LA REGULACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS RECEPTORES DE ACETILCOLINA.

HISTORIA• LAS PRIMERAS REFERENCIAS A LAS ENFERMEDADES ESPONGIFORMES

TRANSMISIBLES SE REMONTAN AL SIGLO XVIII, CUANDO VARIOS GANADEROS EUROPEOS DESCRIBIERON UNA ENFERMEDAD NEURODEGENERATIVA LETAL QUE AFECTABA A LAS OVEJAS Y A LAS CABRAS, MAL AL QUE SE DENOMINÓ "TEMBLADERA" (EN INGLÉS, SCRAPIE). EL CEREBRO DE ESTOS ANIMALES PRESENTABA UN ASPECTO DE ESPONJA, DE DONDE PROVIENE EL TÉRMINO "ESPONGIFORME". A PRINCIPIOS DEL SIGLO XX SE DESCRIBIERON LOS PRIMEROS CASOS DE ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME EN EL SER HUMANO, Y LA ENFERMEDAD SE BAUTIZÓ CON EL NOMBRE DE ENFERMEDAD DE CREUTZFELDT-JAKOB. POSTERIORMENTE SE DEMOSTRÓ QUE ESTAS ENFERMEDADES ERAN TRANSMISIBLES. EL AGENTE PATÓGENO, EL PRION, FUE DESCUBIERTO EN 1982 POR STANLEY PRUSINER, QUIEN DEMOSTRÓ QUE SE TRATABA DE PARTÍCULAS PURAMENTE PROTEICAS SIN ÁCIDO NUCLEICO. EN 1997 LE FUE OTORGADO EL PREMIO NOBEL DE FISIOLOGÍA O MEDICINA.

¿QUÉ SON LOS PRIONES?

• EN 1982 STANLEY B. PRUSINER PROPUSO EL NOMBRE DE "PRIÓN" PARA EL AGENTE CAUSANTE DE UN GRUPO DE ENFERMEDADES DEGENERATIVAS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL CARACTERIZADAS POR SER PATOLOGÍAS.

• SE PRODUCE POR EL PLEGAMIENTO ERRÓNEO DE UNA PROTEÍNA CELULAR DE IDÉNTICA SECUENCIA DE AMINOÁCIDOS, PRESENTE EN PRÁCTICAMENTE TODOS LOS TEJIDOS DEL ORGANISMO.

• MECANISMO POSIBLE DE LA PROPAGACIÓN PRIONICA. LAS ISOFORMAS CELULARES ALFA-HÉLICE DE LA PROTEÍNA PRIONICA (PRPC) PASAN A TRAVÉS DE UN ESTADO NO PLEGADO, (A) A OTRO QUE NO SE REPLIEGA EN FORMA BETA- PLEGADA, BETA-PRP (B) ESTA ISOFORMA BETA-PRP TIENDE A LA AGREGACIÓN SALINAS FISIOLÓGICA. LA REPLICACIÓN PRIONICA REQUIERE DE UN TAMAÑO DE ESTA ISOFORMA ABERRANTE QUE ACTUÉ COMO SEMILLA PARA LA AGREGACIÓN DE MAS MONÓMEROS BETA- PRP O DE PRP NO PLEGADA, PROCESO QUE TIENE LUGAR DE MANERA IRREVERSIBLE

• LOS PRIONES CAUSAN ENFERMEDADES DE TIPO NEURODEGENERATIVO DENOMINADAS CLÍNICAMENTE COMO ENCEFALOPATÍAS ESPONGIFORMES TRANSMISIBLES (EETS) .

• LOS SIGNOS CLÍNICOS Y LA PATOLOGÍA QUE PRODUCEN VARÍAN DEPENDIENDO DE LA ESPECIE AFECTADA E INCLUSO DE CADA ANIMAL AFECTADO.

• EN GENERAL, EN LOS ANIMALES SE PUEDEN DISTINGUIR DOS FASES:  • FASE PSÍQUICA: SE PRODUCEN CAMBIOS EN EL COMPORTAMIENTO Y

EL TEMPERAMENTO • FASE ORGÁNICA: SE OBSERVAN ALTERACIONES MOTORAS GRAVES.

• SE DENOMINA NEUROINVASIÓN AL PROCESO POR EL CUAL LOS PRIONES MIGRAN DESDE EL SITIO DE INOCULACIÓN, POR EJEMPLO EL APARATO DIGESTIVO (INGESTA DE DERIVADOS BOVINOS CONTAMINADOS), HASTA EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL DONDE CAUSAN LA SINTOMATOLOGÍA Y LA ALTERACIÓN HISTOLÓGICA CLÁSICA DE ESTAS ENFERMEDADES.

CARACTERÍSTICAS DE LOS PRIONES• UNA VEZ OBTENIDO EL PRION RESPONSABLE DE LA PATOLOGÍA, COMENZÓ A

DILUCIDARSE SU ESTRUCTURA. SE TRATA DE UNA GLICOPROTEÍNA DE 27-30 KD, QUE TIENE LA MISMA ESTRUCTURA PRIMARIA QUE UNA PROTEÍNA SIMILAR PRESENTE EN EL CEREBRO DE LA OVEJA. LA MODIFICACIÓN ESTRUCTURAL, NO GENÉTICA, SE DEBE A UN PROCESO DE POSTRADUCCIÓN. ESTO SE PRESENTA EN FUNCIONES MUY ESPECIALES.

• EL GEN CODIFICANDO DEL PRION PRPC (GEN PRNP) SE LOCALIZA EN EL BRAZO CORTO DEL CROMOSOMA 20, NO TIENE INTRONES Y ES UN GEN AUTOSÓMICO DOMINANTE. SE EXPRESA EN EL TEJIDO NEURONAL, CARDÍACO, MUSCULAR, PANCREÁTICO Y HEPÁTICO.

CONTAGIO DE LA ESTRUCTURA EN LÁMINA BETA Y FORMACIÓN DE PLACAS AMILOIDES• UNA PROTEÍNA GLOBULAR EN FORMA DE HÉLICE ALFA DE UNA MEMBRANA NEURONAL

ENTRA EN CONTACTO CON UNA PROTEÍNA PRPSC, QUE ACTÚA DE AGENTE INFECCIOSO HACIENDO QUE LA PRPC ADQUIERA ESTRUCTURA PLANA EN FORMA DE LÁMINA BETA, ES DECIR, PASARÁ A SER UNA PRPSC.9 COMO CONSECUENCIA DE ESTE CAMBIO CONFORMACIONAL, LA NUEVA PROTEÍNA NO PUEDE SER DEGRADADA Y ACTÚA COMO AGENTE INFECCIOSO SOBRE OTROS PRPC PROVOCANDO EL MAL PLEGAMIENTO DE UNA MANERA EXPONENCIAL. ESTE HECHO ES EL CAUSANTE DE LA ACUMULACIÓN DE AGREGADOS DE PRPSC EN FORMA DE PLACAS AMILOIDES, AGREGADOS PROTEICOS PATÓGENOS QUE SE ACUMULAN EN FORMA DE FIBRAS INSOLUBLES Y QUE MATAN LAS NEURONAS PRODUCIENDO AGUJEROS EN EL CEREBRO.

MECANISMO DE CONTAGIO• NO SE CONOCEN CON EXACTITUD LOS MECANISMOS A TRAVÉS DE LOS CUALES LA PRPC PASA A SER

PRPSC. UNA DE LAS HIPÓTESIS ES LA CREACIÓN DE RADICALES -SH, CAMBIANDO UNOS AMINOÁCIDOS PRESENTES COMÚNMENTE EN LAS HÉLICES ALFA (ENCONTRADAS EN ALTO PORCENTAJE EN LAS PRPC)POR OTROS, NORMALMENTE ENTRE CISTEÍNAS QUE PUEDEN FORMAR PUENTES DISULFURO, HECHO QUE DA LUGAR A UN CAMBIO CONFORMACIONAL Y DANDO LUGAR A UN AUMENTO EN LA PROPORCIÓN DE LÁMINAS BETA.

• SEGÚN LAS HIPÓTESIS ACTUALES, LOS AMINOÁCIDOS QUE ACTÚAN EN EL CAMBIO CONFORMACIONAL SON LA METIONINA, POR SU CAPACIDAD DE CREAR ENLACES DISULFURO POR SU RADICAL –SH, ASÍ COMO LA CISTEÍNA; Y LA VALINA, POR SU PROXIMIDAD ATÓMICA A LA MET Y CYS.

TRANSPORTE HACIA EL CEREBRO[EDITAR]

• A PARTIR DE UNA INGESTA CONTAMINADA, EL AGENTE PATÓGENO ES TRANSPORTADO POR EL EPITELIO INTESTINAL, DESDE DONDE ENTRA A LAS CÉLULAS M (ESPECIALIZADAS EN EL TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS Y PARTÍCULAS A TRAVÉS DE LAS CÉLULAS DEL EPITELIO INTESTINAL) MEDIANTE TRANSCITOSIS. A CONTINUACIÓN, EL AGENTE ENTRA DENTRO DE LAS CÉLULAS MIGRATORIAS Y DE LOS MACRÓFAGOS (SISTEMA INMUNITARIO). UNA VEZ RECONOCIDO, SE SINTETIZA UN ANTICUERPO CONTRA EL PRION, PERO NO TIENE NINGUNA EFICACIA, CAUSA POR LA CUAL EL PRION ES TRANSPORTADO POR EL SISTEMA INMUNITARIO Y SE ACUMULA EN EL BAZO Y LOS GANGLIOS LINFÁTICOS, QUE ESTÁN MUY INERVADOS. ESTE HECHO PRODUCE EL CONTAGIO AL TEJIDO NERVIOSO Y LA CONSECUENTE MUERTE NEURONAL Y POR ELLO, EL CEREBRO ADQUIERE UN ASPECTO ESPONJOSO

ENFERMEDADES PRIONICAS• HAY 3 FORMAS DE ENFERMEDADES PRODUCIDAS POR PRIONES: FORMAS

ESPORÁDICAS DE LA ENFERMEDAD, QUE APARECEN SIN CAUSA APARENTE Y ACTUALMENTE NO TIENEN EXPLICACIÓN CIENTÍFICA; FORMAS INFECCIOSAS, QUE SON CONSECUENCIA DE LA INTERACCIÓN DE LA PRPSC SOBRE LA PRPC, QUE PROVOCA SU TRANSFORMACIÓN EN PRPSC Y FORMAS HEREDITARIAS PROVOCADAS POR ALTERACIONES GENÉTICAS QUE FACILITAN EL PLEGAMIENTO ERRÓNEO DE LA PRPC. LOS AGREGADOS PROTEICOS EN FORMA DE PLACAS AMILOIDES CAUSAN ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS DE EVOLUCIÓN LENTA EN HUMANOS, COMO LA ENFERMEDAD DE HUNTINGTON O EL ALZHEIMER.

EN LOS ANIMALES

• EN LOS ANIMALES, LAS ENFERMEDADES ASOCIADAS A LOS PRIONES ORIGINAN DESCOORDINACIÓN EN LOS MOVIMIENTOS, CEGUERA O LA MUERTE. LAS MÁS CONOCIDAS SON LA ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME BOVINA (ENFERMEDAD DE LAS VACAS LOCAS, REGISTRADA POR PRIMERA VEZ EN EL AÑO 1984), CAUSADA POR LA ALIMENTACIÓN SUPLEMENTARIA DEL GANADO VACUNO CON RESTOS OVINOS Y CAPRINOS (QUE YA PRESENTABAN LA ENFERMEDAD). OTRA ENFERMEDAD MANIFESTADA EN ANIMALES ES EL SCRAPIE (EN OVEJAS Y CABRAS), QUE NO SE TRANSMITE A LOS SERES HUMANOS PERO SÍ A LOS VACUNOS, CAPACES DE TRANSMITIR LA ENFERMEDAD A LOS SERES HUMANOS. ESTA PATOLOGÍA TAMBIÉN EXISTE EN FELINOS A PESAR DE QUE HAY MUY POCOS CASOS REGISTRADOS.

EN EL SER HUMANO• ES INTERESANTE DESTACAR QUE PARA LAS ENFERMEDADES PRIONICAS HUMANAS

EXISTE UNA SENSIBILIDAD GENÉTICA PARA CIERTOS HOMOCIGOTOS EN EL CODÓN 129 DEL GEN, LOS HOMOCIGOTOS METIONINA Y TAMBIÉN VALINA TIENEN MÁS SUSCEPTIBILIDAD A PADECER LA ENFERMEDAD.

EN ESPECIES ANIMALES

• "TEMBLADERA" O SCRAPIE (PRURITO LUMBAR) EN OVEJAS.

• ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME BOVINA (LLAMADA ENFERMEDAD DE LAS VACAS LOCAS).

• OTRAS (ENFERMEDAD CAQUECTIZANTE DE ALCES, ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME FELINA, ETC.).

LOS PRIONES EN LA VIDA NORMAL DE LOS ORGANISMOS• LAS INVESTIGACIONES TENDENTES A DESCRIBIR LA NATURALEZA DE LOS PRIONES Y LOS

AGREGADOS AMIOLOIDES QUE FORMAN PERMITIERON OBSERVAR PROTEÍNAS-PRIONES EN ORGANISMOS EN ESTADO NATURAL, ES DECIR, DE UNA MANERA TAL QUE NO PUEDE DECIRSE QUE ESTÉN RELACIONADOS CON UNA ENFERMEDAD. MODELOS EN ORGANISMOS DEL REINO DE LOS HONGOS (FUNGI), PARTICULARMENTE EN SACCHAROMYCES CEREVISIAE, HAN PERMITIDO OBSERVAR LAS FUNCIONES QUE PODRÍAN TENER LOS PRIONES EN LA VIDA NORMAL DE LAS CÉLULAS. EN ESTOS ORGANISMOS, LOS PRIONES DESEMPEÑAN FUNCIONES TALES COMO LA REGULACIÓN METABÓLICA DEL NITRÓGENO. LOS PRIONES ACTÚAN TAMBIÉN COMO MECANISMOS DE LA HERENCIA DE FENOTIPOS, EN EL PAPEL DE CAPACITADORES EVOLUTIVOS, Y AUMENTANDO LA DIVERSIDAD GENÉTICA, AL INTRODUCIR REGIONES NUEVAS EN LOS EXTREMOS DEL GENOMA.

EXPERIMENTOS EN EL LABORATORIO• A LO LARGO DE LOS AÑOS SE HAN LLEVADO A CABO VARIOS EXPERIMENTOS EN EL

LABORATORIO, MAYORITARIAMENTE CON RATONES HOMOCIGOTOS RESPECTO A LA FALTA DEL GEN PRNP (QUE CODIFICA PARA LA ISOFORMA NORMAL DEL PRION). SE HA OBSERVADO QUE LOS RATONES SON NORMALES HASTA LAS 70 SEMANAS DE VIDA, MOMENTO A PARTIR DEL CUAL SE REGISTRA UNA IMPORTANTE PÉRDIDA DE COORDINACIÓN, TEMBLORES AL ANDAR E INCAPACIDAD DE MANTENER UNA TRAYECTORIA. A LAS 90 SEMANAS SON INCAPACES DE MANTENERSE, TIENEN MOVIMIENTOS ESPÁSMICOS EN LAS EXTREMIDADES POSTERIORES Y MUESTRAN LA COLUMNA VERTEBRAL ARQUEADA.

DETECCIÓN DE LA PRPSC

• MEDIANTE ELECTROFORESIS SE PUEDE DETECTAR LA PRESENCIA DE LA PRPSC, PUESTO QUE ES RESISTENTE A LA PROTEASA K A DIFERENCIA DE LA PRPC, QUE NO ES RESISTENTE.

TRATAMIENTOS PREVENTIVOS

• UN POSIBLE TRATAMIENTO PARA SUPRIMIR LA ACCIÓN DE LA PRPSC SERÍA MEDIANTE INTERVENCIONES QUE ESTABILIZARAN LAS SUPUESTAS HÉLICES ALFA Y DE ESTA FORMA INHIBIR SU CONVERSIÓN A LÁMINAS BETA, CON FÁRMACOS QUE SE UNAN A LAS CUATRO REGIONES QUE TIENE LA HÉLICE ALFA DE LA PRPC.