¿Cómo explicar la replicación del coronavirus y la aparición de variantes como Ómicron con piezas de TENTE?

Por Lluis Montoliu, el 20 diciembre, 2021. Categoría(s): COVID-19 • divulgación científica • genética
Nuevo vídeo de divulgación científica en el que explico cómo se replica el genoma ARN del coronavirus, cómo aparecen mutaciones y cómo se originan variantes como la Ómicron, usando piezas de TENTE. Vídeo en YouTube. Vídeo número 15 de la PlayList BIOTENTE del canal de YouTube de Lluís Montoliu.

De nuevo, otra variante del coronavirus SARS-CoV-2, llamada Ómicron, amenaza nuestras Navidades. ¿Cómo ha surgido esta nueva versión del virus? ¿Cómo puede ser que aparezcan mutaciones en el coronavirus? ¿Cómo se replica el genoma ARN del coronavirus? La respuesta a todas estas preguntas, y alguna más, es lo que está incluido en mi nuevo vídeo de divulgación científica de la serie BIOTENTE, en mi canal de YouTube, en el que explico «El origen de la variante Ómicron: ¿cómo se replica y muta el coronavirus?«. En este vídeo número 15 he vuelto a usar las piezas del juego de construcción TENTE para ilustrar, brevemente y de forma sencilla, cómo duplica su material genético el coronavirus y cómo surgen las mutaciones. El nuevo vídeo, dura unos 8 minutos, que bastan para explicar con sencillez , y al alcance de todo el mundo, como logra replicarse el coronavirus en nuestras células, cuando nos contagiamos.

El truco que usa el coronavirus para replicar su genoma de ARN es producir primero un molde negativo, con la secuencia complementaria, que le sirva para generar muchas copias de su material genético. Ver el vídeo.

A diferencia de las moléculas de ADN, de doble cadena, en el que cada una de las dos cadenas antiparalelas es complementaria a la otra (siguiendo los apareamientos de bases que descubrieron Watson y Crick: la A con la T, la G con la C), y, por lo tanto, es muy sencillo duplicar la molécula, pues cada una de las dos cadenas puede sustentar la síntesis de una cadena complementaria, el ARN solamente tiene una cadena. Y además, en el ARN, la T se substituye por la U. ¿Cómo se las ingenia el coronavirus para duplicar su genoma y, a la vez, mantener, en lo posible, su integridad? La solución es la siguiente. El coronavirus lo primero que hace es generar una molécula de ARN complementaria a la original. A la molécula de ARN original que representa su genoomna la llamamos ARN+ (positivo), mientras que a la copia complementaria la llamamos ARN- (negativo). Esta última ahora puede actuar como molde para la síntesis de muchos miles moléculas de ARN complementarias que, por ello, volverán a tener la secuencia original del genoma del coronavirus. Simple y práctico. Y muy ingenioso.

A veces la maquinaria de replicación del ARN del coronavirus se equivoca. Existe una actividad correctora que suele encargarse de corregir estos errores, pero no es infalible. Hay errores que no se logran corregir y se convierten en mutaciones. Ver el vídeo.

Ahora ya sabemos cómo replica su genoma ARN el coronavirus. Pero, ¿cómo aparecen estas mutaciones que identifican a las sucesivas variantes que nos hemos ido encontrando, hasta llegar a la variante Ómicron actual? La maquinaria de replicación del genoma ARN del coronavirus no es infalible. Comete errores. A veces donde tendría que introducir una C mete una U, o donde tendría que añadir una A coloca una G. Los coronavirus, a diferencia de otros virus (p.e. como el virus de la inmunodeficiencia adquirida, el VIH, que es un lentivirus, un retrovirus) van equipados con una actividad correctora de pruebas. Es decir, son capaces de revisar todo aquello que están replicando y corregir el ribonucleótido añadido si es erróneo. En general, logran corregir la mayoría de los errores pero, tampoco es infalible, y algunos errores no pueden ser corregidos y acaban formando parte de un genoma ARN de un coronavirus, que a partir de ese momento tiene una letra distinta en esa posición. Ese error se convierte en una mutación y el coronavirus resultante decimos que es una variante de la secuencia original. Esa mutación puede determinar cómo se replica el coronavirus, o cambiar las características de alguna de las proteínas que porta codificadas en su genoma el virus. Hay errores que inhabilitan al virus para completar su ciclo de replicación y determinan la desaparición de esa variante, incapaz de competir con el resto de coronavirus que no tienen esa mutación y que son más eficaces en replicar y/o infectar. También puede suceder que la(s) mutación(es) que logre acumular un coronavirus le aporten una capacidad especial, por ejemplo una mejor capacidad para infectar. Y esto parece que es lo que puede haber sucedido con la variante Ómicron, que parecer infectar más eficientemente que las variantes anteriores, tal  y como recoge la OMS.

En este nuevo vídeo de la serie BIOTENTE explico cómo se replica el coronavirus y cómo aparecen las variantes como Ómicron.

Además de los fallos en la corrección de los errores cometidos durante la replicación los coronavirus tienen otra fuente de variación, para alterar su genoma. Pueden combinar fragmentos de genomas procedentes de varios virus para reconstituir un coronavirus entero, mediante un proceso que llamamos recombinación. Con la recombinación los virus pueden combinar las propiedades de dos coronavirus distintos y hacer que coincidan en una misma variante, o incluso dar pie a que aparezca un nuevo virus, un nuevo coronavirus, distinto a todos los anteriores. Así es como evolucionan los coronavirus. De todo esto hablo en este nuevo vídeo de la serie BIOTENTE que encontraréis en mi canal de YouTube.

Figura del artículo siguiente, que ilustra los mecanismos de replicación y transcripción de los coronavirus. Autores: V’kovski P, Kratzel A, Steiner S, Stalder H, Thiel V. Coronavirus biology and replication: implications for SARS-CoV-2. Nat Rev Microbiol. 2021 Mar;19(3):155-170. doi: 10.1038/s41579-020-00468-6

Para todos aquellos que estéis interesados en leer y aprender muchos más detalles científicos y técnicos de los mecanismos de replicación del coronavirus y de su biología, de su ciclo vital, os recomiendo esta revisión reciente por V’kovski y colaboradores, aparecida en la revista Nature Reviews in Microbiology en marzo de 2021.

 



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