Cristiane de Jesus Barbosa, Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical, Doctorado, Brasil (http://lattes.cnpq.br/7210910955563939), barbosa@cnpmf.embrapa.br

Este artículo describe los mecanismos de replicación de los viróides, que son patógenos vegetales constituidos solamente por una cadena de RNA.

Replicación de los Viróides

Los viroides son los agentes infecciosos de menor complejidad genética y estructural conocidos y representan una forma extrema de parasitismo. Están constituidos exclusivamente por moléculas de RNA de cadena simple, cerradas covalentemente, y de bajo peso molecular (246 a 400 nucleótidos). Carecen de actividad de RNA mensajero y se replican de forma autónoma, utilizando el sistema de transcripción de la célula susceptible (Flores et al., 1998).

Los viroides se replican siguiendo unas pautas en las que todos los intermediarias son RNAs y requieren dos tipos de componentes: los moldes que se transcriben y procesan, y las enzimas que catalizan estas reacciones. Este modelo de replicación se denomina de “círculo rodante” y está relacionado con la naturaleza circular de los viroides (Branch y Robertson, 1984). El modelo se elaboró después de constatar la existencia de un conjunto de RNAs monoméricos y oligoméricos de polaridad negativa (Grill y Semancik, 1978; Branch et al., 1981; Owens y Diener, 1982) y de RNAs oligomericos de polaridades positivas (Bruening et al., 1982; Hutchins et al., 1985), que se encontraban a concentraciones inferiores a las del propio viroide en plantas infectadas. Estos RNAs se consideran como los intermediarios de la replicación.

Dentro de este modelo se han propuesto dos alternativas denominadas “simétrica” y “asimétrica”, en función del tipo de molécula que actúe como molde en la segunda parte del ciclo replicativo. La molécula monomérica más abundante se designa como de polaridad positiva y es la que actúa como molde para la síntesis de oligómeros complementarios y por tanto de polaridad negativa. Estos pueden seguir los dos caminos.

En la variante asimétrica, el oligómero de polaridad negativa es el molde para la síntesis de moléculas oligoméricas de polaridad positiva, que después se procesan a monómeros lineales y son ligadas para dar las moléculas circulares maduras. La variante simétrica, se diferencia de la anterior por la presencia de monómeros circulares de polaridad negativa que se generan a partir de olígomeros que se procesan para generar dichos monómeros circulares. Estos intermediarios circulares actúan como molde en un segundo círculo rodante para la síntesis de las moléculas de polaridad positiva.

En plantas infectadas con PSTVd (Potato spindle tuber viroid ) sólo se consiguió recuperar monómeros circulares de polaridad positiva, lo que hizo suponer que este viroide y los demás de la familia Pospiviroidae se replican siguiendo el modelo asimétrico (Branch et al., 1988). En tejidos de plantas infectados con ASBVd (Avocado sunblotch viroid ) y PLMVd (Peach latent mosaic viroid), viroides de la familia Avsunviroidae, se detectaron monómeros circulares de polaridad negativa (Darós et al., 1994). Esta información condujo a postular que probablemente los viroides de esta familia se repliquen por medio del modelo simétrico.

Para la replicación del tipo círculo rodante se requiere la actuación de tres tipos de enzimas: una RNA polimerasa RNA dependiente que sintetice las moléculas oligoméricas, una RNasa que las procese a unidades de longitud completa y una RNA ligasa que genere los monómeros circulares maduros. Como los viroides no tienen capacidad codificante, estas actividades deben residir en la célula susceptible o en la propia molécula viroidal.

Estudios con -amanitina, un péptido que inhibe la RNA polimerasa II en distintos organismos, mostraron que la misma inhibía conjuntamente la transcripción y la replicación del PSTVd (Schindler y Mühlbach, 1992) y del CEVd (Citrus exocortis viroid) (Flores y Semancik, 1982; Flores, 1989; Rivera-Bustamante y Semancik, 1989). Por extensión, se ha propuesto que la RNA polimerasa II es la responsable de la síntesis de oligómeros de los viroides de la familia Pospiviroidae, lo que es coherente con el hecho de que estos viroides se acumulen en el núcleo.

El procesamiento de los oligómeros a monómeros lineares en los viroides de la familia Pospiviroidae probablemente se efectua por una RNasa nuclear, ya que estos viroides no tienen capacidad de corte. Se ha propuesto la existencia de una estructura específica del oligómero del viroide que sería reconocida por la RNasa del huésped (Tsagris et al., 1987; Tsagris et al., 1991; Baumstark y Riesner, 1995; Baumstark et al., 1997). Para la producción de las moléculas circulares completas es necesaria una RNA ligasa. En el caso de la familia Pospiviroidae no se sabe si las actividades RNasa y RNA ligasa residen en una misma enzima o en enzimas distintos (Tsagris et al, 1987; Tabler at al., 1992).

La RNA polimerasa NEP (“nuclear-encoded polymerasa”), sintetizada en los cloroplastos, es probablemente la enzima implicada en la síntesis de los oligómeros de los viroides de la familia Avsunviroidae (Navarro et al., 1999; Navarro y Flores, 2000). En estos viroides los RNAs de ambas polaridades son capaces de autocortarse in vitro a través de estructuras de cabeza de martillo (Hutchins et al., 1986; Hernández y Flores, 1992; Navarro y Flores, 1997) y se dispone de información de que probablemente suceda lo mismo in vivo (Symons, 1989; 1992; 1997; Darós et al., 1994; Navarro y Flores, 1997).

Los viroides se replican en ausencia de mecanismos de prueba de lectura, originando una elevada tasa de variabilidad. Así, un aislado de viroide está constituido por un número diferente de variantes de secuencias, como se ha demostrado en el caso del PSTVd (Lakshman y Tavantzis, 1992), el CEVd (Visvader Y Symons, 1985) o el PLMVd (Hernández y Flores, 1992; Di Serio, 1995; Ambrós et al., 1998), entre otros. Estas variantes individualmente pueden infectar un huésped susceptible con virulencia distinta (Visvader y Symons, 1985; Lakshman y Tavantzis, 1993). La planta huésped parece ejercer una presión de selección entre las distintas variantes (Semancik et al., 1993), por lo que la manifestación de una enfermedad sería resultado de la interacción de una poblacón heterogénea de variantes de secuencia con un huésped susceptible.
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