La mecànica de les mutacions virals

"Les ARN polimerases víriques poden produir mutacions a un ritme que varia d’entre 1 mutació cada 100 nucleòtids a 1 mutació cada 10.000 nucleòtids"

Aquests dies de ben segur que tots hem après moltes coses sobre virus i epidemiologia. En aquest article explicarem què significa que els virus mutin i com ho fan. Primer de tot, cal distingir les dues grans famílies de virus: els virus d’ADN i els virus d’ARN. Aquesta diferència és essencial per entendre el ritme al qual poden mutar els membres de cada una d’aquestes famílies. Quan un virus que en l’interior de la seva càpsida porta ADN infecta una cèl·lula d’un amfitrió, s’aprofita de la seva capacitat per fer noves còpies d’ADN. La proteïna encarregada de fer aquestes còpies és una proteïna de l’amfitrió que s’anomena ADN polimerasa i que, a partir d’una cadena d’ADN, en crea una de nova. En canvi, els virus d’ARN tenen en el seu propi genoma una proteïna pròpia anomenada ARN polimerasa encarregada de crear una cadena d’ARN a partir d’una cadena d’ARN.

Les polimerases fan servir motlles d’àcid nucleïc per sintetitzar còpies. En aquest procés es poden produir errors (punts de colors)

Les polimerases fan servir motlles d’àcid nucleïc per sintetitzar còpies. En aquest procés es poden produir errors (punts de colors) | Toni Escales

Aquestes dues proteïnes cometen alguns errors mentre duen a terme la seva funció. Imagineu el joc del telèfon en què la frase original acaba esdevenint quelcom ben diferent al final de la cadena de missatges. En cada cicle de rèplica de l’ADN passa un fet similar, en la nova còpia es van introduïnt “errors” que no existien a la cadena original. Aquests errors es deuen, en part, a la naturalesa química semblant entre els nucleòtids que formen l’ADN i l’ARN, respectivament. Podríem considerar que aquests erros són pràcticament aleatoris, però no sempre passen amb la mateixa freqüència. Si ens fixem en l’ADN polimerasa humana, es calcula que es produeixen entre 1 i 10 mutacions cada mil milions de nucleòtids, en canvi les ARN polimerases víriques poden produir mutacions a un ritme que varia d’entre 1 mutació cada 100 nucleòtids a 1 mutació cada 10.000 nucleòtids. Un ritme molt elevat, per això és tan comú sentir que un virus ha mutat. Per exemple, en el cas dels virus de la grip (un grup de virus d’ARN), aquestes mutacions fan que les proteïnes de la seva superfície vagin canviant any rere any i per això ens hem de vacunar cada vegada que el virus canvia.

Les proteïnes que es troben a la superfície del virus van canviant a mesura que s’acumulen mutacions al seu material genètic

Les proteïnes que es troben a la superfície del virus van canviant a mesura que s’acumulen mutacions al seu material genètic | Toni Escales

Aquestes mutacions que es van succeint cada vegada que el virus es replica diversifiquen el material genètic. És a dir, a partir d’un virus original o ancestral se’n van obtenint d’altres amb petites diferències genètiques. Aquest procés es coneix com a deriva genètica i juntament amb la selecció natural marca l’evolució de les poblacions d’un organisme. Els biòlegs japonesos Motō Kimura i Tomoko Ohta van fer grans contribucions a aquesta teoria evolucionista postdarwinista. De les mutacions que es produeixen, n’hi haurà moltes que siguin més perjudicials que beneficioses i n’hi haurà d’altres que podríem considerar neutres. Aquelles noves soques de virus que hagin adquirit mutacions que els impedeixen dur a terme el seu cicle d’infecció de l’amfitrió acabaran sent eliminades de la població mitjançant la selecció natural. En canvi, les mutacions neutres i beneficioses poden perdurar més enllà en el temps. Aleshores, quan es diu que un virus ha mutat no és perquè tingui alguna mena de superpoder i sàpiga què ha de canviar del seu material genètic per seguir infectant els seus amfitrions, sinó que es tracta de la selecció dels virus més adaptats a les condicions gràcies a la deriva genètica.

A partir d’una variant ancetral, el virus s’ha diversificat en moltes soques diferents degut a les mutacions acumulades. Només una part d’aquest variants ha aconseguit sobreviure

A partir d’una variant ancetral, el virus s’ha diversificat en moltes soques diferents degut a les mutacions acumulades. Només una part d’aquest variants ha aconseguit sobreviure | Toni Escales

Durant aquest temps de confinament, doncs, anima pensar que aturar la transmissió del SARS-CoV-2 també és important per limitar-ne la diversitat genètica i les possibilitats de que aparegui una nova soca més agressiva o més contagiosa. Per altra banda, com que els membres la família dels coronavirus són virus d’ARN, les possibilitats de desenvolupar una vacuna que sigui efectiva durant molts anys són més aviat baixes degut a la ràpida variació natural de les proteïnes de la seva superfície.

Toni Escales Bordoy (Santanyí, 1991) és llicenciat en Enginyeria Química per la Universitat de Barcelona i màster i doctor en Enginyeria Química i Biològica per la Universitat de Colorado-Boulder (Estats Units), especialitzat en salut, microbiologia i dispositius genètics sofisticats.

Nou comentari