Ribozimas y Viroides

Biología Molecular

RNAs catalítico: Ribozimas • Se pensaba que solo las proteínas presentaban actividad enzimática, debido a su estructura tridimensional la cual le permitía formar sus sitios activos que catalizan las reacciones bioquímicas.

• Algunos RNAs tienen actividad catalítica. Estos RNA catalíticos llamados ribozimas participan en algunas reacciones celulares de las cuales la más importante es la síntesis de polipéptidos.

Intrones de autoempalme Los intrones de autoempalmantes son intrones que se pliegan para generar estructuras tridimensionales con actividad ribozimática. Esta actividad les permite escindirse de una molécula de RNA mientras empalman exones adyacentes.

Se conocen dos clases de intrones autoempalmables:• Grupo I: necesitan

una guanosina libre en la reacción de empalme

• Grupo II: utilizan un residuo de adenosina.

Intrón robozimático autoempalmante del protozoo Tetrahymena.

El autocorte y empalme ocurre por transesfericaciones sucesivas

• Para llevar a cabo el corte y empalme son necesarias tres reacciones de transferencia • Los enlaces se intercambian de manera directa y no requiere entrada de energía ni hidrolisis de ATP o GTP

Algunos intrones del grupo I codifican endonucleasas que fomentan la movilidad.

• Los intrones móviles pueden insertarse en nuevos sitios• La endonucleasa codificada produce una rotura de doble cadena en sitio diana• El intrón se transpone en el sitio de la rotura de la doble cadena por un mecanismo de replicación mediado por DNA .

Los intrones del grupo II pueden codificar proteínas multifuncionales• Pueden ser sujetos de autocorte

y empalme in vitro, pero suelen ser auxiliados por actividades proteínicas codificadas en el intron.• Un solo marco de codificación

especifica una proteína con actividad transcriptasa inversa • Se genera una copia de DNAc a

partir de RNA• La endonucleasa escinde el DNA

diana para permitir la inserción del transposón en un nuevo sitio

La transcriptasa inversa codificada por un intron permite insertar una copia del RNA como sitio diana generado por una rotura

Algunos intrones requieren madurasas

• Aunque los intrones de ambos grupos tienen capacidad de autocorte y empalme in vitro, en condiciones fisiológicas suelen necesitar ayuda de proteínas.• Ambos tipos de intron

pueden codificar actividades de madurasa.

Conclusión: • El descubrimiento de las ribozimas nos permite resolver la

paradoja evolutiva de qué apareció primero los ácidos nucleicos o las proteínas, pues parece poco probable que los primeros sistemas de replicación tuvieran tanto ácidos nucleicos como proteínas, proponiendo que “en un principio fue el RNA” pues puede almacenar información y expresarla como actividad catalítica. Posteriormente en DNA sustituyó al RNA como soporte de la información genética, por ser más estable; de igual manera las proteínas suplantaron como catalizadores al RNA.• Se podría decir que las ribozimas que aun actúan en estos

tiempos pueden considerarse fósiles moleculares del mundo del RNA.

VIROIDES

¿Qué es un viroide?• Son moléculas de ácido ribonucleico (RNA) circulares de una sola banda y pequeñas (246-401 nucleótidos), que pueden infectar a las células vegetales, se automultiplican y producen enfermedad.

• Presentan un notable apareamiento de bases en ciertas partes de la banda el RNA. El apareamiento da como resultado algún tipo de estructura de gancho con regiones de una sola cadena y de doble cadena en el mismo viroide.

• Aunque tienen muchas propiedades de las moléculas de RNA de una sola banda, cuando se observan al microscopio electrónico parecen tener casi 50 nm de longitud y tienen el grosor de una molécula de RNA de doble cadena.

Características• Son los agentes infecciosos de menor complejidad genética y estructural conocidos.

• Resisten temperaturas muy elevadas

• Bajo peso molecular

• Su genoma no codifica para nada

Características• Son considerados los sobrevivientes del mundo del RNA• Se replican de forma autónoma una vez dentro del huésped.• Recombinaciones: probablemente debido a una transcripción discontinua por la RNA polimerasa II= evolución y origen de nuevos viroides

• Los viroides se encuentran asociados con el núcleo de las células, en particular a la cromatina y quizá también al sistema endomembranoso de la célula.• Hasta el 2008 se habían demostrado 10 enfermedades en las plantas. No

se ha demostrado en animales o humanos; pero no se descarta la posibilidad de que en poco tiempo causen enfermedades “inexplicables”.

Exocortis de los cítricos

Tubérculo fusiforme de la papa

Virus vs Viroides Sus genomas se replican de forma autónoma después de su introducción

al huésped.

Presentan mutaciones y recombinaciones durante la replicación

Alteran principalmente la maquinaria de traducción

Alteran la maquinaria de transcripción

Codifican para proteínas No codifican para proteínas

Protegido por una cápside de proteína

No tiene cápside

Peso molecular que va de 1 000 000- 10 000 000

Peso molecular que va de 110 000 a 130 000

Pospiviroidae vs Avsunviroidae

No forman ribozimas cabeza de martillo.

Forman ribozimas cabeza de martillo (hammerhead ribozymes).

Tienen dominio CCR No tienen dominio CCR.

Tienen una conformación lineal Pueden estar ramificados

Se replican (y acumulan) en el núcleo

Se replican (y acumulan) en cloroplastos.

Necesitan RNA polimeraza, RNasas y RNA ligasa

Al parecer sólo necesitan RNA polimeraza para replicación.

Pospiviroidae vs Avsunviroidae

Ribozimas cabeza de martillo

• Sólo en la familia Avsunviroidae • Sólo se forma durante la replicación• Cataliza la división post-transcripcional

¿Cómo se replican los viroides?

• Se ha sugerido que se replican al copiar directamente el RNA.• Proceso en el cual todos los componentes que se requiere para la

replicación del viroide, incluyendo la RNA polimerasa, son proporcionados por el huésped.• Alteran ciertas RNA polimerasas dependientes de DNA para transcribir

templados de RNA.• En la familia Pospiviroidae, la ligasa DNA 1 es alterada para actuar sobre

sustratos de RNA

1. La banda (+) circular del viroide se replica mientras funciona como círculo rodante produciendo bandas lineales multiméricas de RNA (-)

2. La banda (-) lineal sirve después de molde para la replicación de bandas multiméricas de RNA(+)

3. El RNA (+) es atacado por enzimas que liberan RNAs (+) lineales de un mismo tamaño del viroide

4. Adquieren forma circular y producen muchas copias del RNA original del viroide

MECANISMO DE REPLICACIÓN CÍRCULO RODANTE (rod-like

mechanism)

MECANISMO DE REPLICACIÓN CÍRCULO RODANTE (rod-like

mechanism)

¿Cómo se diseminan?• A través de medios mecánicos

(herramientas para actividades de cultivo) y mediante propagación vegetativa.

• Vectores: No se conoce un insecto específico. Se pueden transmitir a través de las patas o las partes bucales de algunos insectos.

• En la naturaleza pueden sobrevivir fuera del hospedero o en la materia vegetal inerte. De minutos a meses.

ConclusiónSe ha demostrado que los viroides son inactivos y que no es posible detectar nuevas proteínas en plantas que han sido infectadas por dichos patógenos. Aún se desconocen muchas cosas de los viroides como la manera en que producen la enfermedad y cómo es que aparentemente afectan el metabolismo del huésped en formas que se asemejan a como lo hacen los virus. Por lo tanto, estamos lejos de conocer la forma de tratar las enfermedades y las únicas medidas que se toman son las del control por medio de prevención.

Bibliografía• Agrios George N. 2008. “Fitopatología” 2ª Edición. Editorial Limusa pp. 726-732• Daros José-Antonio, Elena Santiago F. Flores Ricardo. “Viroids: an Ariadne’s thread into the RNA labyrinth”. Embo reports. Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (CSIC-UPV), Valencia, España.• Di Serio F. Et al. Current status of viroid taxonomy. 13 Septiembre 2014. Arch. Virol. 159:3467-3478.• Lewin B. Genes . Edición 9, Editorial McGraw Hill. México.

2008 • Madigan M. et al. Brock Biología de los microorganismos.

Pearson educación. 2009