La estructura de la proteína del virus del dengue se predijo utilizando ColabFold-AlpahFold2.Copyright: Spyros Lytras y Joe Groff
inteligencia artificial Ayuda a volver a dibujar el árbol genealógico del virus. Se predijeron las estructuras proteicas resultantes. Pliegue alfa Inspirado en los chatbots “Modelos de lenguaje de proteínas” Los investigadores han descubierto algunos vínculos sorprendentes en una familia de virus que incluye patógenos que infectan a los humanos, así como amenazas emergentes.
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Gran parte de la comprensión que tienen los científicos sobre Evolución viral Esta teoría de la evolución se basa en comparaciones de genomas. Pero la rápida evolución de los virus (especialmente aquellos con genomas escritos en ARN) y su tendencia a adquirir material genético de otros organismos significa que las secuencias genéticas pueden ocultar relaciones profundas y distantes entre los virus, que también pueden variar según el gen que se examina.
Por el contrario, las formas o estructuras de las proteínas codificadas por genes virales tienden a cambiar lentamente, lo que permite descubrir estos vínculos evolutivos ocultos. Pero hasta la llegada de herramientas como AlphaFold, que puede predecir las estructuras de las proteínas a gran escala, no era posible comparar las estructuras de las proteínas en toda una familia viral, dice Joe Grove, virólogo molecular de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido.
En un artículo de investigación publicado este mes en naturaleza1Grove y su equipo demuestran el poder del enfoque basado en la estructura en los flavivirus, un grupo que incluye el virus de la hepatitis C, el virus del dengue y el virus del Zika, así como algunos patógenos animales importantes y especies que pueden representar amenazas emergentes para la salud humana.
Cómo entran los virus
Gran parte de la comprensión de los investigadores sobre la evolución de los flavivirus se ha basado en secuencias de enzimas de evolución lenta que copian su material genético. Sin embargo, los investigadores saben muy poco sobre los orígenes de las proteínas de “entrada del virus” que los flavivirus utilizan para invadir las células y que determinan la variedad de huéspedes que pueden infectar. Grove afirma que esta brecha ha ralentizado el desarrollo de una vacuna eficaz contra los flavivirus. Hepatitis Cque mata a cientos de miles de personas cada año.
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“A nivel de secuencia, las cosas son tan dispares que no podemos decir si están relacionadas o no”, dice. “La llegada de la predicción de la estructura de las proteínas abre la puerta a responder toda la pregunta, y podemos ver las cosas muy claramente”.
Los investigadores utilizaron mente profunda Pliegue alfa 2 Modelo y ESMFold,A edificio-Una herramienta de pronóstico desarrollada en el gigante tecnológico MetaGenerar más de 33.000 estructuras proteicas predichas de 458 especies de flavivirus. ESMFold se basa en un modelo de lenguaje entrenado en decenas de millones de secuencias de proteínas. A diferencia de AlphaFold, solo requiere una única secuencia de entrada, en lugar de depender de múltiples secuencias de proteínas similares, por lo que puede ser particularmente útil para examinar los virus más desconocidos.
Predicción de la estructura de la glicoproteína del virus de la hepatitis C. Copyright: Spyros Lytras y Joe Groff
Las estructuras predichas permitieron a los autores identificar proteínas de entrada de virus con secuencias muy diferentes a las de los flavivirus conocidos. Encontraron algunos enlaces inesperados. Por ejemplo, el subconjunto de virus que incluye la hepatitis C infecta las células utilizando un sistema similar al que descubrieron en los virus de la pestis, un grupo que incluye el virus clásico de la peste porcina, que causa fiebre hemorrágica en los cerdos, y otros patógenos animales.
Las comparaciones realizadas mediante inteligencia artificial mostraron que este sistema de entrada difiere del de muchos otros flavivirus. “En el caso del virus de la hepatitis C y sus parientes, no sabemos de dónde vino su sistema de entrada”, dice Grove. “Es posible que haya sido inventado”.
Robado de bacterias
Las estructuras predichas también revelaron que las proteínas de entrada bien estudiadas del virus Zika y del virus del dengue tienen los mismos orígenes que los que Groves describió como flavivirus “extraños y maravillosos” con genomas gigantes, incluido el virus Haseki de la garrapata, que puede causar fiebre en humanos. Otra gran sorpresa fue el descubrimiento de que algunos flavivirus contienen una enzima que parece haber sido robada de una bacteria.
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“Esto no tendría precedentes”, dice la viróloga Mary Petrone de la Universidad de Sydney, Australia, si su equipo no hubiera descubierto un robo similar este año en un tipo de flavivirus particularmente extraño y fascinante.2. Y añade: “La piratería genética puede haber desempeñado un papel más importante de lo que se pensaba en la evolución de los virus flavonoides”.
David Moy, biólogo computacional de la Universidad de Lausana en Suiza, dice que el estudio de los flavivirus es sólo la punta del iceberg, y que la historia evolutiva de otros virus e incluso de algunos organismos celulares probablemente se reescribirá utilizando inteligencia artificial. “Vamos a volver a contar sus historias utilizando una nueva generación de herramientas”, afirma. “Ahora que podemos ver un poco más allá, todas estas cosas tendrán que actualizarse un poco”.