Un equipo de científicos del Broad Institute de MIT y Harvard ha realizado un importante avance en la identificación de proteínas virales mediante un método innovador denominado perfilado masivo de ribosomas (MPRP, por sus siglas en inglés). Este estudio ha revelado la existencia de 4,208 marcos de lectura abiertos (ORFs) previamente no anotados en 679 genomas virales asociados al ser humano, lo que abre nuevas vías para comprender la biología viral y la respuesta inmune del huésped.
La investigación, publicada en la revista Science, destaca que muchos virus contienen instrucciones genéticas que escapan a la detección de las herramientas estándar de anotación genómica. Más allá de las regiones codificadoras de proteínas bien documentadas, los genomas virales a menudo incluyen ORFs no canónicos, que son secuencias cortas o irregulares que pueden no comenzar con el codón ATG estándar. Estas secuencias elusivas pueden afectar la replicación viral, las respuestas inmunitarias del huésped y la regulación génica, pero su detección requiere métodos experimentales que van más allá de las herramientas computacionales actuales.
Metodología y Resultados
El equipo de investigación desarrolló el MPRP para identificar regiones traducidas mediante el perfilado de secuencias virales sintéticas a través de miles de oligonucleótidos. En total, se analizaron 20,170 oligonucleótidos derivados de 679 genomas virales, expresados en líneas celulares humanas HEK293T y A549. Cada fragmento de 200 nucleótidos representaba secuencias tanto silvestres como modificadas, dirigidas a las regiones no traducidas (UTRs) y los inicios de las regiones codificadoras anotadas.
Los resultados mostraron que el MPRP detectó un total de 5,381 ORFs traducidos, de los cuales 4,208 eran ORFs no canónicos previamente no anotados. Este alto nivel de reproducibilidad, con un coeficiente de correlación de Pearson de 0.92 entre dos réplicas de HEK293T y 0.89 entre HEK293T y A549, refuerza la validez del método.
Además, el análisis reveló una fuerte concentración de perfiles de huellas de ribosomas en los codones de inicio inferidos experimentalmente, que incluían muchos inicios no AUG. Se identificaron también cientos de ORFs ascendentes (uORFs) que mostraron picos de estancamiento de ribosomas, consistentemente con la represión translacional de las secuencias codificadoras principales en el contexto de infecciones virales.
Comparando estos datos con conjuntos de datos de infecciones virales naturales, se observó una fuerte superposición en las huellas de ribosomas, lo que sugiere que el perfilado sintético reproduce con precisión los patrones de traducción de virus como la influenza A y el virus de la hepatitis C. Este hallazgo es especialmente relevante al haber expuesto un ORF interno en el gen M1 de la influenza en múltiples cepas, incluida la del virus H5N1, vinculado a brotes recientes en el ganado.
Los autores del estudio también vincularon los ORFs no canónicos traducidos al reconocimiento inmunológico. En conjuntos de datos de inmunopeptidomas reanalizados, se detectaron siete péptidos derivados de ORFs recién descubiertos en complejos de antígeno leucocitario humano (HLA-I), de los cuales seis se predijo que se unirían eficazmente a los receptores inmunitarios del huésped. La inclusión de ORFs no canónicos aumentó el número total de péptidos mapeados del citomegalovirus humano (HCMV) en un 7.4%, y varios de ellos superaron a las proteínas canónicas en rendimiento de péptidos por longitud.
Los investigadores concluyen que el MPRP ofrece un método rápido y escalable para identificar regiones no traducidas en virus, lo que incluye aquellos difíciles de cultivar o que requieren instalaciones de alta contención. Al exponer proteínas virales no reconocidas, este método abre nuevas direcciones para investigar y comprender las respuestas inmunitarias, regular la expresión génica y acelerar el diseño de vacunas. La capacidad del MPRP para detectar ORFs en un virus recién descubierto en pocas semanas, independientemente de sus condiciones de cultivo, representa un avance significativo en la investigación virológica.
