Jueves, 14 de Diciembre de 2017

Virología y microbiología

    Bases moleculares de la patogenia y del potencial anti-cáncer de los parvovirus

 

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José María Almendral

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Resumen de Investigación:

La investigación del laboratorio está focalizada en dos temas parcialmente solapantes: (A) dinámica evolutiva en enfermedades causadas por parvovirus, y (B) interacciones virus-huésped implicadas en el oncotropismo de estos virus. Ambas estrategias están destinadas finalmente al desarrollo de herramientas biológicas anti-cáncer seguras. Nuestro modelo viral es el parvovirus diminuto del ratón (MVM) en infecciones de ratones normales e inmunodeficientes. Los principales temas que estamos abordando actualmente son: (I) Patogénesis y Evolución: las poblaciones de MVM asociadas con el desarrollo de una enfermedad hemopoyética severa en ratón se caracterizan por una elevada heterogeneidad genética localizada en el determinante de tropismo de la cápsida (Figura 1).

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Un objetivo de nuestra investigación es entender el papel de este dominio en la patogénesis viral. (II) Análisis estructura-función de la cápsida: estamos estudiando las señales de proteínas que regulan la fosforilación y el tráfico intracelular de intermedios triméricos de ensamblaje (Figura 2),

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en relación con el diseño racional de dominios que incrementen la maduración y el oncotropismo viral. (III) Propiedades anti-cáncer: se está realizando un análisis amplio de las interacciones de MVM con células humanas normales y transformadas para intentar identificar dianas terapéuticas potenciales de cáncer involucradas en la regulación del ciclo vital del MVM (Figura 3).

Otra línea de investigación del laboratorio explora la relación del ciclo celular con el ensamblaje y la maduración de Parvovirus. Encontramos que el ciclo vital del virus se vincula de una forma exquisita con el de la célula, y avanza en sus etapas principales - transcripción, expresión, transporte de proteínas, ensamblaje de cápsidas y maduración de los viriones - acompasadamente a la progresión por las fases G1-S-G2 del ciclo celular. Un mecanismo central para el engranaje entre ambos ciclos (virus-célula) lo constituye el transporte a través del complejo del poro nuclear (NPC) de las proteínas que forman la cápsida del virus (VPs), el cual se produce solamente en la fase S del ciclo celular cuando estas proteínas se han ensamblado en trímeros fosforilados (Figura 4A). Cuando se bloquea la progresión del ciclo celular en células previamente infectadas, se altera la translocación al núcleo de los trímeros de VPs fosforilados, lo que provoca una acumulación citoplasmática de las cápsidas que impide la maduración del virus (Figura 4B). La estricta regulación ejercida por el ciclo celular sobre el transporte hacia el núcleo de las proteínas que forman la cápsida del MVM es un proceso clave del tropismo de los parvovirus hacia células proliferativas y tumorales. Este trabajo puede también ayudar a comprender la regulación celular del ensamblaje de otros virus eucariotas, y a más largo plazo contribuir al desarrollo de terapias antivirales basadas en el control del ciclo celular.

FIGURA Labo Web

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Figura 4. Acoplamiento temporal y funcional del ciclo vital del parvovirus MVM con el ciclo celular. (A) Etapas del ciclo vital del MVM en una célula sin restricciones de ciclo celular. Derecha: Cápsidas de virus ensamblas (rojo) dentro del núcleo (azul) visualizadas por inmunofluorescencia. (B) Células sometidas a stress del ciclo celular muestran un ensamblaje erróneo de las cápsidas (rojo) en el citoplasma con exclusión nuclear (azul). Acrónimos: C: citoplasma; N: núcleo; NPC: complejo del poro nuclear; NS1, proteína vírica no-estructural 1; VP1, VP2, proteínas estructurales que son las subunidades que forman la cápsida del virus; vDNA-RF, intermedios replicativos del genoma del virus.

 


Publicaciones relevantes:

1.Maroto, B., Valle, N., Saffrich, R., and J. M. Almendral. (2004). Nuclear export of the non-envelopped MVM virion is directed by an unordered protein signal exposed on the capsid surface. J. Virol. 78, 10685-10694.

2.Lopez-Bueno, A., Segovia, J.C., Bueren, J.A., O´Sullivan, G., Tattersall, P., and J.M. Almendral. (2008). Evolution to pathogenicity of the parvovirus MVM in immunodeficient mice involves genetic heterogeneity at the capsid domain that determines tropism. J.Virol. 82, 1195-1203.

3.Riolobos, L., Valle, N., Hernando, E., Maroto, B., Kann, M., and J. M. Almendral. Viral oncolysis that targets Raf-1 signalling control of nuclear transport. (2010). J. Virol., 84, 2090-2099.

4.Ventoso, I., Berlanga, J.J., and J. M. Almendral. (2010). Translational control by the Protein Kinase R restricts Minute Virus of Mice infection: role in parvovirus oncolysis. J. Virol., 84, 5043-5051.

5.Sánchez-Martínez, C, Grueso, E., Carroll, M., Rommelaere, J., and J. M. Almendral. (2012). Essential role of the unordered VP2 n-terminal domain of the parvovirus MVM capsid in nuclear assembly and endosomal enlargement of the virion fivefold channel for cell entry. Virology 432, 45-56.

6.Gil-Ranedo,J., Hernando, E., Riolobos, L., Domínguez, C., Kann, M., and José M. Almendral.(2015). The mammalian cell cycle regulates parvovirus nuclear capsid assembly.PlosPathogens,Jun 11;11(6):e1004920. doi: 10.1371/journal.ppat.1004920.