Ver el código de «ARN polimerasa dependiente de ARN»

[[Archivo:HCV NS5B RdRP stalled 4WTG.png|thumb|250px|ARN polimerasa dependiente de ARN viral.]]
La '''ARN polimerasa dependiente de ARN''' o '''ARN replicasa''' abreviada como '''RdRP''' es una [[enzima]] propia de los [[virus de ARN]] que cataliza la [[Replicación de ADN|replicación]] del ARN a partir de una plantilla de ARN. Específicamente, cataliza la [[Síntesis de ADN|síntesis]] de la hebra de [[ARN]] complementaria a una plantilla de ARN determinada. Esto contrasta con las típicas [[ARN polimerasa]]s dependientes de ADN, que todos los organismos celulares utilizan para catalizar la [[Transcripción genética|transcripción]] de ARN a partir de una plantilla de [[ADN]]. La enzima está presente en todos los virus de ARN y algunos organismos celulares infectados por virus de ARN.<ref name="pmid2759231">{{cite journal | authors = Koonin EV, Gorbalenya AE, Chumakov KM | title = Tentative identification of RNA-dependent RNA polymerases of dsRNA viruses and their relationship to positive strand RNA viral polymerases | journal = FEBS Letters | volume = 252 | issue = 1–2 | pages = 42–6 | date = July 1989 | pmid = 2759231 | doi = 10.1016/0014-5793(89)80886-5 }}</ref><ref name="pmid8709232">{{cite journal | authors = Zanotto PM, Gibbs MJ, Gould EA, Holmes EC | title = A reevaluation of the higher taxonomy of viruses based on RNA polymerases | journal = Journal of Virology | volume = 70 | issue = 9 | pages = 6083–96 | date = September 1996 | pmid = 8709232 | pmc = 190630 | doi =  10.1128/JVI.70.9.6083-6096.1996}}</ref>

== Historia ==

Las RdRPs se descubrieron en la década de 1960 a partir de estudios sobre el ''[[Mengovirus]]'' y el [[Poliomielitis|virus de la polimielitis]] cuando se observó que estos virus no fueron sensibles a la [[actinomicina D]], un [[fármaco]] que inhibe la síntesis de ARN celular catalizada por ADN. Esta falta de sensibilidad sugirió que existe una enzima específica del virus que podría copiar ARN de una plantilla de ARN y no de una plantilla de ADN.<ref name="pmid2759231"/>

== Descripción ==

=== Replicación ===
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 |caption2= Estructura y replicación de la RdRP.
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Las RdRPs catalizan la síntesis de la hebra de ARN complementaria a una plantilla de ARN determinada. El proceso de replicación del ARN es un mecanismo de dos pasos. En primer lugar, el paso de inicio de la síntesis de ARN comienza en o cerca del extremo 3 'de la plantilla de ARN por medio de un cebador independiente (de novo), o un mecanismo dependiente del cebador que utiliza un cebador vinculado al [[genoma]] de la [[proteína viral]] (VPg). La iniciación de novo consiste en la adición de un [[nucleósido de trifosfato]] (NTP) al 3'-OH del primer NTP iniciador. Durante la siguiente fase denominada de [[Elongación (biología)|elongación]], esta reacción de transferencia de nucleotidilo se repite con los NTP posteriores para generar el producto de ARN complementario.<ref>{{cite journal|authors=Jin Z, Leveque V, Ma H, Johnson KA, Klumpp K|date=March 2012|title=Assembly, purification, and pre-steady-state kinetic analysis of active RNA-dependent RNA polymerase elongation complex|journal=The Journal of Biological Chemistry|volume=287|issue=13|pages=10674–83|doi=10.1074/jbc.M111.325530|pmc=3323022|pmid=22303022}}</ref><ref>{{cite journal|authors=Kao CC, Singh P, Ecker DJ|date=September 2001|title=De novo initiation of viral RNA-dependent RNA synthesis|journal=Virology|volume=287|issue=2|pages=251–60|doi=10.1006/viro.2001.1039|pmid=11531403}}</ref>

=== Estructura ===
[[Archivo:1-s2.0-S0166354209005385-gr10.jpg|thumb|240px|Estructura de la enzima.]]
Las ARN polimerasas dependientes de ARN, junto con muchas polimerasas dirigidas por [[ADN]] de subunidad única, emplean un pliegue cuya organización se ha comparado con la forma de una mano derecha con tres subdominios denominados dedos, palma y pulgar. Solo el subdominio de la palma, compuesto por una hoja beta antiparalela de cuatro hebras con dos hélices alfa, está bien conservado entre todas estas enzimas. En la RdRP, el subdominio de la palma comprende tres motivos bien conservados (A, B y C). El motivo A (Dx (4,5) -D) y el motivo C (GDD) están puestos espacialmente; los residuos de [[ácido aspártico]] de estos motivos están implicados en la unión de Mg 2+ y / o Mn 2+. El residuo del motivo B está involucrado en la selección de trifosfatos de ribonucleósidos sobre dNTP y por tanto, determina si se sintetiza ARN en lugar de ADN. Se conservan la organización del dominio y la estructura 3D del centro catalítico de una amplia gama de RdRP, incluso aquellos con una homología de secuencia generalmente baja. El centro catalítico está formado por varios motivos que contienen varios residuos de [[aminoácido]]s conservados.<ref>{{cite journal | authors = Hansen JL, Long AM, Schultz SC | title = Structure of the RNA-dependent RNA polymerase of poliovirus | journal = Structure | volume = 5 | issue = 8 | pages = 1109–22 | date = August 1997 | pmid = 9309225 | doi = 10.1016/S0969-2126(97)00261-X }}</ref>

=== Recombinación ===

En los [[poliovirus]] que son [[virus ARN monocatenario positivo|virus de ARN monocatenario positivo]], la [[recombinación]] parece ocurrir por un mecanismo de elección de copia en el que RdRP cambia las plantillas de ARN monocatenario positivo durante la síntesis de la hebra negativa. La frecuencia de recombinación está determinada en parte por la fidelidad de replicación de la RdRP. Las variantes de RdRP con alta fidelidad de replicación muestran una recombinación reducida, y las RdRps de baja fidelidad exhiben una mayor recombinación.<ref>{{cite journal | authors = Kirkegaard K, Baltimore D | title = The mechanism of RNA recombination in poliovirus | journal = Cell | volume = 47 | issue = 3 | pages = 433–43 | date = November 1986 | pmid = 3021340 | doi = 10.1016/0092-8674(86)90600-8 | pmc = 7133339 }}</ref>  La recombinación por el cambio de hebra de RdRP también ocurre con frecuencia durante la replicación en los [[fitovirus]] de ARN monocatenario positivo [[carmovirus]] y [[Tombusviridae|tombusvirus]].<ref>{{cite journal | authors = Cheng CP, Nagy PD | title = Mechanism of RNA recombination in carmo- and tombusviruses: evidence for template switching by the RNA-dependent RNA polymerase in vitro | journal = Journal of Virology | volume = 77 | issue = 22 | pages = 12033–47 | date = November 2003 | pmid = 14581540 | pmc = 254248 | doi = 10.1128/jvi.77.22.12033-12047.2003 }}</ref>

=== Complementación intragénica ===

Los virus de la familia ''[[Paramyxoviridae]]'' son virus de [[Virus ARN monocatenario negativo|ARN monocatenario negativo]] con [[genoma]] lineales y no segmentados. La RdRP viral de estos virus consta de dos subunidades codificadas por virus, una P más pequeña y una L más grande. Cuando se probaron diferentes mutantes RdRP inactivos con defectos en toda la longitud de la subunidad L en combinaciones de pares, se observó restauración de la síntesis del ARN viral en algunos casos de combinaciones. Esta interacción LL positiva se conoce como complementación intragénica e indica que la proteína L es un [[oligómero]] en el complejo de la ARN polimerasa viral.<ref>{{cite journal | authors = Forrest D, James K, Yuzenkova Y, Zenkin N | title = Single-peptide DNA-dependent RNA polymerase homologous to multi-subunit RNA polymerase | journal = Nature Communications | volume = 8 | pages = 15774 | date = June 2017 | pmid = 28585540 | pmc = 5467207 | doi = 10.1038/ncomms15774 | bibcode = 2017NatCo...815774F }}</ref>

=== Interferencia de ARN ===

El uso de la ARN polimerasa dependiente de ARN juega un papel importante en la interferencia de ARN durante la infección a [[eucariota]]s, un proceso utilizado para silenciar la expresión génica a través de pequeños [[ARN interferente]]s (ARNip) que se unen al ARNm volviéndolos inactivos. La RdRp se activa en presencia de ARN bicatenario, sin embargo, esta función solo está presente en un subconjunto selecto de eucariotas, incluyendo ''[[Caenorhabditis elegans]]'', ''[[Paramecium tetraurelia]]'' y [[plantas]]. Esta presencia de ARN bicatenario desencadena la activación de los procesos RdRp y ARNi al cebar el inicio de la transcripción del ARN mediante la introducción de ARNsi en el sistema. En ''Caenorhabditis elegans'', ''Paramecium tetraurelia'' y plantas, los ARNip se integran en el complejo de silenciamiento inducido por ARN, RISC, que trabaja junto con los ARNm dirigidos a la interferencia para reclutar más RdRps para sintetizar más ARNip secundarios y reprimir la [[expresión génica]].<ref>{{cite journal | authors = Zhang C, Ruvkun G | title = New insights into siRNA amplification and RNAi | journal = RNA Biology | volume = 9 | issue = 8 | pages = 1045–9 | date = August 2012 | pmid = 22858672 | pmc = 3551858 | doi = 10.4161/rna.21246 }}</ref>

== Terapias farmacológicas ==

Las ARN polimerasa dependiente de ARN pueden usarse como dianas farmacológicas para virus de ARN ya que su función viral no es necesaria para la supervivencia celular. Al inhibir la función de la ARN polimerasa dependiente de ARN, los ARN virales no se pueden replicar a partir de una hebra de plantilla de ARN; sin embargo, la ARN polimerasa dependiente de ADN seguirá siendo funcional. Actualmente existen [[medicamento]]s [[antiviral]]es contra la [[hepatitis C]] y la [[COVID-19]] que se dirigen específicamente a la RdRP. Estos incluyen [[sofosbuvir]] y [[ribavirina]] contra la [[hepatitis C]] y [[remdesivir]], el único [[fármaco]] aprobado por la [[FDA]] contra la COVID-19.<ref>{{cite journal | authors = Waheed Y, Bhatti A, Ashraf M | title = RNA dependent RNA polymerase of HCV: a potential target for the development of antiviral drugs | journal = Infection, Genetics and Evolution | volume = 14 | pages = 247–57 | date = March 2013 | pmid = 23291407 | doi = 10.1016/j.meegid.2012.12.004 }}</ref>

El [[trifosfato]] GS-441524 es un sustrato para la RdRp, pero no [[polimerasa]]s de [[mamíferos]]. Da como resultado la terminación prematura de la cadena y la inhibición de la [[replicación viral]]. El trifosfato GS-441524 es la forma biológicamente activa del profármaco de [[fosfato]] [[remdesivir]]. La [[remdesivir]] se clasifica como un análogo de nucleótidos en el que actúa para inhibir la función de la RdRp uniéndose covalentemente e interrumpiendo la terminación del ARN naciente a través de la terminación temprana o retardada o previniendo una mayor elongación del [[polinucleótido]] de ARN. Esta terminación temprana conduce a un ARN no funcional que se degradará a través de los procesos celulares normales.<ref>{{cite journal | authors = Yin W, Mao C, Luan X, Shen DD, Shen Q, Su H, Wang X, Zhou F, Zhao W, Gao M, Chang S, Xie YC, Tian G, Jiang HW, Tao SC, Shen J, Jiang Y, Jiang H, Xu Y, Zhang S, Zhang Y, Xu HE | display-authors = 6 | title = Structural basis for inhibition of the RNA-dependent RNA polymerase from SARS-CoV-2 by remdesivir | journal = Science | volume = 368 | issue = 6498 | pages = 1499–1504 | date = June 2020 | pmid = 32358203 | pmc = 7199908 | doi = 10.1126/science.abc1560 | bibcode = 2020Sci...368.1499Y }}</ref><ref>{{cite journal | authors = Malin JJ, Suárez I, Priesner V, Fätkenheuer G, Rybniker J | title = Remdesivir against COVID-19 and Other Viral Diseases | journal = Clinical Microbiology Reviews | volume = 34 | issue = 1 | date = December 2020 | pmid = 33055231 | pmc = 7566896 | doi = 10.1128/CMR.00162-20 }}</ref>

== Origen e importacia evolutiva ==
[[Archivo:Evolution of the virus world.webp|thumb|250px|Transiciones del mundo de ARN incluyendo los virus.]]
[[Archivo:Endornaviridae virion.jpg|thumb|250px|Virus de la familia ''[[Endornaviridae]]''. Los virus de esta familia consisten en una RdRP unida a una cadena de ARN.]]
Las RdRPs son las únicas [[enzima]]s proteicas capaces de transcribir exclusivamente [[ARN]] por lo que se ha postulado que las RdRPs pudieron ser las primeras enzimas proteicas que aparecieron en la [[Tierra]] y que posteriormente dieron origen a las enzimas que transcriben [[ADN]]. Según esta propuesta las RdRPs serían reliquias vivas del [[mundo de ARN]] al igual que las [[ribozima]]s, aunque las RdRP se derivarían de las ribozimas. Las RdRPs se englobarían en la segunda etapa del mundo de ARN denominada mundo de ARN + proteínas junto con los [[ribosoma]]s que sintetizan ARN y proteínas.<ref name="dolja"> Eugene Koonin, Valerian V Doljja (2014). [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1879625713001028?via%3Dihub A virocentric perspective on the evolution of life]. Science Direct.</ref><ref name="virusworld"> Eugene Koonin, Valerian V Doljja (2014). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4054253/ Virus World as an Evolutionary Network of Viruses and Capsidless Selfish Elements]. Microbiology and Molecular Biology Reviews.</ref><ref name="direct"> Eugene V Koonin, Tatiana G Senkevich, Valerian V Dolja (2006). [https://biologydirect.biomedcentral.com/articles/10.1186/1745-6150-1-29 The ancient Virus World and evolution of cells]. Biology Direct.</ref><ref name="koonin">Eugene Koonin (2015). [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4958936/ Viruses and mobile elements as drivers of evolutionary transitions]. NCBI.</ref> La enzima es universal de los [[virus de ARN]] y permite estudiar toda la evolución de los virus de ARN y sus relaciones de parentesco. Por tanto el origen de los virus de ARN es inseparable del origen de las RdRPs. Esto sugiere que los virus de ARN especialmente los virus de ARN [[procariota]]s se originaron en los tiempos precelulares y que probablemente fueron parte del viroma de las primeras formas de vida. Posteriormente los virus de ARN procariotas darían lugar a todos los virus de ARN que infectan actualmente eucariotas.<ref> Mart Krupovic, Valerian V. Dolja, Eugene V. Koonin (2020). [https://www.nature.com/articles/s41579-020-0408-x The LUCA and its complex virome]. Nature.</ref> La [[taxonomía]] del [[Comité Internacional de Taxonomía de Virus]] para los virus de ARN está basada en análisis filogenéticos de la secuencia de la RdRP.<ref name="pmid8709232"/>

Las RdRPs son estructuralmente similares a las [[transcriptasa inversa|transcriptasas inversas]] y las [[telomerasa]]s, sin embargo las similitudes pueden ser una [[plesiomorfía]] por su carácter ancestral. Análisis filogenéticos de las [[polimerasa]]s virales y celulares han sugerido que las [[telomerasa]]s exclusiva de los [[Célula eucariota|eucariotas]] se derivan de las RdRPs cuando se produjeron las primeras infecciones por virus de ARN en eucariotas.<ref>{{cite journal | authors = Suttle CA | title = Viruses in the sea | journal = Nature | volume = 437 | issue = 7057 | pages = 356–61 | date = September 2005 | pmid = 16163346 | doi = 10.1038/nature04160 | bibcode = 2005Natur.437..356S }}</ref> Las RdRPs también están presentes en algunos eucariotas que según los análisis filogenéticos fueron heredadas de los virus de ARN por infección viral.<ref>{{cite journal | authors = Iyer LM, Koonin EV, Aravind L | title = Evolutionary connection between the catalytic subunits of DNA-dependent RNA polymerases and eukaryotic RNA-dependent RNA polymerases and the origin of RNA polymerases | journal = BMC Structural Biology | volume = 3 | pages = 1 | date = January 2003 | pmid = 12553882 | pmc = 151600 | doi = 10.1186/1472-6807-3-1 }}</ref> En los tiempos precelulares se sugirió que las RdRPs precedieron a las transcriptasas inversas que serían las primeras enzimas en convertir el [[ARN]] en [[ADN]] dando origen últimamente a las restantes polimerasas como las [[ADN polimerasa]]s. De esta manera las transcriptasas inversas y los elementos genómicos [[procariota]]s que codifican transcriptasas inversas serían los "inventores del [[ADN]]".<ref name="koonin"/><ref name="dolja"/><ref name="direct"/><ref> Patrick Forterre. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16164990/ The Two Ages of the RNA World, and the Transition to the DNA World: A Story of Viruses and Cells]. Science Direct.</ref>

== Referencias ==

{{Listaref}}

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Polimerasas]]
[[Categoría:Virus ARN]]