Panorama Acuicola 

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El ARN de interferencia en el sistema inmune del camarón

Artículos y entrevistas01 de febrero de 2016

La meta es ganar la batalla contra las enfermedades infecciosas.

Por: Hui Gong*

Actualmente la investigación se enfoca en descubrir los medios para controlarlas en el camarón de cultivo.Entre los patógenos infecciosos, las epizootias virales han causado las pérdidas más catastróficas a la industria camaronícola durante años. Aunque se han identificado más de 20 virus del camarón, los más importantes a nivel económico son: el virus de la mancha blanca (WSSV**), cabeza amarilla (YHV**), virus del Taura (TSV**), mionecrosis infecciosa (IMNV**), necrosis infecciosa hipodérmica y hematopoyética (IHHNV**), el densovirus (DNVA**), etcétera. Los camarones dependen únicamente de su sistema inmune innato, y sus diversos mecanismos de defensa contra infecciones patogénicas incluyen al ARN de interferencia (ARNi) y rutas de señalización como Toll, Imd y Jak-STAT, coagulación y melanización (a través de la cascada profenoloxidasa), además de algunos mecanismos celulares, como fagocitosis, apoptosis, formación de nódulos y encapsulación.La respuesta del ARNi es crucial para el control de la replicación viral y la limitación de las enfermedades provocadas por virus, e inherentemente provee una respuesta antiviral específica. También implicadas en respuestas antivirales, varias rutas de señalización conducen a la activación de factores de transcripción y a la subsecuente expresión de péptidos antimicrobianos. Este artículo se enfoca principalmente en los recientes descubrimientos del mecanismo antiviral del ARNi en camarones peneidos.Primero descubierto en plantas y después en invertebrados, el ARNi es el mecanismo mediado por pequeños ARN con longitudes entre 21-30 ribonucleótidos. Existen tres categorías en invertebrados: ARN pequeño de interferencia (siARN), micro ARN (miARN) y ARN de interferencia asociado a Piwi (piARN). Como en otros invertebrados, el sistema inmune innato del camarón es disparado por el reconocimiento, realizado por las moléculas llamadas Proteínas de Reconocimiento de Patrones (PRP), de microorganismos invasores. Las PRP reconocen a los microorganismos, se unen a ellos y activan varias respuestas inmunes. En el caso de patógenos virales, las PRP específicas del camarón pueden responder a las ssARN y dsARN (ARN de cadena sola y doble cadena, respectivamente) del virus, para iniciar las rutas de ARNi.En la Figura 1 se muestra gráficamente una ruta de ARNi en camarón tomando como ejemplos los virus WSSV (ADN virus) y TSV (ARN virus). En términos de las respuestas antivirales mediadas por siARN en camarón, se pueden generar dsARN a partir del intermediario de la replicación del ADNvirus o ARNvirus. La Dicer-2 del camarón reconoce y corta el dsARN en trozos de 22-24 ribonucleótidos de siARN. Entonces los siARN son enviados a un complejo silenciador inducido por ARN (RISC) (que contiene Ago2) y degrada los ARN virales. Los miARN son transcritos primeramente a largos pri-miARN del camarón o a genoma ADN viral. El pri-miARN es cortado en pre-miARN por Drosha en el núcleo. Posteriormente, el pre-miARN es exportado al citoplasma para un procesamiento posterior por Dicer-1. El complejo intermediario miARN:miARN es incoroporado al RISC (que contiene Ago1), y una cadena permanece en el RISC para acoplarse a los mARN diana, seguida por mARN que han sido degradados o cuya traducción ha sido inhibida.Desde el descubrimiento de los mecanismos del ARNi, ha sido posible identificar las principales proteínas involucradas en las rutas del ARNi en camarones peneidos. Las proteínas Drosha, Dicer 1 y Dicer 2, diferentes tipos de proteínas Argonauta (los componentes claves de RISC), así como varios miembros de la respuesta de transactivación de la proteína de unión-ARN (TRBP) han sido caracterizadas en varias especies de camarón. Los detalles se resumen en la Tabla 1. Estos hallazgos validan la existencia de una maquinaria de ARNi en los camarones peneidos, pero su comprensión continúa siendo limitada.Existe evidencia creciente de que la administración de dsARN o siARN sintéticos puede proteger a los camarones contra infecciones virales (Tabla 2). La administración de dsARN o siARN específico para genes virales particulares ha mostrado tener efectos de protección en la supresión de la replicación viral in vivo y en la inhibición de la progresión de enfermedades virales, como WSSV, YHV, IMNV, TSV, el virus asociado a las branquias (GAV) y DNV, entre otros. Se han evaluado diversos sistemas de administración del ARNi, tales como administración oral vs administración por inyección. Desde un punto de vista práctico, la administración oral de dsARN o siARN a través del alimento es más deseable que inyectar a los camarones individualmente. Sin embargo, existe el problema de que, al pasar del sistema digestivo a la hemolinfa, durante los procesos de digestión y absorción, llega una cantidad insuficiente del ARN, especialmente debido a su degradación por las enzimas digestivas como las nucleasas. Esto debe ser considerado cuidadosamente en el diseño experimental y la investigación.Existe un gran potencial para adoptar la tecnología del ARNi contra varias enfermedades infecciosas y el desarrollo eventual de estrategias para controlarlas. Sin embargo, la investigación básica y la aplicación de esta tecnología en la acuicultura del camarón siguen en estados muy tempranos de desarrollo y enfrenta varios retos importantes. Primero, la falta de secuencias genómicas completas, así como la falta de una línea de camarón permanente para estudiar el mecanismo ARNi en camarón y la interacción hospedero-patógeno a nivel molecular. Esto es necesario para desarrollar las mejores estrategias para luchar contra los patógenos. Segundo, la falta de estandarización de los métodos de ensayo y los resultados inconsistentes de varios estudios son temas fundamentales que necesitan ser abordados de manera sistemática. Tercero, el desarrollo y empleo de métodos de administración del ARNi seguros, viables y funcionales además de efectivos en costos para estadios específicos, merece ser explorado. No obstante, el futuro del uso de ARNi para el control de enfermedades virales en camarón es muy prometedor, tanto desde la perspectiva preventiva como la terapéutica, con mayor comprensión del sistema integrado de la inmunidad del camarón y su interacción con los patógenos virales.


* La Dra. Hui Gong es Profesor Asociado en el Colegio de Ciencias Naturales de la Universidad de Guam. Tiene experiencia en camaronicultura por mas de 18 años en investigación aplicada, tanto para la academia como para la industria.** Por sus siglas en inglés.



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