sábado, 28 de diciembre de 2013

Inception: sRNAs make zombie plants



A paper published last October in Science (1) shows that the fungus Botrytis cinereauses small RNAs (sRNAs) to parasite Argonaute 1 protein and direct the gene silencing machinery of the plant against its own defensive genes, paving the way towards invasion. 


Botrytis in tomato


Botrytis cinerea is the causative agent of grey mold, an infection that affects many economically important crops, like grapevine, tomato or strawberry, causing billionaire losses worldwide. What is the key to success for a pathogen with such a wide range of hosts? Weiberg et al. have discovered the fungus weapon: surprisingly, it is not a protein but a set of small RNAs that will silence host immunity genes.

Botrytis in strawberry
 
Using Arabidopsis thaliana and tomato (S. lycopersicum) leaves infected with B. cinerea, researchers built a library of sRNAs from the fungus (Bc-sRNAs) and selected those induced during infection that were also close in sequence to Arabidopsis or tomato genes, finding 73 Bc-sRNAs that could target genes in both plants. To validate this prediction, three of the most abundant Bc-sRNAs were chosen, measuring the levels of the respective plant transcripts, which were indeed decreased and corresponded to genes involved in plant’s immune response to B. cinerea

 Basically, double stranded RNA is diced by DICER. The nuclease RISC then cleaves mRNAs homologous in sequence to the dsRNA.


Intrigued about the mechanism used for the suppression of the defenses, a hijack of the plant silencing machinery by the Bc-sRNAs was postulated. Confirmation came when Argonaute 1 (AGO1) protein, the nuclease in the RISC complex, was immunoprecipitated from infected leaves and sRNAs from the fungus were pulled-down with it.  Further evidence was provided by the reduced susceptibility of ago1 mutants. On the contrary, the double dcl1 dcl2 mutant of B. cinerealacking the proteins involved in processing of sRNAs, were less pathogenic, demonstrating the importance of sRNA production for fungus virulence.

This work by Weiberg et al. presents a double agent at the service of the fungus army, the sRNAs, in charge of occupying Ago1 and use it for their own purpose: plant invasion. Even if it is the first paper showing endogenous sRNAs travelling from fungus to plants, it is not the first report about cross-kingdom RNAi: another work published in Plant Cell (2) three years ago demonstrated that RNAs designed against fungal transcripts can travel to Blumeria graminis cells, the mildew, and specifically silence their targets. However, it is still unknown if plants have endogenous sRNAs in their ranks against fungi.

Mildew in barley

 
The present study raises many questions: are sRNAs a common strategy employed by fungi? Will it be used by other pathogens? How will plants counterattack? For the moment, regarding sRNA, fungi command and plants obey!

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1)      A. Weiberg et al., Science 342, 118 (2013).
2)      D. Nowara et al., Plant Cell 22, 3130 (2010).

Origen: plantas zombies y sRNAs



Una historia de batallas para acabar el 2013...
Un artículo publicado en la revista Science el pasado octubre muestra que el hongo Botrytis cinerea utiliza pequeños RNAs (small RNAs, sRNAs) para parasitar la proteína Argonauta 1 y dirigir la maquinaria de silencinamiento  de la planta contra sus propios genes defensivos, allanando el camino hacia la invasión.
Botrytis en tomate
 
Botrytis cinerea es el agente causante del moho gris, una infección que afecta a muchos cultivos económicamente importantes, como la vid, el tomate o la fresa, ocasionando pérdidas millonarias en todo el mundo. Pero, ¿cuál es la clave del éxito para un patógeno que puede infectar a tantas especies distintas? Weiberg et al. han descubierto el arma secreta del hongo: sorprendentemente no es una proteína sino un conjunto de pequeños RNAs que silencian los genes que confieren resistencia en la planta huésped.

B. cinerea en fresa


Utilizando hojas de Arabidopsis thaliana y tomate (S. lycopersicum) infectadas con B. cinerea, los investigadores han construido una librería de sRNAs procedentes del hongo (Bc-sRNAs) y han seleccionado aquellos que se inducen durante la infección con homología de secuencia tanto a genes de Arabidopsis como de tomate, encontrando 73 que podrían  tener como diana genes en ambas plantas. Para validar esta predicción, se eligieron tres de los Bc-sRNAs más abundantes y se midieron los niveles de los correspondientes tránscritos en plantas, que habían disminuido y además estaban implicados en la defensa de  la planta frente al hongo.

Cuando la célula detecta un RNA de doble cadena, Dicer lo corta en trocitos y RISC se une a los mRNA con homología de secuencia y los destruye (contado en plan sencillo).


Pero, ¿cómo conseguían los sRNAs del hongo su efecto en las defensas de la planta? Los investigadores propusieron que los Bc-sRNAs secuestraban la maquinaria de silenciamiento vegetal. La confirmación de su hipótesis se produjo cuando encontraron que la proteína Argonauta 1 (AGO1), la nucleasa del complejo RISC, parte de la maquinaria de silenciamiento génico de la planta, inmunoprecipitada en hojas infectadas, estaba unida también a  sRNAs del hongo. Así, los mutantes ago1eran menos susceptibles a la infección y por el contrario, el doble mutante dcl1 dcl2 de B. cinerea, al que le faltan dos proteínas implicadas en procesamiento de sRNAs, eran menos patogénicos, demostrando la importancia de los sRNA en la virulencia del hongo.


Este trabajo de Weiberg et al. presenta un agente doble al servicio del ejército del hongo, los sRNAs, cuya misión consiste en ocupar la proteína Ago1 y usarla para su principal propósito: la invasión de la planta.  Aunque es el primer artículo que muestra sRNAs endógenos viajando desde el hongo a las plantas, no es el primero en informar de un RNAi capaz de actuar en especies pertenecientes a distintos reinos: otro trabajo publicado en Plant Cell hace tres años demostraba que RNAs diseñados contra tránscritos de hongo pueden viajar  a las células de Blumeria graminis, el mildiu, y específicamente silenciar allí a sus genes diana. Sin embargo, no se conoce si las plantas tienen sRNAs endógenos en sus arsenales contra los hongos.

Mildiu en cebada. A la derecha hoja sana.


El presente estudio nos sugiere muchas preguntas: ¿son los sRNAs una estrategia comúnmente empleada por los hongos? ¿será utilizada por otros patógenos? ¿Cómo contraatacarán las plantas? Por el momento, respecto a los sRNAs, los hongos mandan y las plantas… ¡obedecen!

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Para saber más...

            D. Nowara et al., Plant Cell 22, 3130 (2010).

Origen: plantas zombies y sRNAs



Una historia de batallas para acabar el 2013...
Un artículo publicado en la revista Science el pasado octubre muestra que el hongo Botrytis cinerea utiliza pequeños RNAs (small RNAs, sRNAs) para parasitar la proteína Argonauta 1 y dirigir la maquinaria de silencinamiento  de la planta contra sus propios genes defensivos, allanando el camino hacia la invasión.
Botrytis en tomate
 
Botrytis cinerea es el agente causante del moho gris, una infección que afecta a muchos cultivos económicamente importantes, como la vid, el tomate o la fresa, ocasionando pérdidas millonarias en todo el mundo. Pero, ¿cuál es la clave del éxito para un patógeno que puede infectar a tantas especies distintas? Weiberg et al. han descubierto el arma secreta del hongo: sorprendentemente no es una proteína sino un conjunto de pequeños RNAs que silencian los genes que confieren resistencia en la planta huésped.

B. cinerea en fresa


Utilizando hojas de Arabidopsis thaliana y tomate (S. lycopersicum) infectadas con B. cinerea, los investigadores han construido una librería de sRNAs procedentes del hongo (Bc-sRNAs) y han seleccionado aquellos que se inducen durante la infección con homología de secuencia tanto a genes de Arabidopsis como de tomate, encontrando 73 que podrían  tener como diana genes en ambas plantas. Para validar esta predicción, se eligieron tres de los Bc-sRNAs más abundantes y se midieron los niveles de los correspondientes tránscritos en plantas, que habían disminuido y además estaban implicados en la defensa de  la planta frente al hongo.

Cuando la célula detecta un RNA de doble cadena, Dicer lo corta en trocitos y RISC se une a los mRNA con homología de secuencia y los destruye (contado en plan sencillo).


Pero, ¿cómo conseguían los sRNAs del hongo su efecto en las defensas de la planta? Los investigadores propusieron que los Bc-sRNAs secuestraban la maquinaria de silenciamiento vegetal. La confirmación de su hipótesis se produjo cuando encontraron que la proteína Argonauta 1 (AGO1), la nucleasa del complejo RISC, parte de la maquinaria de silenciamiento génico de la planta, inmunoprecipitada en hojas infectadas, estaba unida también a  sRNAs del hongo. Así, los mutantes ago1 eran menos susceptibles a la infección y por el contrario, el doble mutante dcl1 dcl2 de B. cinerea, al que le faltan dos proteínas implicadas en procesamiento de sRNAs, eran menos patogénicos, demostrando la importancia de los sRNA en la virulencia del hongo.


Este trabajo de Weiberg et al. presenta un agente doble al servicio del ejército del hongo, los sRNAs, cuya misión consiste en ocupar la proteína Ago1 y usarla para su principal propósito: la invasión de la planta.  Aunque es el primer artículo que muestra sRNAs endógenos viajando desde el hongo a las plantas, no es el primero en informar de un RNAi capaz de actuar en especies pertenecientes a distintos reinos: otro trabajo publicado en Plant Cell hace tres años demostraba que RNAs diseñados contra tránscritos de hongo pueden viajar  a las células de Blumeria graminis, el mildiu, y específicamente silenciar allí a sus genes diana. Sin embargo, no se conoce si las plantas tienen sRNAs endógenos en sus arsenales contra los hongos.

Mildiu en cebada. A la derecha hoja sana.


El presente estudio nos sugiere muchas preguntas: ¿son los sRNAs una estrategia comúnmente empleada por los hongos? ¿será utilizada por otros patógenos? ¿Cómo contraatacarán las plantas? Por el momento, respecto a los sRNAs, los hongos mandan y las plantas… ¡obedecen!

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            D. Nowara et al., Plant Cell 22, 3130 (2010).

domingo, 15 de diciembre de 2013

Michael Douglas estaba en lo cierto: VPH y cáncer de garganta



Los casos de cáncer orofaríngeo aumentan cada año y entre el 45 y el 90% de las veces el causante del cáncer es el virus del papiloma humano. Por suerte las dos vacunas aprobadas contra el virus protegen no sólo contra cáncer de cérvix sino también contra un posible cáncer de garganta… hombres y  mujeres pueden vacunarse.

El 3 de Junio de 2013 el actor Michael Douglas declaraba al periódico The Guardian que su cáncer de garganta no había sido causado por excesos en el consumo de alcohol, tabaco y drogas, sino por el virus del papiloma humano contraído por practicar sexo oral. La entrevista originó todo tipo de críticas, incluyendo un desmentido del representante del actor y la incredulidad de muchos, que pensaban que el protagonista de Wall Street se había convertido en un puritano.  Pero, ¿qué hay de cierto en las declaraciones del actor?



Hasta finales de los 90 la mayor parte de los casos de cáncer de garganta se correspondían con hombres de 50 años o más que habían fumado y bebido durante 30 años. Después empezaron a aparecer pacientes con un perfil distinto: hombres y mujeres más jóvenes con un estilo de vida saludable. Sus tumores también eran diferentes puesto que muchas veces no tenían mutado p53, el cáncer no empezaba exactamente en el mismo sitio y el pronóstico era mejor tras un tratamiento de quimioterapia y radioterapia.

Parece claro que los investigadores se enfrentaban a dos tipos de cáncer de garganta pero, ¿por qué eran tan diferentes? Si el cáncer no parecía estar causado por el abuso de alcohol y tabaco, ¿a qué se debía?

La primera pista apareció en un cultivo celular derivado de un tumor orofaríngeo: las células estaban infectadas por el VPH (HPV en inglés), el virus del papiloma humano. Podría tratarse de una contaminación pero, analizando múltiples muestras de tumores, descubrieron que el VPH estaba en el 25% de ellas y que además estaba produciendo oncoproteínas, una indicación de que podía ser la causa del cáncer. Aunque en el 2000 ya se publicó un estudio que apuntaba al VPH como la causa del nuevo tipo de cáncer, la idea no caló hasta 2007, cuando se presentó un estudio en el que durante siete años se acumularon datos de pacientes y se analizaron biopsias, descubriéndose que aquellos que tenían cáncer de cuello o cabeza tenían 15 veces más posibilidades de estar infectados por el VPH. Además se confirmaron los indicios: los pacientes con cáncer positivo para VPH tenían múltiples compañeros sexuales pero no existía una relación significativa con el consumo de alcohol y tabaco. En el caso de los pacientes con cáncer VPH negativos el perfil era justo el contrario: fumadores y bebedores sin asociación con la actividad sexual.

La mayor probabilidad de supervivencia de los pacientes con cáncer positivo para VPH está llevando a médicos e investigadores a buscar tratamientos menos agresivos. Sin embargo, la principal vía de actuación se está basando en la prevención mediante las vacunas aprobadas en 2006, Cervarix y Gardasil, que protegen contra el cáncer de cérvix y el de garganta al inmunizar las dos contra VPH-18 y VPH-16, siendo esta última variante la responsable del 90% de los casos de cáncer orofaríngeo y el principal agente tras el cáncer de cérvix.



Aunque para el cáncer de cuello de útero existe un buen método de detección precoz, la tinción de papanicolauen el exudado vaginal, no existe una prueba no invasiva para detectar lesiones precancerosas en la garganta, de ahí la importancia de la inmunización.

Por el momento la vacuna está recomendada en mujeres  de 9 a 25 años y Gardasil también ha sido aprobada en Estados Unidos y Europa para su uso en varones de la misma  edad. Se trata de vacunar a la población antes de haber tenido contactos sexuales que les puedan haber puesto en contacto con el virus para que la inmunización sea efectiva.

En España se está vacunando a todas las niñas de 14 años (aún no se vacuna sistemáticamente a los  varones) y las dos vacunas están demostrando una protección significativa y persistente, existiendo una cierta protección cruzada frente a tipos de virus no incluidos específicamente en el cocktail de la inyección. Protegerse frente al virus y sus posibles efectos cancerígenos es importante porque, aunque la mayoría de las infecciones por VPH se resuelven espontáneamente sin tratamiento y el organismo se limpia de virus al cabo de unos dos años,  su prevalencia es alta en la población española (un 14,3% entre las mujeres de 18 a 65 años y un 29% entre las jóvenes de 18 a 25 años), siendo más común en aquellas que han tenido más compañeros sexuales (encontrándose en un  8,9% de mujeres con una sola pareja frente a un 44,6% de mujeres que declaran haber tenido relaciones con 10 o más parejas) y por tanto el riesgo de contraer las variantes más peligrosas y que la infección tenga consecuencias existe (un 5% de los portadores crónicos desarrollarrá cáncer o un precáncer) y prevenirlo es tan fácil como vacunarse.



¿Qué hay de la población adulta que ya ha tenido contactos sexuales y que quizás ya se ha infectado en algún momento por el VPH? ¿Merece la pena vacunarse? Aunque el virus está bastante extendido la probabilidad de haber estado en contacto con el virus varía según el número de compañeros sexuales que se haya tenido. La decisión recae en cada uno pero hay que tener en cuenta que es improbable haber estado en contacto con todos los tipos para los que la vacuna ofrece protección y aunque sea una cuestión de probabilidad, no siempre se pueden prevenir varios tipos de cáncer con sólo unas inyecciones.

“Varios” se refiere en este caso a múltiples tipos de cáncer pues además de cáncer de cuello de útero, vulva, pene, ano y garganta algunos estudios apuntan a que el VPH también podría ser la segunda causa de cáncer de pulmón después del tabaco. Así que parece que Michael Douglas tenía razón y el virus del papiloma humano, aunque muchos no fuéramos conscientes, causa miles de casos de cáncer de garganta al año. Por suerte esta vez, gracias a las vacunas, jugamos con ventaja.

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