Este artículo explora las similitudes entre los virus y los ingenieros metabólicos en cuanto a su manipulación del metabolismo celular. Se discuten las estrategias virales para secuestrar recursos y las oportunidades para desarrollar terapias antivirales basadas en la ingeniería metabólica.

Introducción

Los enfoques actuales para combatir infecciones virales, como el VIH, han mostrado un éxito limitado y presentan inconvenientes. Las vacunas, por ejemplo, dependen de la respuesta inmune del huésped, que puede variar en eficacia. La genómica y los estudios metabólicos han revelado la dependencia de los virus a los metabolitos del huésped y los cambios metabólicos en las células infectadas.

La capacidad del virus para manipular el metabolismo del huésped para producir sus propias proteínas y replicarse presenta paralelismos con la ingeniería metabólica. Esta disciplina busca comprender, manipular y diseñar redes metabólicas para producir productos farmacéuticos, alimenticios y otros.

Similitudes entre virus e ingeniería metabólica

Tanto los virus como los ingenieros metabólicos buscan aumentar la producción de un producto deseado. Ambos enfrentan restricciones similares, como la disponibilidad de recursos y la necesidad de mantener la viabilidad del sistema. Un aumento en la producción del producto deseado puede afectar negativamente el crecimiento y la supervivencia del huésped o la célula.

Además, ambos deben evadir los mecanismos de defensa del huésped. Los virus han desarrollado estrategias como el control de la expresión génica, la hipermutación para evadir la respuesta inmune y el control temporal de la infección. La ingeniería metabólica también puede controlar la expresión génica, la actividad de las proteínas y utilizar promotores inducibles para un control temporal.

Herramientas de la ingeniería metabólica para combatir infecciones

Los avances en secuenciación de ADN, anotación de genes y síntesis de ADN han proporcionado a los ingenieros metabólicos herramientas poderosas. La capacidad de sintetizar ADN y expresar proteínas en diferentes organismos permite la manipulación precisa de vías metabólicas.

Las técnicas de ingeniería metabólica, como la cromatografía líquida y la espectrometría de masas, permiten medir las concentraciones de metabolitos y determinar el flujo a través de vías metabólicas. La integración de estos datos con información transcriptómica y proteómica proporciona una comprensión más profunda de la respuesta celular a las perturbaciones.

Aprovechando la ingeniería metabólica para entender la infección viral

Diversos estudios han comenzado a explorar las dependencias metabólicas del huésped para desarrollar terapias antivirales. Por ejemplo, se ha descubierto que el virus de la hepatitis C (VHC) utiliza el metabolismo de lípidos del huésped para su ciclo de infección. Las terapias antivirales dirigidas a estas vías metabólicas podrían ser eficaces para combatir la infección.

Los modelos computacionales de propagación viral, como los modelos no estructurados y estructurados, son herramientas útiles para comprender la interacción virus-huésped. Los modelos no estructurados pueden ayudar a interpretar grandes conjuntos de datos e identificar nuevos experimentos, mientras que los modelos estructurados, que incluyen información detallada sobre la expresión génica y la interacción de proteínas, pueden capturar los mecanismos subyacentes de la infección.

Observaciones finales

Las similitudes entre los virus y los ingenieros metabólicos sugieren que un enfoque de ingeniería metabólica para combatir las infecciones virales puede ser prometedor. Es necesario un mayor esfuerzo en esta área para comprender mejor las concentraciones de metabolitos clave, las vías del huésped y las estrategias para desviar el flujo metabólico lejos de la producción viral.

Si bien estos enfoques pueden no aplicarse a todas las infecciones virales o etapas de la infección, en los casos en que la infección depende en gran medida de factores metabólicos, la ingeniería metabólica podría conducir a nuevos conocimientos y aplicaciones para la salud humana y la biotecnología.

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