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Artículo Científico
Revisión sistemática de protocolos ya establecidos para el
estudio de la viroporina P7 mediante simulación
Biomolecular
.
Systematic review of
established protocols for the
study of viroporin P7 using
biomolecular simulation
.
Gutarra
-
García, Brandon Lee
1
.
1
Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga
;
Perú, Ayacucho
;
https://orcid.org/0009
-
0000
-
4550
-
4518
;
brandon.gutarra.02@unsch.edu.pe
1
Autor
Correspondencia
https://doi.org/10.63618/omd/isj/v3/n4/149
Resumen:
Las viroporinas, como la proteína P7 asociada al virus de la Hepatitis C,
son pequeñas proteínas hidrófobas que actúan como factores de virulencia
al formar
canales iónicos esenciales para el ensamblaje y liberación de partículas virales en
células hospedadoras. El objetivo de este estudio fue realizar una revisión sistemática
sobre la simulación biomolecular de la viroporina P7. Se consultaron fuen
tes
científicas indexadas, seleccionando 20 trabajos relevantes entre 540 resultados
iniciales, excluyendo aquellos que no se ajustaban al tema. Los estudios analizados
emplearon diversos enfoques computacionales, como el acoplamiento molecular,
escalas de
simulación y dinámica molecular. Tras comparar los métodos, se
determinó que la dinámica molecular es la técnica más eficaz por su precisión y
aplicabilidad. Además, se concluyó que el software Amber es el más adecuado para
simulación, mientras que Unipro
UGENE destaca para el análisis de datos por su
facilidad de uso y bajo margen de error.
Palabras clave:
Docking; viroporinas; viroporina P7; simulación biomolecular;
dinámica molecular; protocolos de estudio de biomoléculas.
Abstract:
Viroporins, such
as the P7 protein associated with the hepatitis C virus, are
small hydrophobic proteins that act as virulence factors by forming ion channels
essential for the assembly and release of viral particles in host cells. The objective of
this study was to conduc
t a systematic review of the biomolecular simulation of the P7
viroporin. Indexed scientific sources were consulted, selecting 20 relevant papers
from 540 initial results, excluding those that did not fit the topic. The studies analyzed
used various comput
ational approaches, such as molecular docking, simulation
scales, and molecular dynamics. After comparing the methods, molecular dynamics
was determined to be the most effective technique due to its accuracy and
applicability. In addition, it was concluded
that Amber software is the most suitable for
simulation, while Unipro UGENE stands out for data analysis due to its ease of use
and low margin of error.
Keywords:
Docking; viroporins; viroporin P7; biomolecular simulation; molecular
dynamics; biomolecule
study protocols.
Cita:
Gutarra
-
García, B. L. (2025).
Revisión sistemática de
protocolos ya establecidos para el
estudio de la viroporina P7
mediante simulación
Biomolecular.
Innova
Science
Journal
,
3
(4), 441
-
449.
https://doi.org/10.63618/omd
/isj/v3/n4/149
Recibido:
18
/
07
/20
25
Aceptado:
25
/
09
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Publicado:
31
/
10
/20
25
Copyright:
© 202
5
por los
autores
.
Este artículo es un
artículo de acceso abierto
distribuido bajo los términos y
condiciones de la
Licencia
Creative Commons, Atribución
-
NoComercial 4.0 Internacional.
(
CC
BY
-
NC
)
.
(
https://creativecommons.org/lice
nses/by
-
nc/4.0/
)
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Artículo Científico
1. Introducción
La prevalencia de virus patógenos y la escasez de opciones de tratamiento eficaces
para las enfermedades que causan, justifican una mayor investigación sobre la fisiología
básica y los mecanismos patógenos de estos virus. D
urante la última década, una
familia de proteínas virales en expansión se ha convertido en un tema de gran interés
debido a su papel central en el ciclo de vida viral. Estas proteínas, denominadas
viroporinas, participan en la replicación y el ensamblaje d
el genoma viral, así como en
la entrada y liberación de partículas de virus en las células infectadas (Gonzáles, 2003)
El virus que produce la hepatitis C (VHC) es una de las causas principales en
enfermedades del tipo hepáticas tanto graves como crónicas,
en tanto que los antivirales
están demostrando éxito clínico con enfermedades que están estrechamente
relacionadas con el virus de la hepatitis C (VHC), pero al ser un virus que se encuentra
en constante mutación existe una necesidad de elaborar mejores f
ármacos antivirales
siendo una de las principales dianas de estos fármacos la proteína viral P7 (Wei et al.,
2021).
Actualmente la P7 es una de las proteínas virales de gran importancia ya que es una
pequeña proteína hidrófoba la cual está ubicada entre la
s regiones estructurales y no
estructurales de la poliproteína (Griffin et al., 2003). La proteína integral de membrana
P7 (viroporina), actúa como canal iónico dependiente de calcio en el retículo
endoplásmático, y es necesaria para la morfogénesis y secr
eción de partículas virales
infecciosas (Salvatierra, 2017). P7, que se encuentra principalmente en el retículo
endoplásmico (RE), es una proteína asociada a la membrana. Actuales estudios
estructurales han corroborado que la viroporina P7 presenta dos tip
os de hélices
α
transmembrana (TM) las cuales están unidas por un bucle citoplasmático dibásico corto
(Behmard et al., 2018). La actividad de la viroporina probablemente está regulada por
diferencias en los componentes y estructuras de las bicapas lipídica
s orgánicas y de la
membrana plasmática. Los virus que tienen defectos en las viroporinas no pueden lograr
el ensamblaje y la liberación adecuados en las células (Nieva et al., 2012).
Por esta razón la viroporina P7 cumple un rol muy importante en la infec
ción del virus
de la hepatitis C (VHC), por eso se ha estudiado muy a fondo la estructura de la proteína
P7 por lo cual se puede afirmar que esta proteína es una combinación de complejos
heptaméricos y hexaméricos en liposomas (Llanes et al., 2015), tambié
n se sabe que
esta proteína tiene una función inmunológica ya que ayuda a evadir el sistema
inmunológico del hospedador también es considerado como un potencial antígeno de
vacuna ya que puede inducir a las células T CD4 y T CD8 a destruir las células hepá
ticas
que van a expresar el antígeno VHC, para determinar con exactitud dicho proceso la
única forma actualmente es mediante microscopia electrónica o los métodos de
simulación molecular, que es parte de la bioinformática (Shiryaev et al., 2018).
Los difer
entes métodos actuales de simulación molecular surgieron en necesidad para
las diferentes áreas de la ciencia con la finalidad de coadyuvar y facilitar el estudio de
aquellas moléculas las cuales es difícil observar por medio de microscopía electrónica
o q
ue tengan tiempos de equilibrios en escalas minúsculas de tiempo como son los
nanosegundos que es complicado su medición en el laboratorio (Vieyres et al., 2013), o
en muchos casos es utilizado para determinar de una mejor manera su dinámica
molecular y es
tá puede ser entendida con mayor facilidad y claridad por distintos
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Artículo Científico
métodos numéricos y herramientas bioinformáticas. Se puede mencionar que algunas
de las aplicaciones y usos de los distintos métodos de simulación molecular han sido de
gran apoyo, de esto
s se puede mencionar como la simulación molecular facilita el
estudio de macromoléculas como el ADN, proteínas (desde la estructura primaria hasta
la cuaternaria), modelización de materiales nuevos e inclusive la de distintos cristales
líquidos (Pérez, 201
4).
Las moléculas proteicas que es la P7 que son viroporinas de importancia clínica, ya que
estas otorgan la virulencia asociada a enfermedad en hospedadores susceptibles, es
importante el realizar los estudios correspondientes de estas moléculas, para el
propósito del mismo se utiliza los métodos bioinformáticos basados en simulación
molecular (Vivas et al., 2016).
De aquí nace la importancia de revisar las diferentes herramientas que están siendo
más utilizadas para el estudio de distintos tipos de biomol
éculas, así mismo como la
revisión de otros softwares que estarán disponibles en un futuro cercano que
simplificarán las simulaciones. También es crucial el comprender los variados
fundamentos del cómo funcionan los métodos de simulación molecular, ya que,
de lo
contrario, se estaría desarrollando un proceso como si fuera una caja negra, en el cual
como quién dice por
“
arte de magia
”
aparecen los resultados y no se pueden determinar
las restricciones que presenta el modelo (Hinckley et al., 2013).
El objeti
vo del trabajo es realizar una revisión sistemática de los distintos protocolos
para el estudio correcto de las viroporinas P7 mediante el uso de simulaciones
moleculares.
2. Materiales y Métodos
2.1.
Diseño
metodologico
.
Con el fin de comparar los
protocolos ya establecidos para el estudio de las viroporinas
P7, por simulación biomolecular, se realizó una revisión sistemática de documentos
científicos y sitios web indexados a importantes revistas de carácter científico referidos
al tema.
2.2.
Estrat
egia de búsqueda
.
La búsqueda de documentos científicos concernientes a nuestro tema se realizó en el
buscador
“
google scholar
”
usándose palabras clave tales como: Docking,
viroporinas,viroporina P7, simulación biomolecular, dinámica molecular, protocolos
de
estudio de biomoléculas, con la cual se obtuvo resultados de búsqueda que incluían el
tema y otros que se alejaban del objetivo del presente trabajo, por lo que fue necesario
reforzar la búsqueda por tópicos como el uso del tema en inglés porque la mayo
ría de
trabajos de este tema se encuentran en este idioma, se usó
“
DOCKING AND
VIROPORIN
”
para facilitar la búsqueda de documentos específicos de nuestro tema de
estudio se hizo la búsqueda de información en la web de las bases de datos: Scielo,
Sciencedir
ect y en la revista científica: Nature, por su carácter de confiabilidad de
información y la calidad de los trabajos académicos que presenta cada una de estas.
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Artículo Científico
2.3.
Análisis de la información
.
Nuestra estrategia fue utilizar herramientas como la del aná
lisis sistemático y síntesis
de documentos que sean de carácter científico los cuáles fueron seleccionados para
este trabajo de investigación, y para poder reafirmar la confiabilidad y validez de esta
revisión sistemática se usaron criterios de inclusión y
exclusión para descartar artículos
que carezcan de relevancia académica referente al tema, para así garantizar la solidez
estructural y científica para que este trabajo aporte conocimientos de calidad y que las
referencias sean verificables y que todas la
s citas posean la trazabilidad académica
pertinente.
2.4.
Consideraciones éticas
.
La presente investigación no necesita de la aprobación ética específica al ser
únicamente basada en datos e información bibliográfica. Sin embargo, se tuvo especial
cuidado p
ara citar adecuadamente todas las fuentes y autores utilizados en el presente
trabajo.
Del total de documentos encontrados se realizó la selección y síntesis excluyendo
aquellos documentos que cuyo formato o tema de estudio no pertenecían o se alejaban
del
tópico del presente trabajo.
3.
Resultados
Se encontraron 540 resultados de búsqueda de las cuales filtramos los que eran
relevantes o de suma importancia para nuestro trabajo usando como base 20 trabajos
de las cuales realizamos la síntesis de toda la in
formación que sea del todo relevante
para nuestro trabajo los cuales se puede mencionar:
3.1.
Virus de Hepatitis C
La hepatitis C es un tipo de enfermedad que afecta principalmente al hígado de forma
crónica que puede ocasionar fibrosis, cirrosis y muchas
veces carcinoma hepatocelular,
esta enfermedad a nivel mundial al menos a afectado a 185 millones de personas y se
estima que causa hasta 500 000 muertes cada año, durante un largo periodo de tiempo
esta enfermedad ha sido un problema de salud pública por
la falta de terapias antivirales
efectivas así como también la carencia de una vacuna que sea 100% efectiva contra
dicho virus (Campbell & Monje, 2023).
El virus de la hepatitis C es un virus de ARN de cadena positiva perteneciente a la familia
de virus F
laviviridae, la cual fue descubierta en el año 1989 y hasta la actualidad se han
identificado al menos 8 genotipos de VHC, además se ha confirmado que cada genotipo
engloba docenas de subtipos lo cuales consisten únicamente en variaciones genéticas
entre l
as diferentes cepas, esto es la principal causa de las mutaciones del genoma viral
que muchas veces afectan al curso de la enfermedad y varían las respuestas antivirales
(Lee et al., 2016).
De manera reciente se han implementado una gran cantidad de agente
s antivirales
contra el virus de la hepatitis C, con 3 puntos dianas de proteínas que son NS3/4A,
NS5A y NS5B, con distintos mecanismos, siendo los antivirales Telaprevir y Boceprevir
inhibidores de la N53/4A y la Daclatasvir de la NS5A y finalmente el Sof
usbuvir de la
NS5B, en muchos casos estos fármacos presentan efectos secundarios, y
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Artículo Científico
recientemente se
está
observando resistencia a estos antivirales, es crucial la búsqueda
de una proteína que sea mejor diana y que no sea susceptible a cambios y mutaciones
(Vieyres et al., 2013)
3.2.
Viroporina P7
La proteína P7 del VHC es una viroporina hidrofóbica que se oligomeriza para formar
canales iónicos en las membranas de la capa bilipídica de las células de hospedador
por esa razón desempeñan una función crítica
en las múltiples etapas del ciclo de vida
viral para ayudar a la proliferación viral, he de ahí la importancia de esta viroporina ya
que sería una excelente diana de nuevos fármacos antivirales ya que por ser de
naturaleza hidrófoba los hace una diana exce
lente para los derivados de compuestos
como los adamantanos (Amantadina y Rimantadina) (Wei et al., 2021),siendo una
posible diana la P7 la cual
está
altamente relacionado con la desacidificación de unos
compartimentos intracelulares, que son cruciales par
a que la infección por VHC sea
productiva en el hospedador (Shiryaev et al., 2018). Por lo
cual
para poder estudiar y
determinar mejor un modelo de homología molecular se tiene que recurrir a los métodos
computacionales para observar mejor la dinámica mol
ecular y el acoplamiento
molecular, construyendo modelos de canales iónicos P7 del virus de la hepatitis C y se
tendría que analizar los sitios de unión molecular donde tendrían que adherirse los
inhibidores para así determinar que inhibidor es más optimo
y cuáles podrían ser los
modos de unión probables y el mecanismo que haga que funcione dicha dinámica por
lo cual se tiene que acudir a miles de simulaciones biomoleculares para encontrar dichas
probables soluciones para así de una vez proponer un mejor tr
atamiento a la gente que
padece de esta enfermedad (Llanes et al., 2015).
Los métodos computacionales en bioinformática más utilizados y recomendados
para la simulación biomolecular en base a las revisiones sistemáticas fueron:
AMBER
, es un paquete de lice
ncia libre el cual su utilidad radica que sirve para
desarrollar distintas simulaciones de escala del tipo atomística, implementado
inicialmente por investigadores de Alemania y Suecia. Este paquete está orientado a la
realización de simulaciones de Dinámi
ca Molecular para moléculas bioquímicas como
el caso de ácidos nucleicos, lípidos y proteínas (Castellana Iglesias, 2017), así mismo
el 3SPN.2, es un modelo
“
coarse
-
grained
”,
siendo el
“
coarse
-
grained
”
un modelado de
grano grueso, que tiene como objetivo s
imular el comportamiento de sistemas complejos
utilizando su representación de grano grueso, estos se utilizan ampliamente para el
modelado molecular de biomoléculas en varios niveles de granularidad que fue
desarrollado por investigadores de la Universida
d de Wisconsin
-
Madison(Hinckley et al.,
2013), y por último el paquete computacional
GROMACS el cual es un paquete versátil
para realizar dinámica molecular, es decir, si
mular las ecuaciones de movimiento de
Newton para sistemas con cientos a millones de
partículas. Está diseñado
principalmente para moléculas bioquímicas como proteínas, lípidos y ácidos nucleicos
que tienen muchas interacciones enlazadas complicadas, pero dado que GROMACS es
extremadamente rápido para calcular las interacciones no enlazada
s (que generalmente
dominan las simulaciones), muchos grupos también lo utilizan para la investigación de
sistemas biológicos
(GROMACS, 2021).
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Artículo Científico
Y en base a las revisiones sistemáticas realizadas, los métodos computacionales para
el adecuado análisis de dato
s y el más recomendado según los distintos puntos de vista
de los autores es:
Unipro UGENE
, que es un software multiplataforma de código abierto con el objetivo
principal de ayudar a los biólogos moleculares sin mucha experiencia en bioinformática
a admin
istrar, analizar y visualizar sus datos una aplicación multiplataforma de código
abierto, que integra populares algoritmos y herramientas de bioinformática,
proporcionando interfaces gráficas y de línea de comandos (Okonechnikov et al., 2012),
así mismo se
usó SWISS
-
MODEL que es un conjunto de herramientas de software y
bases de datos para el modelado de homología de estructuras de proteínas totalmente
automatizadas (Bienert et al., 2017).
4.
Discusión
Según las revisiones sistemáticas realizadas se puede
mencionar que, el mejor método
de simulación molecular por su mayor facilidad y por los componentes del software,
sería el método de dinámica molecular y el método computacional Amber
respectivamente y para el análisis de los datos el Software Unipro UGENE
es el más
adecuado por su simplicidad de uso y sus resultados con poco margen de error que
estas originan.
Con este presente trabajo de investigación se puede deducir que las simulaciones
moleculares se pueden realizar a través de dos principales métodos:
Montecarlo,
implementado puede realizar distintos recorridos aleatorios para la exploración de un
ensamble del tipo termodinámico y a la vez de Dinámica Molecular, los cuales se
fundamentan en la resolución de ecuaciones de movimiento, utilizando los méto
dos de
la mecánica estadística, a través de la evolución del sistema en el tiempo (Grados &
Ballón, 2019) y se puede mencionar también que la dinámica molecular es el más
adecuado para el estudio de las moléculas P7, y la aplicabilidad de esta presente
in
vestigación se podría ampliar para el estudio de las viroporinas que posee el virus del
SARS
-
CoV
-
2 como la proteína ORF3a (Elbe y Buckland, 2017) y así desarrollar nuevos
fármacos, o mecanismos para inhibir el desarrollo de esta proteína que es un factor
de
una virulencia asociado a la infección del coronavirus (Nieva et al., 2012), en caso del
SARS
-
CoV
-
2 el más adecuado sería el algoritmo de Metadinámica que se ha
desarrollado como una solución para el cálculo de la energía libre en sistemas complejos
de
simular utilizando los métodos tradicionales de simulación molecular (Contreras y
Moreira, 2018).
Estos resultados nos indican la importancia sobre lo que implica este tema, que es el de
desarrollar nuevos protocolos adecuados para el estudio de diversas
moléculas
mediante el uso de la simulación molecular, ya que algunas están fuertemente
asociadas a factores de virulencia de enfermedades que afectan al ser humano, por ello
no se debe de perder de vista la utilidad de las distintas herramientas bioinformá
ticas
que actualmente presentan una utilidad en investigaciones de nuevas moléculas y
nuevos tratamientos antirretrovirales así como también en la elaboración de nuevas
vacunas.
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Artículo Científico
5.
Conclusiones
La presente revisión sistemática evidencia la relevancia
crítica de las viroporinas, en
particular la proteína P7 del virus de la hepatitis C (VHC), como dianas terapéuticas
potenciales debido a su papel fundamental en el ciclo de vida viral, incluyendo la
morfogénesis, ensamblaje y liberación de partículas vira
les. La constante mutación del
VHC limita la eficacia de los tratamientos actuales, por lo que resulta esencial explorar
nuevas estrategias terapéuticas apoyadas en herramientas bioinformáticas avanzadas.
En este contexto, la simulación molecular se presen
ta como una metodología robusta
para estudiar estructuras proteicas complejas y predecir interacciones moleculares
clave. Entre los métodos revisados, la dinámica molecular destaca por su precisión y
aplicabilidad, siendo el software Amber el más recomenda
ble para su implementación.
Asimismo, herramientas como Unipro UGENE y SWISS
-
MODEL facilitan el análisis y
modelado estructural con alto grado de confiabilidad. Esta investigación no solo fortalece
el enfoque para abordar la proteína P7 del VHC, sino que t
ambién abre nuevas
posibilidades para el estudio de otras viroporinas de importancia clínica, como las
presentes en el SARS
-
CoV
-
2, contribuyendo al desarrollo de fármacos antivirales más
eficaces y específicos.
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Artículo Científico
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CONFLICTO DE INTERESES
“
El
autor declaran no tener ningún conflicto de intereses
”.