Una nueva investigación revela que la forma en que se percibieron los virus en términos de su arquitectura necesitará ser modificada, porque en realidad están estructurados en muchos más patrones de lo que se entendía previamente. Los hallazgos podrían tener un impacto significativo en cómo se clasifican, nuestra comprensión decómo forman, evolucionan e infectan a los huéspedes, y estrategias para identificar formas de diseñar vacunas para atacarlos.
En los años 50 y 60, cuando los científicos comenzaron a obtener imágenes de virus de alta resolución, descubrieron la estructura detallada de la cápside, una capa protectora externa compuesta de múltiples copias de la misma proteína, que protege el material genético del virus.La mayoría de los virus tienen cápsides que son típicamente cuasi esféricas y muestran simetría icosaédrica, como un dado de 20 lados, por ejemplo.
El caparazón de la cápside es lo que los protege, y cuando los científicos descubrieron su estructura, propusieron que las cápsidas podrían tener diferentes tamaños y contener diferentes cantidades de genoma y, por lo tanto, podrían infectar a los huéspedes de manera diferente.
Por qué esto importa
Al diseñar medicamentos para atacar virus, los científicos ahora pueden tener en cuenta sus diversas formas estructurales para mejorar la eficacia.
Dos investigadores que estudian las estructuras de los virus, Antoni Luque, biofísico teórico de la Universidad Estatal de San Diego y miembro de su Instituto de Información Viral, y Reidun Twarock, biólogo matemático de la Universidad de York, Reino Unido, y miembro deEl Centro Interdisciplinario de Análisis de Sistemas de York muestra que muchos virus se han clasificado erróneamente durante 60 años, incluidos virus comunes como el Herpes simple y el Zika.
Esto fue porque a pesar de tener las imágenes estructurales de la microscopía crioelectrónica, no teníamos la descripción matemática de muchas de las arquitecturas de diferentes virus.
"Descubrimos seis nuevas formas en que las proteínas pueden organizarse para formar cáscaras de cápsida icosaédrica", dijo Luque. "Por lo tanto, muchos virus no adoptan solo las dos arquitecturas de cápsida ampliamente entendidas. Ahora hay al menos ocho formas en que susse podrían diseñar cápsidas icosaédricas "
Usaron una generalización del principio de cuasiequivalencia para ver cómo las proteínas pueden envolverse alrededor de una cápside icosaédrica.
Su estudio, que se publicará en Comunicaciones de la naturaleza el viernes 27 de septiembre, también muestra que los virus que forman parte del mismo linaje estructural, en función de la proteína de la que están compuestos, adoptan diseños de cápside icosaédricos consistentes, proporcionando un nuevo enfoque para estudiar la evolución del virus.
aplicaciones de biotecnología
Los biólogos estructurales ahora pueden tomar esta información y reclasificar la estructura de los virus, lo que ayudará a revelar relaciones moleculares y evolutivas entre diferentes virus.
También proporcionará una guía para diseñar nuevos contenedores moleculares para aplicaciones de nanotecnología y biotecnología, y ayudará a los científicos a identificar estrategias específicas para apuntar al ensamblaje de proteínas en la cápside. Esto eventualmente puede conducir a un enfoque más sistemático para desarrollar antiviralesvacunas.
"Podemos usar este descubrimiento para apuntar tanto al ensamblaje como a la estabilidad de la cápside, ya sea para prevenir la formación del virus cuando infecta la célula huésped o para romperla después de que se forme", dijo Luque. "Esto podría facilitarla caracterización e identificación de objetivos antivirales para virus que comparten el mismo diseño icosaédrico "
Este nuevo marco acomoda virus que anteriormente eran atípicos, proporciona nuevas predicciones de arquitecturas de cápside viral y ha identificado patrones geométricos comunes entre virus relacionados evolutivos distantes que infectan a todos, desde humanos hasta bacterias.
Twarock dijo que los nuevos planos también proporcionan "una nueva perspectiva sobre la evolución viral, sugiriendo nuevas rutas en las que los virus más grandes y complejos pueden haber evolucionado de simples en escalas temporales evolutivas"
aplicaciones arquitectónicas
Las geometrías también podrían usarse en nuevos diseños arquitectónicos en edificios y construcción.
Desde la década de 1960, estas cápsides virales se han clasificado utilizando el marco geométrico introducido por el biólogo estructural Donald Caspar y el biofísico Aaron Klug, que se inspiraron en las cúpulas geodésicas diseñadas por el famoso arquitecto R. Buckminster Fuller. Sin embargo, como técnicas de imagen molecularhan avanzado, un número cada vez mayor de reconstrucciones de la cápside viral en 3D que incluían virus como el herpes o el zika se ha caído de este marco geométrico clásico.
"Este estudio presenta un marco más general que la construcción clásica de Caspar-Klug. Se basa en la conservación de los vértices locales formados por las proteínas que interactúan en la cápside", explicó Luque. "Este enfoque condujo al descubrimiento deseis nuevos tipos de diseños de cápsida icosaédrica, mientras se recuperan los dos diseños clásicos de Caspar-Klug basados en Goldberg y poliedros geodésicos ".
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Materiales proporcionados por Universidad Estatal de San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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