Investigadores dirigidos por el físico Markus Deserno de la Universidad Carnegie Mellon y la química Christine Peter de la Universidad de Konstanz Alemania han desarrollado una simulación por computadora que destruye las cápsidas virales. Al permitir a los investigadores ver cómo se rompen las conchas duras, la simulación proporciona una ventana computacional paramirando cómo se ensamblan los virus y las proteínas. El estudio se publica en la edición de octubre de The European Physical Journal Temas especiales .
"El concepto de romper algo para ver cómo está hecho no es nuevo. Es lo que se está haciendo en los aceleradores de partículas y en los laboratorios de ciencia de materiales de todo el mundo, sin mencionar los niños pequeños que rompen sus juguetes para ver qué hay dentro", dijo Deserno, profesor del departamento de física y miembro de la Iniciativa de Física Biológica del departamento: "Con una simulación podemos construir el virus, aplastarlo y ver qué sucede con un nivel de resolución muy alto".
Las cápsides virales, las capas proteicas que encapsulan y transportan el genoma viral, son uno de los nanocontenedores más fuertes de la naturaleza. Las capas se forman cuando las copias de las proteínas de la cápsida se unen espontáneamente y se ensamblan en una capa redonda y geométrica. Comprender cómo se unen estas proteínasformar cápsidas puede ayudar a los investigadores a fabricar nanocontenedores similares para una variedad de usos, incluida la administración dirigida de medicamentos. Además, la simulación podría llenar un vacío para los virólogos, permitiéndoles estudiar las etapas del ensamblaje viral que no pueden ver experimentalmente.
Estudiar el autoensamblaje de las cápsides virales es difícil. La mayoría de los virus son demasiado pequeños, de unos 30 a 50 nanómetros, y las proteínas de la cápside se unen demasiado rápido para que se pueda ver su ensamblaje utilizando la microscopía tradicional. Como alternativa, Desernoy sus colegas pensaron que una mejor manera de aprender sobre el ensamblaje de la cápsida podría ser ver qué sucede cuando una cápsida ya formada se rompe.
Para hacer esto, Deserno y sus colegas crearon un modelo de grano grueso de la cápside del virus del moteado de caupí CCMV. En la simulación, aplicaron fuerzas a la cápsida y vieron cómo respondía a esas fuerzas. Su modelo se basa enel campo de fuerza MARTINI, un modelo de grano grueso de uso común, con una red estabilizadora adicional dentro de las proteínas individuales que compensa las deficiencias del modelo en la estabilización de la geometría de plegado de una proteína.
La cápside CCMV está compuesta de 180 proteínas idénticas. En conjunto, las proteínas primero forman pares, llamados dímeros, y esos dímeros luego se unen en las interfaces. Si bien las proteínas son las mismas, las interfaces pueden ser diferentes. En algunos lugaresen la cápsida, cinco proteínas se encuentran, en otras, seis. En la simulación, los investigadores descubrieron que cuando se aplicaba fuerza a la cápsida, la cápsida comenzaría a fracturarse primero en las interfaces hexamétricas, lo que indica que esos contactos proteína-proteína eran más débilesque los de las interfaces pentamétricas. Por el contrario, los contactos pentamétricos nunca se rompieron. Dado que las conexiones más fuertes se ensamblan primero y las más débiles se ensamblan más tarde, los investigadores pueden usar esta información para comenzar a recrear cómo se formó la cápsida.
En la simulación, los investigadores también encontraron una explicación probable para una característica estructural extraña encontrada en la cápsida CCMV. En el centro del sitio de asociación hexamétrica, los extremos de las seis proteínas se unen y forman un barril beta. Betalos barriles son estructuras proteicas secundarias enrolladas. Los investigadores creen que actúan para proporcionar una mayor estabilización en la etapa tardía a las interfaces hexamétricas más débiles.
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Materiales proporcionado por Universidad Carnegie Mellon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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