Los virus, pequeños parásitos causantes de enfermedades que pueden infectar todo tipo de formas de vida, han sido bien estudiados, pero quedan muchos misterios. Uno de esos misterios es cómo un virus esférico elude las barreras de energía para formar capas simétricas.

Un equipo de investigación dirigido por la física Roya Zandi de la Universidad de California, Orilla, ha avanzado para resolver este misterio. El equipo informa en un artículo publicado en ACS Nano que una interacción de energías a nivel molecular hace posible la formación de un caparazón.

Comprender los factores que contribuyen al ensamblaje viral podría permitir intentos biomédicos para bloquear la replicación e infección viral. Una mejor comprensión de cómo se forman las conchas virales, los nanocontenedores de la naturaleza, es de vital importancia para los científicos de materiales y un paso crucial en el diseño de nanoconchas que podrían servir como vehículos para administrar medicamentos a objetivos específicos en el cuerpo.

El equipo de Zandi exploró el papel de la concentración de proteínas y la energía elástica en la autoorganización de las proteínas en la superficie curva de la cáscara para comprender cómo un virus elude muchas barreras energéticas.

"Entender el efecto combinado de la energía elástica, interacción genoma-proteína, y la concentración de proteínas en el ensamblaje viral constituye el gran avance de nuestro trabajo, "dijo Zandi, profesor del Departamento de Física y Astronomía. "Nuestro estudio muestra que si se forma una cáscara desordenada debido a la alta concentración de proteínas o una fuerte interacción atractiva, luego, a medida que el caparazón crece, el costo de la energía elástica se vuelve tan alto que se pueden romper varios enlaces, resultando en el desmontaje y posterior montaje de una carcasa simétrica ".

¿Qué es un virus?

El objeto físico más simple en biología, un virus consta de una capa de proteína llamada cápside, que protege su genoma de ácido nucleico:ARN o ADN. Se puede pensar en los virus como contenedores móviles de ARN o ADN que insertan su material genético en células vivas. Luego se hacen cargo de la maquinaria reproductiva de las células para reproducir su propio genoma y cápside.

La formación de la cápside es uno de los pasos más cruciales en el proceso de infección viral. La cápside puede ser de forma cilíndrica o cónica, pero más comúnmente asume una estructura icosaédrica, como un balón de fútbol.

Un icosaedro es una estructura geométrica con 12 vértices, 20 caras, y 30 lados. Un balón de fútbol oficial es una especie de icosaedro llamado icosaedro truncado; tiene 32 paneles cortados en forma de 20 hexágonos y 12 pentágonos, con los pentágonos separados entre sí por hexágonos.

El ensamblaje viral no se comprende bien porque los virus son muy pequeños, midiendo en nanómetros, un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro. El montaje también ocurre muy rápido, normalmente en milisegundos, un milisegundo es una milésima de segundo. El trabajo teórico y las simulaciones son necesarios para comprender cómo crece un virus.

"Un caparazón viral es muy simétrico, ", Dijo Zandi." Si un defecto pentagonal se forma en la ubicación incorrecta, rompe la simetría. A pesar de esta sensibilidad, los caparazones virales a menudo se ensamblan en estructuras simétricas bien definidas ".

Vehículos nano

Zandi explicó que debido a la falta de datos experimentales, el proceso de ensamblaje del virus no se comprende bien. El nuevo trabajo encontró que las propiedades elásticas de las proteínas de la cápside y la interacción atractiva entre ellas van de la mano para formar configuraciones altamente simétricas que son energéticamente muy estables.

"Al ajustar estos parámetros, podemos controlar la estructura final y la estabilidad de las cápsides virales, ", dijo." Estas cápsides virales se pueden utilizar como nanocontenedores para transportar medicamentos como carga a objetivos específicos. Lo que los hace muy prometedores para la administración de fármacos y la administración de genes es que son estables, tienen una alta eficiencia de absorción, y tienen baja toxicidad ".

Ya, algunos grupos experimentales están trabajando con compañías farmacéuticas para diseñar medicamentos que interfieran o bloqueen el ensamblaje viral. Su laboratorio está trabajando con colaboradores internacionales para diseñar simulaciones para comprender mejor el ensamblaje de virus.

"Comprender los factores que afectan la estabilidad de las estructuras virales finales puede hacer que los procesos de administración de fármacos sean más controlables, " ella dijo.