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Adenovirus infeccioso
Adenovirus infeccioso

Primer seguimiento del 'desensamblaje' de un virus en tiempo real

martes 23 de julio de 2013, 08:39h

Un equipo multidisciplinar de la Universidad Autónoma de Madrid, junto a científicos del Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) y la Universidad de Princeton, ha conseguido provocar y medir en tiempo real el desensamblaje de partículas individuales de adenovirus humano. Los experimentos revelan las consecuencias de los cambios físicos que induce el proceso de maduración para transformar partículas víricas inofensivas en infecciosas. 

Físicos y biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC) y la Universidad de Princeton, han realizado el primer seguimiento del desensamblaje de virus individuales en tiempo real. El estudio, publicado en la revista Scientific Reports, ha revelado que la capacidad infectiva de los adenovirus maduros proviene del estado no condensado de su genoma.
 
Los virus son cápsulas nanométricas de proteínas que están rellenas de ácidos nucleicos. En general, los virus que infectan bacterias inyectan su ADN en la célula desde el exterior, dejando su cápsula fuera, mientras que en el caso de los que infectan organismos eucariotas (como son los animales y las plantas) la partícula completa penetra en la célula huésped. Este es el caso del adenovirus humano, causante de algunos de nuestros resfriados y gastroenteritis, que puede resultar mortal en pacientes immunodeprimidos pero que también puede ser utilizado como medicina en terapias génicas.

El proceso de infección del adenovirus implica el desensamblaje progresivo de su cápsula, desde que entra en la célula hasta que llega al núcleo para introducir su ADN a través de uno de los poros nucleares. Posteriormente, la maquinaria celular se encargará de replicar y expresar el ADN invasor para producir nuevas partículas víricas. Los virus recién formados no son infecciosos. Tienen que sufrir un proceso de maduración que altera sus propiedades físico-químicas a nivel molecular para que las cápsulas víricas se desensamblen correctamente y liberen su ADN. Para comprender cómo el virus pasa a ser infeccioso, los científicos deben estudiar los cambios físicos que suceden durante la maduración, y su papel en el desensamblaje controlado de las partículas virales.

Induciendo fatiga mecánica en virus

Para provocar la fatiga mecánica de virus individuales, los investigadores emplearon un microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM) en medio acuoso. La pieza clave de un AFM es una micropalanca, al final de la cual hay una punta de unos 20 nanómetros de radio que se emplea como un sensor de fuerzas (gracias a un laser que mide su flexión). La fatiga mecánica de un virus se consigue mediante la realización de miles de ciclos de carga, muy por debajo de la fuerza de rotura; es decir: tocando suavemente muchas veces el virus con la punta del AFM. Mientras que un toque individual no altera la estructura de virus, la acumulación de muchos toques hace que la partícula se fatigue. De esta forma se consigue a la vez provocar y observar el desensamblaje progresivo de partículas víricas individuales en tiempo real. Los experimentos revelaron que en adenovirus las proteínas que ocupan los vértices son más inestables en las partículas maduras que en las inmaduras, y que -por lo general- son más frágiles que el resto de la cápsula vírica.

De acuerdo con los resultados del estudio, en los virus inmaduros -una vez que se ha perdido la pared de la cápsula- se libera una pelota condensada de ADN, "de forma similar a lo que ocurre cuando pelamos una naranja". En este vídeo puede observarse el proceso de desensamblaje de un virus inmaduro, y en este otro el de un virus maduro.  En la figura de la izquierda la estructura roja es el condensado de ADN (en negro, los trozos de cápsula que han ido cayendo). Sin embargo, señalan los investigadores, la cápsula de los virus maduros se desmigaja de forma catastrófica, liberando simultáneamente el ADN vírico, que se difunde rápidamente fuera de los restos de la cápsula vírica. En la figura de la derecha, aparte de dos virus enteros con forma icosaédrica (triángulos blancos), se observa que el virus que ha sufrido fatiga se ha desgajado en dos trozos pequeños (rojo). La altura de las estructuras de ADN (amarillo) revela que no está condensado.

 

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