La flexibilidad mecánica de los virus puede favorecer su ensamblaje espontáneo

Científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, centro mixto de esta universidad y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han descrito la cadena de montaje espontáneo de un virus y han descubierto que su flexibilidad mecánica favorece este proceso.

El equipo, dirigido por el investigador Mauricio Mateu, ha publicado recientemente dos trabajos en los campos de la biofísica y las nanociencias que aportan nuevos conocimientos sobre las conexiones entre las propiedades mecánicas y el funcionamiento biológico de los virus.

En el primer trabajo, publicado en la revista 'Journal of the American Chemical Society', utilizaron técnicas de microscopía de fuerzas atómicas y microscopía electrónica para observar la manera como las piezas de la cápsida de un virus diminuto de ratón (MVM) se van uniendo espontáneamente entre sí.

En el segundo trabajo, publicado en 'ACS Nano', otros miembros del mismo grupo utilizaron técnicas de ingeniería de proteínas para realizar individualmente muchas pequeñas modificaciones en las piezas que se autoensamblan para formar el virus MVM, alterando las interacciones que se establecen entre ellas.

"Los resultados de estos trabajos sugieren que la cápsida de MVM ha evolucionado hacia la minimización de su rigidez mecánica. Para ello, ha adaptado la estructura fina de sus piezas y las interacciones que estas establecen", ha explicado Mateu, profesor del departamento de Biología Molecular de la UAM.

Y esta mínima rigidez mecánica, o máxima flexibilidad, parece contribuir a una mayor eficacia en el ensamblaje espontáneo de estas piezas para formar la cápsida completa del virus, ha añadido.

Los autores coinciden en que estos resultados favorecen el diseño de fármacos antivirales que inhiban el autoensamblaje de virus, o que degraden las propiedades mecánicas que ayudan a su supervivencia. También, estos resultados podrían contribuir al diseño de nanopartículas y nanomateriales capaces de autoensamblarse eficazmente, y con propiedades mecánicas adecuadas para aplicaciones que van desde la nanomedicina a la nanoelectrónica.

COMO LA CADENA DE MONTAJE DE UN COCHE

Los autores de este trabajo explican la importancia de este hallazgo recordando que para construir una máquina (un automóvil en una cadena de montaje, por ejemplo) además de las piezas que van a ser ensambladas se requieren otros elementos, como otras máquinas, energía, operarios e instrucciones.

Los virus son máquinas naturales diminutas --nanomáquinas moleculares-- pero, a diferencia de nuestras máquinas, las piezas que constituyen los virus más sencillos son capaces de ensamblarse espontáneamente, sin ayuda externa.

Para ello, siguen instrucciones originalmente contenidas en su material genético, e implementadas en las propias estructuras de sus "piezas" (moléculas de proteínas y ácido nucleico vírico) que se autoensamblan a favor del gradiente de energía.

Siguiendo con el símil del automóvil, el ingeniero diseña la carrocería monocasco de manera que tenga algunas partes más rígidas y otras más flexibles, de modo que el automóvil mantenga su integridad durante la circulación en condiciones de fuerte estrés mecánico pero que, en caso de colisión, se deforme del modo más adecuado para minimizar daños a los ocupantes.

De este modo, las piezas que forman los virus y la manera en que se autoensamblan han sido "adaptadas" por la selección natural, de modo que confieren el adecuado grado de rigidez mecánica a algunas partes del virus, y de flexibilidad a otras partes. Y así el virus puede resistir el estrés físico o químico sin dejar de funcionar adecuadamente.