Investigando manantiales volcánicos calientes donde el agua es casi un ácido hirviente, los científicos han descubierto cómo se formaron los virus con forma de huso. Y ese descubrimiento podría conducir a nuevas y mejores formas de administrar medicamentos y vacunas.
Si bien la gran mayoría de los virus tienen forma de varilla o esférica (como el coronavirus responsable de la COVID-19), los científicos se han quedado perplejos ante las formas inusuales de virus que se encuentran en algunos de los entornos más hostiles de la Tierra.
Ilustración del virus volcánico que cambia de forma
en su entorno natural, piscinas de ácido casi hirviendo.
Crédito: Laboratorio Egelman de la Universidad de Virginia
Los investigadores estaban estudiando uno de esos virus cuando descubrieron que tiene propiedades extrañas que le permiten alterar su forma. Aunque normalmente se parece a un limón o a un huso, al virus le pueden salir colas. Los científicos se dieron cuenta de que la estructura que le permite hacer eso probablemente explica cómo los antiguos virus con forma de varilla dieron lugar a todos los virus con forma de huso que se ven hoy.
«Ahora podemos entender un nuevo principio sobre cómo las proteínas pueden formar la cubierta que empaqueta el ADN en un virus», dijo el investigador principal Edward H. Egelman, PhD, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia. “Esto tiene implicaciones no solo para comprender cómo evolucionaron ciertos virus, sino que potencialmente se pueden usar para nuevas formas de administrar todo, desde medicamentos hasta vacunas”.
Un virus resistente
El virus que Egelman y sus colegas estaban estudiando, Sulfolobus monocaudavirus 1 (SMV1), tiene una cubierta de proteína que rodea el ADN que tiene forma de huso. Pero ha sido un rompecabezas durante casi 20 años exactamente cómo tantas copias de la misma proteína pueden unirse para formar tal forma.
Egelman y su equipo pudieron revelar las extrañas propiedades de SMV1 utilizando microscopía crioelectrónica de alta tecnología y procesamiento de imágenes avanzado. (Egelman fue elegido miembro de la prestigiosa Academia Nacional de Ciencias , uno de los más altos honores que puede recibir un científico, por su trabajo pionero utilizando microscopía crioelectrónica y modelado 3D para trazar un mapa del mundo que es demasiado pequeño incluso para la luz más poderosa. microscopios para ver.)
SMV1, encontraron los investigadores, contiene hebras de proteínas que resbalan y se deslizan entre sí, debido al hecho de que son «resbaladizas». Estas siete hebras de proteínas se encontraron tanto en el cuerpo como en la cola del virus, y le dan una notable capacidad para cambiar de forma. En lugar de tener una forma fija, puede hincharse como un pez globo para acomodar el material genético. Al mismo tiempo, estas hebras forman una barrera impenetrable para evitar que el ácido que las rodea destruya el ADN del interior del virus.
Un virus es una amenaza formidable para los organismos unicelulares que infecta. Una vez infectados, los organismos huéspedes se convierten en fábricas gigantes que producen más virus. Estas células huésped crecen hasta 20 veces más grandes antes de que estallen para soltar un nuevo ejército de virus.
Con base en sus hallazgos, Egelman y sus colaboradores concluyen que los virus actuales con forma de huso probablemente evolucionaron a partir de ancestros antiguos con forma de varilla. Los virus en forma de varilla solo podían contener una cantidad limitada de ADN, y las propiedades «resbaladizas» que permitieron que SMV1 cambiara de forma habrían permitido que los virus ancestrales empaquetaran más material genético, un rasgo útil para los virus, desde una perspectiva evolutiva.
“Los virus pueden representar grandes amenazas para la salud humana, como vemos en la pandemia de COVID-19”, dijo Egelman, del Departamento de Bioquímica y Genética Molecular de la UVA. “Por lo tanto, es crucial que entendamos más sobre cómo han evolucionado los virus. Pero también podemos aprender de los virus y crear nuevas tecnologías basadas en los principios que se encuentran en estas estructuras muy simples”.
Los investigadores han publicado sus hallazgos en la revista científica Cell ; la revista presenta el descubrimiento como historia de portada. El equipo de investigación, principalmente una colaboración entre científicos de la Uiversidad de Virginia y el Institut Pasteur de París, estaba formado por Fengbin Wang, Virginija Cvirkaite-Krupovic, Matthijn Vos, Leticia C. Beltran, Mark AB Kreutzberger, Jean-Marie Winter, Zhangli Su, Jun Liu , Stefan Schouten, Mart Krupovic y Egelman.
El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, subvenciones GM122510 y K99GM138756; l’Agence Nationale de la Recherche, subvenciones ANR-17-CE15-401 0005-01, ANR-20-CE20-009-02 y ANR-21-CE11-0001-01; y el proyecto MEMREMA de Emergence(s) de Ville de Paris.
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Publicación original: Revista Cell
DOI 10.1016/j.cell.2022.02.019
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