Novi uvid u uvjete koji kontroliraju samosastavljanje u zaštitnoj ljusci virusa objavljen je danas u eLifeu.
Studija također naglašava čimbenike koji mogu uzrokovati neispravno samosastavljanje u ljusci virusnog proteina, inače poznatom kao kapsid, sprječavajući viruse da se repliciraju. Nalazi sugeriraju da bi manipuliranje ovim čimbenicima kako bi se izazvalo pogrešno sastavljanje u virusnim kapsidima mogao biti obećavajući novi pristup sprječavanju virusnih infekcija.
Virusi su formirani od lanca nukleinskih kiselina DNA ili RNA koji su upakovani u proteinsku ljusku napravljenu, u najjednostavnijim slučajevima, od više kopija jednog proteina. Ovaj kapsid štiti, nosi i isporučuje viruse njihovom domaćinu. Unatoč ovoj prividnoj jednostavnosti u svom sastavu, virusi su u stanju obavljati mnoge složene funkcije koje su bitne za njihov ciklus replikacije - jedna od njih je sposobnost virusnog kapsida da se sam sastavlja. Rezultirajuća struktura pravilno samosastavljene kapside ima vrlo preciznu arhitekturu, koja je u većini slučajeva sferna i slična ikosaedru, s 20 identičnih trokutastih lica.
"Tijekom samosastavljanja, povoljna energija vezivanja natječe se s energetskim troškom rastućeg ruba i elastičnim naprezanjima uzrokovanim zakrivljenošću kapsida", objašnjava glavni autor Carlos Mendoza, istraživač na Universidad Nacional Autónoma de México (Nacionalno autonomno sveučilište Meksika). „Kao rezultat toga, nepotpune strukture kao što su otvoreni kapsidi i cilindrične ili vrpčaste školjke mogu se pojaviti tijekom sastavljanja, sprječavajući uspješnu replikaciju virusa."
Mendoza kaže da su se prethodne studije samosastavljanja u kapsidima uglavnom fokusirale na šablonski rast na površini kugle, ili na analizu optimalnog oblika rezultirajuće kapside. Nisu uzeli u obzir potencijalnu važnost drugih sastojaka za stabilnost i formiranje kapsida, kao što je napetost linije (energetska kazna po jedinici duljine na rubu rastuće kapsida), razlika kemijskog potencijala (dobitak slobodne energije proteina nakon sastavljanja) ili željenu zakrivljenost.
Da bi riješili ovaj nedostatak, Mendoza i koautor David Reguera, profesor na Sveučilištu u Barceloni i UB Institutu za složene sustave, Španjolska, analizirali su uvjete i mehanizme koji dovode do pogrešnog sastavljanja praznih virusnih kapsida, uzimajući u obzir uzeti u obzir sve te 'sastojke'. Njihove analize su otkrile da samosastavljanje kapsida ovisi o tri čimbenika kojima se može manipulirati da izazovu stvaranje nesferičnih i otvorenih ljuski.
"Otkrili smo da se ishod samosastavljanja može preoblikovati u univerzalni fazni dijagram, vrstu grafikona koji naglašava uvjete za uspješno sastavljanje virusa i ključne čimbenike koji to sprječavaju", objašnjava Reguera."Naša otkrića unapređuju naše razumijevanje fizike koja kontrolira sastavljanje zakrivljenih ljuski i objašnjava zašto se virusi s visokom mehaničkom otpornošću ne mogu sastaviti izravno i trebaju proces sazrijevanja kako bi se kapsid učvrstio i postao zarazan."
Autori dodaju da se njihovi rezultati mogu primijeniti samo na ikosaedarske viruse, koji uključuju papiloma virus, poliomavirus i poliovirus, a ne na viruse sa spiralnim nukleokapsidima, kao što je SARS-CoV-2, virus koji uzrokuje COVID-19 19. Međutim, njihov rad postavlja temelj za buduće studije o uvjetima i kemijskim agensima potrebnim za sprječavanje različitih vrsta virusnih infekcija sprječavanjem sklapanja kapsida ili izazivanjem pogrešnog sastavljanja.
