Estructura de los virus

 
    El virus de inmunodeficiencia humana (VIH) se presenta como un ejemplo de estructura del virus. En algunos casos, las comparaciones entre la estructura del HIV y la de otros virus se hará, o porque los otros virus se conocen mejor o para ilustrar variaciones en estos procesos.

Representación esquemática de la estructura de VIH:

 
   

EL VIH es un virus bastante complejo, aunque de ninguna manera que el más complicado que se conozca. El virus tiene dos cadenas 2 idénticas de ARNm de 9,500 nucleótidos de largo. Estos pueden vincularse al uno al otro para formar un dímero genómico de ARN .

El dímero de ARN se asocia a la vez con un nucleocápsula básica (NC) conocido también como corazón proteico y proteína (p9/6). Por analogía con otros virus de ARN, este filamento de nucleoproteína puede ser helicoidal, aunque que esto no se ha determinado realmente en el caso de VIH.

La partícula de ribonucleoproteína está encapsulada por una cápsula proteica (CA), p24. La cápsula también contiene enzimas como integrasa y reverso transcriptasa. La cápsula tiene una estructura de icosaedro. La cápsula es a su vez encapsulada por una capa de proteína matriz (MA), p17. Esta proteína matriz se asocia con un bicapa lípida o envoltura.

La envoltura de VIH se deriva de la membrana plasmática de la célula anfitrión y se adquiere cuando el virus brota a través la membrana de célula. Una envoltura es una estructura común en virus de animales, pero infrecuente en virus de plantas. En el caso del herpes, la envoltura se obtiene a partir de la membrana nuclear. En otros virus, la envoltura se produce desde el aparto de Golgi. Un envoltura viral contiene los lípidos y las proteínas constituyentes de la membrana de la que se deriva.

La proteína principal del VIH asociada con la envoltura es la gp120/41. Esta funciona como antireceptor viral o proteína de adherencia. La gp41 cruza la envoltura, la gp120 esta presente sobre el superficie exterior y está unida no covalentemente a la gp41. El precursor de gp120/41 (gp160) es sintetizado en el retículo endoplásmico y es transportado por medio del aparato de Golgi a la superficie de célula.

Otros tipos de estructura de virus que se conocen:

Nucleocápsula desnuda helicoidal
Cápsula desnuda icosaédrica
Nucleocápsula encapsulada, dos capas concéntricas de proteína que circunda un filamento de nucleoproteína

 
   

Nucleocápsula icosaédricos:
La microscopia electrónica sugiere que muchos virus son esferas ásperas. Un examen detallado muestra que son realmente icosaédricos. Los virus icosaédricos son muy comunes en los virus de plantas y animales. Se piensa que la capa del cápsula del VIH es una estructura icosaédrica. Hasta la fecha los detalles precisos de la estructura del cápsula del VIH no son conocidas, pero hay algunas consideraciones generales se describen más adelante:

 

Las subunidades del cápsula se ubican alrededor de los vértices o cara de un icosaedro. Un icosaedro tiene 20 triángulos equiláteros arreglados alrededor de la cara de una esfera. Esta definido por tener 2, 3 y 5 ejes de simetría.

 
   

 

 
   

Hay muchas razones por las cuales los virus adoptan la simetría icosaédrica.
Una es que triangulando un domo en 20 partes, es la mejor manera de producir una estructura de partes idénticas unidas. La situación real es más complicada que esto, porque todos los virus conocidos tienen más de 20 subunidades. 60 subunidades pueden ser arregladas simétricamente en un icosaedro. Los virus generalmente acomodan 60 x N subunidades en sus cápsides. N es el número de triángulos, donde son permitidos valores de 1,3,4,7,9,12 ó más. Sin embargo más de 60 subunidades no pueden ser ordenadas en una forma equivalente alrededor de un icosaedro.

Considere a un virus T=4:

La solución de mínima energía libre, es dividir cada triángulo en 4 triángulos y poner una subunidad en cada esquina. Tendremos 12 x 20 subunidades, por ejemplo, .240 con 12 pentámeros y 30 hexámeros. Obviamente no son equivalentes, pero 180 y los restantes 60 hacen contacto.Se dice que son casi equivalentes.

 
   

¿Porqué una construcción en subunidades?

Necesidad: Un codón (triplete de nucleótidos) tiene un peso molecular de aproximadamente 1000 y codifica una aminoácido con peso molecular promedio de 150. En el mejor de los caos un ácido nucleico puede codificar un 15% de su peso en una proteína. como los virus están compuestos del 50 al 90% de su peso en proteína, debe haber más de una proteína y la construcción en subunidades, por lo tanto, es esencial.

Autoensamblaje: Se ha demostrado que los virus se forman espontáneamente, cuando mezclas de proteína purificada y su ARN genómico son incubados juntos. Esto significa que la estructura de los virus se autoforma y por consiguiente utiliza un mínimo de energía libre.

Fidelidad: ADN, ARN y la síntesis de proteínas, son sujeto de un error ocasional. Al ser pequeñas proteínas y consecuentemente genes, hay poca oportunidad de que ocurra un error.

Economía: Una estructura correcta puede ser formada con el mínimo de gasto, ya que si una unidad es sintetizada incorrectamente, entonces sólamente una pequeña unidad es descartada.

Complejidad: Hay restricciones físicas para prevenir un empaquetamiento apretado de un octaedro o tetraedro. En términos crudos,los espacios entre las subunidades pueden ser muy grande y la partícula "agujerada". Pequeños números de contactos serían insuficientes para su estabilidad.

Mientras más subunidades tenga, más estable es el virus. Un virus grande tiene un genoma más complejo.

© Dr Shaun Heaphy.

 

Regresar