La scorsa settimana, gli scienziati hanno dimostrato che gli elettroni sono rotondi - una scoperta che ha gettato i fisici in una croce. Ora, altri scienziati potrebbero essere ugualmente sgomenti nel sentire che è vero il contrario di un altro argomento discutibilmente rotondo: i virus sferici. Si scopre che non sono così rotondi come tutti pensavano, un nuovo studio trova.
Mettendo da parte i sentimenti degli amanti della sfera delusi, i risultati potrebbero svolgere un ruolo importante nel campo della virologia: potrebbero influenzare il modo in cui i virus vengono studiati e possono influire sulle strategie utilizzate per trattare le malattie virali, secondo lo studio.
Alcuni tipi di virus sono icosaedrici o 20 lati. Dagli anni '50, questi virus erano visti come sfere simmetriche, con 20 sfaccettature triangolari equamente distribuite sulle loro superfici.
La geometria presunta da tempo di questi virus è stata modellata dalla comprensione degli scienziati su come si replicano le proteine, il che ha suggerito che i virus sono stati costruiti da molte copie identiche della stessa struttura proteica, ha affermato il co-autore dello studio Michael Rossmann, professore presso il Dipartimento di Biologia Scienze alla Purdue University in Indiana. Tutte queste copie identiche si unirebbero quindi per formare una forma simmetrica.
In effetti, l'esame dei virus sferici al microscopio dagli anni '50 ha rafforzato l'idea della loro simmetria. Si è scoperto, tuttavia, che gli scienziati non stavano vedendo l'intero quadro.
Quindi, è stata una grande sorpresa quando Rossmann e i suoi colleghi hanno scoperto che i flavivirus - un genere che include Zika e dengue - erano asimmetrici, ha spiegato.
"Poiché per molti decenni tutti gli studi sui virus hanno assunto la simmetria, non abbiamo esaminato i virus con sufficiente cura. Stavamo facendo ipotesi che hanno superato quelle variazioni", ha detto Rossmann a Live Science.
Una superficie irregolare
Nel nuovo studio, pubblicato online il 22 ottobre sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences, Rossmann e i suoi colleghi hanno usato la microscopia crioelettronica, o cryo-EM, per generare modelli 3D ad alta risoluzione di un flavivirus. Raffreddando i campioni a temperature estreme, cryo-EM rivela dettagli di virus a livello atomico.
Poiché si riteneva che i virus sferici fossero sfere perfette, questo approccio è stato in genere finalizzato con una tecnica di elaborazione nota come requisito di simmetria, che ha creato un modello simmetrico dai dati, hanno riferito gli scienziati.
Per il nuovo studio, i ricercatori hanno omesso l'ultimo passaggio. Hanno esaminato i virus Kunjin immaturi e maturi (un sottotipo del virus del Nilo occidentale) e in entrambe le forme hanno trovato protuberanze che si sporgevano da una parte del virus. In altre parole, addio simmetria.
Questi dossi prendono forma quando un giovane virus germoglia da un altro virus all'interno di una cellula ospite, secondo lo studio. Mentre le proteine nella membrana esterna del nuovo virus si arrampicano per chiudere l'apertura, formano una forma che non è perfetta come le altre sfaccettature sulla superficie del virus, ha detto il coautore dello studio Richard Kuhn, anche professore presso il Dipartimento di Biologia di Purdue Scienze.
"Il collo di questa particella in erba diventa molto stretto quando si pizzica, e il guscio circostante inizia a colpire l'un l'altro", ha detto Kuhn in una nota. "Pensiamo che potrebbero non afferrare il giusto numero di proteine per produrre un icosaedro e il risultato è una particella che ha una distorsione su un lato."
Gli scienziati hanno anche scoperto che i virus immaturi avevano nucleocapsidi o strutture core posizionati in modo irregolare. Nei giovani virus, il nucleo si trovava più vicino a un lato del guscio esterno, sebbene si riposizionasse al centro quando il virus è maturato, i ricercatori hanno scritto nello studio.
Queste nuove irregolarità probabilmente offrono spunti su come i nuovi virus si assemblano mentre crescono in una cellula infetta e scoprire queste caratteristiche e come funzionano potrebbero offrire ai ricercatori nuovi obiettivi per i trattamenti antivirali, ha detto Rossmann.
"Qualsiasi antivirale agisce interferendo con il normale corso del ciclo di vita del virus - un modo per interferire con esso è quello di fermare l'assemblaggio iniziale del virus", ha detto.
