Como as centenas de peças individuais que compõem os vírus se reúnem em formas capazes de espalhar doenças de célula para célula?
Resolver o mistério da automontagem pode abrir caminho para avanços de engenharia, como moléculas ou robôs que se unem. Também poderia contribuir para embalagens mais eficientes, entrega automatizada e design direcionado de medicamentos em nossa luta contra vírus que causam resfriados, diarreia, câncer de fígado e poliomielite.

“Se entendermos as regras físicas de como os vírus se agrupam, podemos tentar fazê-los formar estruturas incorretas para impedir sua propagação”, disse Rees Garmann, químico da San Diego State University e principal autor de um novo artigo que preenche um peça do quebra-cabeça.

Garmann, junto com dois estudantes de pós-graduação e colaboradores da SDSU em Harvard e UCLA, concluíram que dois vírus de RNA distantes – um que infecta bactérias e outro que infecta plantas – realizam essa coreografia química de maneiras surpreendentemente semelhantes.

Em ambos, e potencialmente em outros vírus, os componentes da proteína se padronizam perfeitamente em pentágonos e hexágonos que formam uma concha icosaédrica simétrica, uma das formas mais prevalentes entre todos os vírus, graças a um andaime fornecido por uma fita de RNA enrolada e dobrada.

Semelhante à forma como um floco de neve requer um par de moléculas de água gelada para cercar uma partícula de poeira antes de cristalizar, a esfera de proteínas de um vírus se aglutina rapidamente apenas depois que algumas proteínas se ligam frouxamente ao RNA.

"Sem as interações entre as proteínas e o RNA que meus alunos, Fernando Vasquez e Daniel Villareal, estavam estudando, levaria muito tempo - semanas, meses, talvez nunca - para esse vírus se formar", disse Garmann.

No entanto, todo o processo de montagem, que Garmann e seus colaboradores capturaram em vídeos detalhados usando um microscópio inovador iSCAT (dispersão interferométrica) que registra vírus individuais, leva apenas alguns minutos.

"A técnica iSCAT abriu uma nova janela para a automontagem de vírus", disse Vinothan N. Manoharan, coautor do estudo e professor de engenharia química da família Wagner e professor de física na Escola de Engenharia e Engenharia John A. Paulson de Harvard. Ciências Aplicadas. "Somente vendo a forma de vírus individuais podemos determinar que eles não se agrupam ao mesmo tempo. Isso foi fundamental para entender o mecanismo de automontagem que os dois tipos de vírus compartilham".

Garmann diz que seus experimentos apontam o caminho para responder ao próximo grande mistério de como os vírus garantem precisão e funcionalidade em todas as etapas da linha de montagem.

Saber mais sobre como os vírus se agrupam está relacionado ao paradoxo da física da década de 1950 de como as proteínas se dobram em suas formas adequadas muito mais rápido do que se dependessem apenas de encontros casuais – um processo estimado em mais de bilhões de anos que o universo existe.

Um caso encerrado, outros abertos

Embora os vírus neste estudo e o vírus que causa o COVID-19 tenham RNA, os pesquisadores dizem que estender essas descobertas ao vírus SARS-CoV-2 maior e excêntrico seria prematuro.

"A esperança de nossa pesquisa é aprender sobre alguma interação física fundamental que ocorre nesses sistemas modelo", disse Vasquez, estudante de doutorado em química. "Talvez com mais dados e tempo, eles possam ser aplicados ao estudo de um novo vírus."

"A automontagem - projetar componentes que sabem como se juntar - é totalmente diferente de como construímos coisas comuns", disse Garmann. "Como engenheiros, temos muito a aprender com os vírus." + Explorar mais

Primeiro vídeo de montagem de vírus lançado