A complexa estrutura 3-D de uma das famílias de vírus de plantas mais letais do mundo foi revelada em detalhes sem precedentes por cientistas da Universidade de Leeds no Reino Unido.

Geminivírus são responsáveis ​​por doenças que afetam culturas como mandioca e milho na África, algodão no subcontinente indiano e tomates em toda a Europa.

Ser capaz de ver sua estrutura em grande detalhe é vital, pois pode ajudar virologistas e biólogos moleculares a entender melhor seu estilo de vida, e desenvolver novas maneiras de impedir a disseminação desses vírus e das doenças que eles causam.

Os vírus são nomeados por sua forma curiosa. Os vírus geralmente têm uma camada protetora de proteína, ou um capsídeo, que atua para proteger seu material genético no meio ambiente. Na maioria dos vírus, este capsídeo é quase esférico, mas o geminivírus tem um capsídeo "gêmeo" formado por duas formas quase esféricas fundidas.

Os detalhes moleculares de como esse capsídeo geminado é alcançado - e como ele se monta nas células ou se expande para liberar o genoma e iniciar uma nova infecção - permaneceram um mistério, apesar do risco representado pelo vírus para as economias agrícolas em todo o mundo.

Pesquisadores do Astbury Center for Structural Biology Structural Biology usaram técnicas de microscopia eletrônica crio para estudar a estrutura do geminivírus em resolução sem precedentes, e no processo começaram a desembaraçar seus mecanismos de montagem.

Publicado em Nature Communications , o estudo revela como o capsídeo do geminivírus é construído e como seu genoma de DNA de fita simples é empacotado.

"Em muitos outros tipos de vírus, os capsídeos esféricos são construídos a partir de uma única proteína que adota três formas diferentes, que então se encaixam para formar um recipiente fechado, "explica o professor Neil Ranson, que liderou a equipe de pesquisa do Astbury Center. "Mas os geminivurses não são esféricos, então deve estar usando um conjunto diferente de regras. Usando cryo-EM, conseguimos mostrar que eles usam três formas diferentes da mesma proteína, mas com um livro de regras completamente diferente para a montagem. "

Uma das dificuldades em estudar os geminvírus é cultivá-los em quantidades suficientes para estudos estruturais. A equipe estudou um tipo de geminvírus chamado vírus ageratum yellow vein, que foi produzido em plantas de tabaco sob condições cuidadosamente controladas por pesquisadores do John Innes Centre em Norwich.

A equipe do John Innes Center, liderado pelo Dr. Keith Saunders e Professor George Lomonossoff, também desenvolveu um método para montar partículas de geminivírus dentro de plantas na ausência de infecção. Isso destacou o papel desempenhado pelo DNA de fita simples na formação de partículas.

"Tendo trabalhado por muitos anos para entender as doenças causadas pelos geminivírus, foi muito satisfatório aplicar métodos genéticos modernos para gerar essas estruturas geminadas, "disse o Dr. Saunders.

"Agora fomos capazes de analisar o papel que diferentes conformações da proteína de revestimento desempenham na montagem de partículas, e podemos potencialmente fazer outros vírus e partículas semelhantes a vírus que de outra forma seriam impossíveis de isolar de infecções naturais. "

"Usando nossa microscopia crioeletrônica de 'próxima geração', modelamos a posição da maioria dos átomos do vírus", disse a Dra. Emma Hesketh, um pesquisador de pós-doutorado no Astbury Center, quem realizou o trabalho de criação das imagens da estrutura.

"Essa tecnologia costuma ser chamada de revolução da resolução, e isso nos permitiu obter uma visão fascinante - e muito bonita - dessas estruturas. Ao usar essas técnicas para entender a estrutura e o ciclo de vida desses vírus, podemos chegar um passo mais perto de entender como interromper esse ciclo de vida, e inibir a propagação de doenças nas plantas. "