Un equipo multidisciplinar ha logrado medir por primera vez la dureza de un virus individual y constatar la existencia de presión en su interior. El trabajo, realizado por físicos y biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Barcelona y el Centro Nacional de Biotecnología, representa un importante paso para entender los mecanismos de infección de los virus bacteriófagos.
La presión interna de Phi29 –un virus bacteriófago que infecta a la bacteria Bacillus subtilis– es 45 veces mayor que la presión que ejerce la atmósfera terrestre al nivel del mar. Este cálculo fue realizado por investigadores españoles, en un trabajo que constata experimentalmente la existencia de presión interna en los virus.
La medida obtenida –45 atmósferas– es considerable si se tiene en cuenta que los virus son contenedores de proteínas cuyo diámetro mide pocas decenas de nanómetros. Para establecerla, los investigadores utilizaron un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) en medio acuoso en el que realizaron deformaciones mecánicas de virus individuales. La pieza clave de este instrumento es una micropalanca que, gracias a un láser que mide su flexión y a una punta afilada (20 nanómetros), puede emplearse como sensor de fuerzas a escala nanométrica.
Así, con un AFM y un procedimiento análogo a cuando se toca un neumático para comprobar su presión de inflado, los investigadores pudieron comparar la fuerza ejercida por virus llenos de ADN con la ejercida por virus vacíos, comprobando que los primeros son más duros que los segundos.
El trabajo, publicado en la revista Small, fue realizado por físicos y biólogos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), la Universidad de Barcelona (UB) y el Centro Nacional de Biotecnología (CNB). Según los autores, la constatación experimental de la existencia de presión interna en phi29 es un paso crucial para entender los mecanismos de infección de los bacteriófagos.
Virus presurizados
Una interpretación adecuada de los resultados logrados, requirió por parte de los investigadores considerar que la molécula de ADN del interior del virus está cargada negativamente. Teniendo en cuenta esto, así como la ley de Coulomb (relacionada con la magnitud de las fuerzas eléctricas), los científicos pudieron identificar que, entre las hebras de ADN, se origina una fuerte repulsión electrostática que se transmite a las paredes del virus y lo presuriza.
En otras palabras, el empaquetamiento de ADN en un virus bacteriófago acumula energía elástica en su interior, de la misma forma que lo hace un resorte espiral dentro de un juguete de cuerda. Esa energía elástica presuriza el virus, y su liberación durante el proceso de infección arrastra parte del ADN vírico dentro de la bacteria –como ocurre con las bebidas con gas cuando abrimos su recipiente después de haberlo agitado–.
Los investigadores consiguieron reducir dicha repulsión electroestática de forma reversible, disminuyendo también la dureza del virus lleno a la misma que la del virus vacío.
En virología se diferencia entre virus eucariotas –que infectan células con núcleo– y virus bacteriófagos –que infectan bacterias–. Mientras los primeros son fagocitados por el huésped, los segundos introducen su ADN desde el exterior a través de la cola después de haberse unido a la pared bacteriana.
Phi29 es un bacteriófago que sólo infecta a la bacteria Bacillus subtilis. Y tiene un valor considerable en el campo de la virología ya que es un excelente modelo de estudio de otros tipos de virus.
Referencia bibliográfica:
Mercedes Hernando-Pérez, Roberto Miranda, María Aznar, José L. Carrascosa, Iwan A. T. Schaap, David Reguera, and Pedro J. de Pablo. Direct Measurement of Phage phi29 Stiffness Provides Evidence of Internal Pressure. Small, Volume 8, Issue 15, page 2365, August 6, 2012.
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