Uma série de medições de dispersão de nêutrons revelou a estrutura do DNA viral com detalhes sem precedentes, lançando nova luz sobre as mudanças que tornam o DNA mais fluido em temperaturas próximas às do corpo humano. Segundo os investigadores da Universidade de Lund, na Suécia, que realizaram as medições, estas alterações estruturais ajudam a explicar a rapidez com que os vírus libertam ADN nas células hospedeiras, facilitando assim a infecção.
Ao contrário das bactérias ou fungos, os vírus não podem sobreviver sem um hospedeiro. Porém, depois de infectarem uma célula, eles produzem novas partículas virais que infectam outras células. Para proteger a informação genética do vírus nesse ínterim, o DNA viral é geralmente encerrado dentro de um invólucro proteico conhecido como capsídeo.
No último trabalho, o líder da equipe Alex Evilevitch e colegas se concentraram em vírus fagos – ou seja, aqueles que atacam bactérias. Usando nêutrons do centro de pesquisa síncrotron no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA (NIST) em Gaithersburg, Maryland, eles criaram imagens da estrutura do DNA do vírus e de sua densidade dentro do capsídeo em função da temperatura.
“A técnica que empregamos é chamada de espalhamento de nêutrons de pequeno ângulo (SANS), que normalmente não é usada para pesquisas microbiológicas”, diz Evilevitch. “Ao expor os vírus bacterianos fagos ao feixe de nêutrons, poderíamos revelar os detalhes estruturais do DNA empacotado viralmente com resolução atômica.”
Papel central para cinética de entrega
Os investigadores realizaram este trabalho para dar seguimento à descoberta anterior de que a estrutura do material de ADN no interior da cápside sofre uma mudança estrutural repentina quando exposta a uma temperatura de 37 °C. Esta é a temperatura normal do corpo humano e implica que a estrutura desempenha um papel central na forma como o vírus entrega o seu material genético a uma célula – o primeiro passo numa infecção. Notavelmente, o DNA dentro dos vírus é empacotado em uma densidade muito alta e é centenas de vezes maior que o diâmetro do capsídeo. Mesmo assim, durante a infecção, o DNA é rapidamente ejetado do capsídeo através de um único poro.
Como isso acontece é um enigma, diz Evilevitch. “Devido à alta densidade de empacotamento do DNA no capsídeo e à separação de apenas alguns angstroms entre as superfícies vizinhas de DNA carregadas negativamente, há um forte atrito eletrostático que impede a ejeção do DNA”, explica ele. “Decidimos, portanto, investigar como a temperatura afeta a estrutura do genoma viral, uma vez que se sabe que na temperatura corporal ideal (37°C) os vírus podem ejetar rapidamente o seu DNA semelhante a um fluido.”
Os pesquisadores decidiram usar uma abordagem atípica para imagens de nêutrons porque o SANS permite a correspondência de contraste, o que torna os capsídeos das proteínas efetivamente invisíveis ao feixe de nêutrons. Isto permitiu-lhes concentrar-se no conteúdo da cápside e, portanto, desenterrar os detalhes da forma e densidade do ADN.
Duas fases
“Demonstramos, pela primeira vez, que o DNA dentro do capsídeo de um vírus coexiste em duas fases – uma fase de alta densidade ordenada hexagonalmente na periferia do capsídeo e uma fase de baixa densidade, menos ordenada e semelhante a um fluido no núcleo do vírus. o capsídeo”, conta Evilevitch Mundo da física. “O aumento da temperatura desencadeia uma transição no DNA, onde uma porção do DNA ordenado na periferia se move para a fase menos ordenada no centro, o que permite que a ejeção do DNA do vírus para a célula comece.”
Segundo Evilevitch, essas descobertas mostram que a temperatura desempenha um papel significativo no processo de infecção e que a dispersão de nêutrons é uma ferramenta útil para estudar a estrutura dos genomas virais dentro dos capsídeos virais.
Nêutrons revelam segredos da automontagem
A equipe de Lund está agora otimizando sua abordagem com luz de nêutrons para investigar mudanças de densidade no DNA empacotado no vírus do herpes humano tipo 1. “Este conhecimento será importante para a compreensão do mecanismo de ejeção do DNA, que por sua vez pode controlar o curso da infecção”, diz Evilevitch. “Isso pode ser latente (adormecido) ou lítico (ativo, e onde o vírus se replica rapidamente).”
Até agora, Evilevitch e colegas apenas observaram alterações na densidade do ADN em culturas celulares em laboratório. Análises que levem em conta fatores como a resposta imunológica e como elas afetam o curso da infecção serão necessárias no futuro, dizem eles.
Em última análise, os pesquisadores acreditam que os resultados deste estudo, detalhados em PNAS, poderia ajudar os cientistas a compreender melhor como o DNA sai de um vírus e entra na célula hospedeira – algo que pode ser importante para o desenvolvimento de técnicas para, de fato, ligar e desligar os vírus. Por sua vez, isto poderia ajudar no desenvolvimento de novos agentes antivirais.
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- Fonte: https://physicsworld.com/a/viruses-change-structure-at-the-temperature-of-the-human-body-to-better-infect-us/
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