3.2 - PRINCIPIOS DA ARQUITECTURA VIRAL (e ainda um pouco de história)
A complexa organização das macromoléculas na concha viral é uma minunciosa maravilha de arquitectura molecular. Requisitos específicos de cada tipo de vírus resultam numa diversidade aparentemente fascinante de organização e desenho geométrico. Mesmo assim, existem alguns feitos comuns e princípios gerais de arquitectura aplicados a todos os vírus.
Em 1956, Crick e Watson proposeram, com base em considerações teóricas e evidências experimentais pouco sólidas na altura, princípios da estrutura viral que foram amplamente confirmados e universalmente aceites.
Eles propuseram primeiro que o ácido nucléico dos pequenos viriões era provavelmente insuficiente para codificar grande número de moléculas protéicas, e que estas deveriam ser de tamanho limitado. A única forma razoável para construir a concha protéica, é por isso ,utilizar a mesma molécula vezes sem conta, surgindo a sua teoria das subunidades idênticas.
A segunda parte da sua proposta recaíu sobre a forma como as subunidades devem ser montadas no capsídeo.
Esperava-se que as subunidades fossem "empacotadas" de tal forma que todas elas originassem um ambiente idêntico. Isto apenas é possível se o empacotamento das subunidades for simétrico. Crick e Watson demonstraram que a única forma de originar cada subunidade com um ambiente idêntico era a sua montagem de forma a apresentarem simetria cúbica. Um corpo com simetria cúbica possui um número de eixos em seu redor e através dos quais ele pode rodar para dar um elevado número de aparências identicas. Esta predição foi rapidamente confirmada e tornou-se evidente que a ocorrência da característica icosaédrica em vírus pouco relacionados não era um acaso da seleção, mas que a simetria icosaédrica é a preferida na estrutura viral.
Retirado de: www.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/virarch.html Figura 6 - Um icosaedro.
Um icosaedro
é composto por 20 faces, sendo cada uma um triângulo equilátero, e com 12 vértices. Devido aos eixos de simetria rotacional é tido como tendo uma simetria 5:3:2.
Retirado de: www.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/virarch.html Figura 7 - Os tipos de simetria de um vírus icosaédrico.
De facto, existem seis eixos de 5 lados de simetria passando através dos vértices, dez eixos de 3 lados extendendo-se através de cada face, e quinze eixos de simetria bilateral passando através das arestas do icosaedro.
A simetria icosaédrica exige numerosas unidades estruturais para completar a concha. Nas suas discussões, Crick e Watson, em 1956, pensavam em termos de subunidades de proteínas asssimétricas montadas de tal forma que cada uma delas tinha um ambiente igual, salientando que um vírus com simetria 5:3:2 requer um número múltiplo de 60 subunidades para cobrir totalmente a superfície. Cada unidade tem que ser igualmente relacionada e assimétrica para com os seus vizinhos, e nenhuma das unidades pode coincidir com um eixo de simetria.
A introdução do contraste negativo por Brenner e Horne, em 1959 revolucionou a área da microscopia electrónica de vírus. Em relativamente poucos anos muita informação nova e excitante sobre a arquitectura viral foi adquirida. Não apenas a forma completa das partículas virais mas também o arranjo simétrico dos seus componentes. Isto levantou a necessidade de uma nova terminologia para descrever os componentes virais.
Numa revisão da simetria na arquitectura viral, Horne e Wild (1961) mostraram que todos os vírus então conhecidos (com a excepção dos bacteriófagos) pertenciam a dois tipos morfológicos principais:
- os que têm simetria cúbica e
- os que têm simetria helicoidal.
Capsídeos virais "lineares" têm genoma de RNA, que estão encaixados numa hélice de subunidades idênticas de proteína. O comprimento do nucleocapsídeo viral é determinado pelo comprimento do ácido nucléico.
Até 1960, os únicos exemplos de vírus com simetria helicoidal eram os vírus de plantas, em que o melhor estudado é o vírus do mosaico do tabaco (VMT).
Retirado de: www.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/virarch.html
Figura 8 - Esquema do vírus do mosaico do tabaco,
revelando a sua simetria helicoidal. Retirado de: www.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/virarch.html
Figura 9 - Fotografia do microscópio electrónico do VMT.
Até essa altura, a arquitectura dos Mixovírus era pouco conhecida, mas rapidamente fotografias de microscopia electrónica de réplicas sombreadas revelaram partículas de tamanho e forma variados, mas pouco detalhe era ainda descrito. Com o advento do contraste negativo, tornou-se óbvio que Mixo- e Paramixovírus eram compostos por um componente interno núcleo-protéico com simetria helicoidal rodeado por um envelope de morfologia característica. Esta descoberta da simetria helicoidal dos Mixovírus permitiu fundar a compreensão da simetria de outros complexos grupos de vírus, como por exemplo o vírus da raiva.