Representación artística de la fuerza electrostática entre un virus y una punta de AFM | Imagen: Nanoscale

La carga eléctrica de los virus depende de la presencia/ausencia de su ADN y ARN

Un equipo multidisciplinar ha conseguido evaluar la carga eléctrica de partículas víricas individuales en agua. Los experimentos revelan que la carga eléctrica de los virus depende de su naturaleza estructural y de la presencia/ausencia de su ADN y ARN.

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UAM / Grosso modo, los virus son cápsulas nanométricas de proteínas que están rellenas de ácidos nucleicos, cuyo objetivo es perdurar pirateando la maquinaria molecular de la célula a la que infectan o “célula huésped”.

Los virus se pueden considerar como nanopartículas que se encuentran en una diversidad enorme de ambientes acuosos

En general, los virus se pueden considerar como nanopartículas que se encuentran en una diversidad enorme de ambientes acuosos, desde el plasma sanguíneo hasta micro-gotas de agua o saliva.

La difusión de los virus en estos ambientes depende de interacciones específicas e inespecíficas. En este sentido, la fuerza electrostática se trata de una interacción inespecífica (atracción y repulsión) a la que están sometidas todas las biomoléculas en disolución y que depende de su carga eléctrica. Los virus también poseen una carga eléctrica que determina fuertemente su movimiento y, por lo tanto, su encuentro fatal con la “célula huésped”.

Por consiguiente, la caracterización de la carga eléctrica de los virus puede ser fundamental para entender, no sólo su difusión en disolución, sino también su interacción inespecífica inicial con la “célula huésped” para comenzar el proceso de infección.

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Un “Microscopio de Fuerzas Atómicas” como herramienta

Para realizar este estudio, publicado recientemente en la revista Nanoscale (Royal Society of Chemistry journal), investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid, junto con científicos del Centro Nacional de Biotecnología (CSIC), el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (CBMSO), la Universidad de Purdue –Purdue University– (EE. UU. –USA–) y la Universidad de Liubliana –Univerza v Ljubljani– (Eslovenia –Sloveniji–); han empleado el “Microscopio de Fuerzas Atómicas (AFM)” para medir la fuerza electrostática entre una punta nanométrica y las partículas víricas individuales en medio acuoso.

A grandes rasgos, el corazón de un AFM es una micropalanca en cuyo final se encuentra una punta de unos 20 nanómetros de radio, que se emplea como un sensor de fuerzas gracias a un láser que mide su flexión.

Esta punta se acerca sobre un virus en particular, que está inmovilizado sobre una superficie. Durante este acercamiento, y debido a la fuerza electrostática de repulsión entre las cargas eléctricas de la punta y del virus, la palanca se flexiona hacia arriba antes de establecer contacto mecánico con el virus. De esta flexión, y del conocimiento previo de la carga eléctrica de la punta, se extrae la carga eléctrica de cada virus donde se realiza este experimento.

Los ácidos nucleicos: un factor determinante

La realización de estas medidas en varios tipos de virus ha permitido, en primer lugar, establecer que la carga eléctrica depende fuertemente de la estructura de la pared vírica. En concreto, se han encontrado unas cargas de unos 1200 y 30 electrones para el “adenovirus humano” (virus con ADN que infecta las vías respiratorias, el aparato digestivo o el hígado) y el virus diminuto del ratón, respectivamente.

Se ha encontrado que la presencia/ausencia de ADN en el interior de un virus altera de forma significativa su carga eléctrica

Se ha encontrado que estos valores, derivados de los experimentos, se encuentran dentro de las predicciones teóricas extraídas de los modelos estructurales de difracción (desviación de una onda) de rayos X de cada uno de estos virus.

En segundo lugar, se ha encontrado que la presencia/ausencia de ADN en el interior de un virus altera de forma significativa su carga eléctrica. De un modo concreto, el “bacteriófago phi29 (ø29)” incrementa su carga eléctrica de 250 a 400 electrones cuando empaqueta su ADN de doble cadena.

La relevancia de estos resultados, más allá de establecer la medición fiable de la carga eléctrica de virus individuales en su medio nativo, desvela la influencia de los ácidos nucleicos en su carga eléctrica.

Este descubrimiento implica que los virus que transportan su genoma (infecciosos) están sometidos a una fuerza electrostática diferente a los que están vacíos (no infecciosos), que puede ser muy relevante en los primeros estadios de aproximación a la “célula huésped” y, por lo tanto, en el proceso de infección.

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Referencia bibliográfica:

“Quantitative nanoscale electrostatics of viruses”. Nanoscale, 2015, 7, 17289-17298. DOI: 10.1039/C5NR04274G

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