Simetria virusurilor

Simetria virusurilor

Simetria este definita de aranjarea ordonata si repetata intr-un ansamblu, a subunitatilor sale identice ca forma si marime, dispuse in jurul unui plan sau al unui ax.

Mult timp dupa descoperirea virusurilor si dupa acceptarea naturii lor nucleoproteice s-a considerat ca genomul este acoperit de o molecula proteica uriasa. Intr-o capsida de dimensiuni medii, intra circa 330 000 de aminoacizi. Daca fiecare aminoacid este codificat de trei baze, pentru edificarea structurii capsidei ar fi necesar un genom care sa cuprinda circa un milion de nucleotide. Dar nici cele mai mari virusuri nu au un genom de asemenea dimensiuni. In cursul sintezei unei molecule proteice atat de mari, ar creste mult sansa incorporarii gresite a aminoacizilor, astfel incat moleculele proteice ar fi inutilizabile pentru morfogeneza virala. Ineficienta asamblarii ar fi un dezavantaj incompatibil cu cu perpetuarea virusurilor in natura.

Watson si Crick (l956) au adus dovada ca genomul viral, datorita dimensiunilor sale reduse nu poate codifica sinteza unei molecule mari^* si nici sinteza unui numar mare de proteine diferite. Ei au presupus ca in alcatuirea capsidei intra un numar mare de molecule identice, dispuse dupa o arhitectura riguros simetrica. Ipoteza a fost verificata prin metode biochimice, de analiza a gr. mol. a proteinelor capsidale si a compozitiei lor in aminoacizi.

Avantajele folosirii subunitatilor mici pentru a construi structuri complexe sunt multiple:

reduce cantitatea de informatie genetica necesara;

asamblarea si dezasamblarea pot fi usor controlate, deoarece subunitatile se asociaza prin legaturi multiple cu nivel energetic scazut;

erorile in sinteza structurii sunt mai usor evitate, deoarece mecanismele de corectie pot opera in cursul asamblarii pentru a exclude subunitatile malformate.

In natura exista exemple de structuri cu simetrie moleculara: toate cristalele au moleculele componente asezate simetric. Ele au inspirat pe autorii modelului asezarii simetrice a moleculelor capsidei virale.

In structura moleculara a capsidei intra un numar fix de molecule proteice de acelasi tip, sau un numar limitat de tipuri diferite, dispuse obligatoriu intr-o aranjare simetrica. Ca si in structura cristalelor, ele au o aranjare perfect ordonata.

Watson si Crick au dedus ca dintre toate tipurile de simetrie cunoscute, numai simetria helicala si cea cubica, permit impachetarea ordonata a subunitatilor componente, realizand simultan si conditia obligatorie a identitatii ambiantei lor chimice. La baza simetriei moleculare a cristalografiei geometrice sta principiul echivalentei. Conform acestui principiu, oricare din componentele unei structuri cu organizare simetrica, trebuie sa se afle in ambianta unor componente echivalente. Deoarece elementele de constructie ale capsidei virale (capsomerele), uneori nu sunt perfect identice (unele sunt trimere, altele sunt pentamere), iar pe alta parte, moleculele mari sunt usor deformabile, principiul echivalentei este incalcat si se aplica principiul cvasiechivalentei.

S-au descris trei tipuri de simetrie virala:

simetria helicala (la virusul mozaicului tutunului, la mixovirusuri, paramixo-, rhabdovirusuri etc.);

simetria icozaedrica (la polio-, adeno-, herpesvirusuri);

simetria mixta, la fagii din seria T par (capul are simetrie icozaedrica, iar coada are simetrie helicala).