Resuelven la estructura de la cápsida del virus del sida, lo que puede ayudar a combatirlo con nuevos fármacos

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La imagen sobre estas líneas es la cápsida del virus de inmunodeficiencia humana (VIH, causante del sida). La cápsida es una estructura proteínica que envuelve y protege el material genético (genoma) del virus, que es el que le permite reproducirse.

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En la siguiente imagen vemos dónde se ubica la cápsida exactamente (en color verde, rodeada a su vez por la cubierta exterior del virus):

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Químicamente, una cápsida es una agrupación de capsómeros, cada uno de los cuales está formado por un número pequeño de proteínas. En el caso del virus del sida, la cápsida tiene sobre todo capsómeros hexaméricos  o hexones (de color azul en la primera imagen, semejantes a estrellas de seis puntas). Estos están formados por por seis moléculas de proteínas. Además, intercalados entre los hexones existen 12 capsómeros pentaméricos o pentones (de color verde). En total, la cápsida del VIH cuenta con  1.356 moléculas de proteínas que contienen unos 3 millones de átomos en total.

Los pentones son fundamentales para cerrar la estructura, ya que se ha comprobado en el laboratorio que si no existen, los hexones tienden a organizarse en forma de tubos unidos por hélices, como se ve en las siguientes imágenes de microscopio electrónico (las finas líneas de la izquierda son los tubos; a la derecha, estos están ampliados y muestran los hexones unidos por unas estructuras helicoidales que se señalan con flechas amarillas):

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La estructura química de la proteína que forma la cápsida ya era conocida pues se había conseguido cristalizarla. Igualmente, se conocía su disposición formando hexones (en azul en la siguiente imagen) y pentones:

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Además, la cápsida se había visto bajo el microscopio electrónico, si bien con pobre resolución:

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En las siguientes imágenes de microscopía electrónica las flechas rojas señalan posiciones de los hexones y las estrellas amarillas puntos en que la estructura se piensa que es especialmente vulnerable, por lo que es posible que atacando esas posiciones se pueda destruir toda la cápsida:

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Por lo tanto, se disponía de una imagen simplificada de la cápsida:

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Pero no se conocía su estructura detallada y exacta, trabajo que ha requerido un esfuerzo de computación extraordinario, habiéndose necesitado supercomputadores que trabajan a la velocidad del petaflops (1015 operaciones de coma flotante por segundo, lo que significa un rendimiento de aproximadamente un millón de veces el de un ordenador personal).  Téngase en cuenta que el sistema bajo estudio, además de los 3 millones de átomos de las proteína, tiene 61 millones más de iones y moléculas de agua. Lo que el ordenador hace es optimizar la geometría de estos átomos minimizando su energía potencial y simular la dinámica molecular del sistema.

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Ahora será más fácil atacar al VIH

Klaus Schulten, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, líder del grupo que ha logrado este éxito, ha explicado así la importancia del hallazgo:

Ahora que conocemos la estructura química exacta de la cápsida será posible desarrollar nuevos agentes farmacológicos para atacarlo, en vez de seguir el principio de prueba y error.

Comparte el mérito de Schulten el investigador colombiano  Juan Roberto Perilla.

Hay que tener en cuenta que la cápsida se abre solo en el momento en que el virus ha infectado a una célula, y de ahí lo importante que es conocerla. Se sospecha que la clave del ataque está en los pentones porque se cree que sus entornos son los más vulnerable de toda la cápsida.

Por otro lado, los investigadores han observado que existen varios tipos de cápsidas. La que aquí hemos presentado contiene 216 hexones, pero también han resuelto otra de 186. Curiosamente, ambas contienen 12 pentones exactamente.

El descubrimiento ha sido portada de la revista Nature:

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