PMC (Português)
EMBO j 28, 821-829 (2009); published online 8 April 2009
os vírus são partículas infecciosas minúsculas compostas por uma camada proteica e um núcleo de ácido nucleico. Eles existem em uma grande variedade de formas e infectam praticamente todas as criaturas vivas: animais, plantas, insetos e bactérias. Insight into the infection process could facilitate new therapeutic strategies for viral and bacterial diseases as well as food preservation. Um artigo de Aksyuk et al (2009) publicado nesta edição lança luz sobre o ainda misterioso processo de infecção., Ele relata a primeira estrutura cristalina de uma porção significativa da proteína de bainha de cauda T4 bacteriófagos. Juntamente com acessórios em crioem reconstruções existentes, sugere um mecanismo de entrega do genoma na célula hospedeira para os phages Myoviridae.os vírus podem ser considerados como partículas genéticas móveis, contendo instruções para a sua reprodução utilizando recursos celulares estranhos. A quantidade de vírus que existe na biosfera é enorme, variando em suas formas de virião, genomas e estilos de vida., A Classificação dos vírus é definida pela preferência do hospedeiro, morfologia viral, Tipo de genoma e estruturas auxiliares, tais como caudas ou envelopes. As partículas virais fora de uma célula hospedeira (os chamados viriões) são entidades inertes com um genoma rodeado por uma camada protectora.
os vírus que atacam as bactérias foram denominados ‘bacteriófagos’. O termo fago se origina do grego fagein, que se traduz como”comer”., O ciclo de infecção por fagos parece ser simples, mas extremamente eficiente: uma única fagina injeta seu genoma em uma célula bacteriana, mudando o programa das células em seu favor para que a célula hospedeira eventualmente morra e libere cerca de 100 novas partículas de fagot. Estudos de bacteriófagos tornaram-se uma parte essencial da biologia porque a sua onipresença estava intimamente ligada às bactérias. As análises das sequências do genoma bacteriófago proporcionam a oportunidade de identificar princípios básicos de organização do genoma, co-evolução, bem como modelar e modificar o seu genoma., Novos estudos sobre o ciclo de vida dos fagos não só revelarão a sua interacção com as barreiras biológicas durante a transmissão viral e a adaptação de alto nível, como também poderão ajudar a superar problemas clínicos graves causados pela ocorrência de bactérias multirresistentes, os chamados”super-insectos”. Esta presunção baseia-se no facto de os fagos que infectam determinadas bactérias poderem reconhecê-los e infectá-los apesar da(s) Sua (s) resistência (ões) a antibióticos. De facto, os efeitos exponenciais do crescimento da fagina nas células revelaram-se muito importantes no combate às doenças bacterianas.,
A ordem Caudovirales de bacteriófagos é caracterizada por genomas de ADN de cadeia dupla (dsDNA), que podem ter o tamanho de 18 a 500 kb de comprimento. Os fagos, pertencentes a Caudovirales, representam 95% de todos os fagos relatados na literatura científica, e, provavelmente, representam a maioria dos fagos no planeta (Ackermann, 2006). Embora as sequências genómicas variem significativamente, as partículas virais deste grupo têm uma organização bastante semelhante: cada virião tem um poliedro, predominantemente icosaédrico, cabeça (capsid) que contém um genoma., A cabeça está ligada a uma cauda através de um conector, e a extremidade distante da cauda está equipada com um sistema especial para perfurar uma membrana bacteriana. A cauda bacteriofágica e as suas estruturas conexas são ferramentas essenciais da fagina durante o processo de infecciosidade, garantindo a entrada do ácido nucleico viral na célula hospedeira.
Rossmann”s grupo esteve envolvido por muitos anos, com uma análise dos diferentes vírus e uma parte significativa de suas pesquisas é dedicado a bacteriana, o vírus T4, que pertence à família Myoviridae (Ackermann, 2006)., Myoviridae é uma família de bacteriófagos com cauda contráctil, compreendendo ∼25% de todas as populações de fagias conhecidas. A contração da cauda é uma fase essencial da infecção celular por estes fagos, resultando na pressão do tubo de cauda central através da membrana celular externa semelhante a uma seringa, criando assim um canal de ejeção de ADN a partir do capsid e para a célula hospedeira (Figura 1; Leiman et al, 2003).
Bacteriophage T4. O painel esquerdo ilustra o phage no estado estendido, enquanto o painel direito mostra o phage no estado contratado., O painel médio mostra fragmentos ampliados da cauda tanto em Estados estendidos e contratados; a parte superior do painel médio demonstra a instalação da estrutura de raios X no mapa EM. Subunidades sombreadas a vermelho mostram o seu rearranjo na mesma linha helicoidal (adaptado de figuras gentilmente fornecidas por Petr Leiman e Michael Rossmann).as fagens dsDNA de cauda são caracterizadas pela sua futilidade nos ensaios de cristalização, embora as estruturas cristalinas de alguns componentes proteicos individuais tenham sido determinadas para bacteriofagem T4 pelo Laboratório de Rossmann., Estudos estruturais de outras faças da família Myoviridae foram prejudicados pela variação e Diversidade nas sequências de aminoácidos entre os bacteriófagos de cauda, fazendo a previsão da organização estrutural dos elementos fagosos não confiável. Crio-EM tornou-se a única ferramenta disponível que permitiu uma visão estrutural da resolução subnanométrica (6-10 Å; Jiang et al, 2006; Lander et al, 2008). A combinação de EM e cristalografia também permitiu a identificação das proteínas basepladas bacteriofágicas T4, fibras longas e curtas, bem como da proteína capsida (Leiman et al, 2004; Kostyuchenko et al, 2005).,
O novo trabalho de Aksyuk e co-autores publicados nesta edição da revista EMBO avança ainda mais a nossa compreensão deste complexo sistema biológico. Usando uma abordagem híbrida semelhante, Aksyuk et al (2009) resolve aqui a estrutura cristalina de um pequeno fragmento resistente à protease (gp18PR) da proteína de bainha gp18. Usando a substituição molecular, eles determinam ainda mais a estrutura da maior proteína gp18M compreendendo três dos quatro domínios da proteína., A instalação do modelo atômico gp18M em mapas EM existentes permitiu a localização das subunidades proteicas individuais dentro da bainha de cauda e também identificou alterações conformacionais durante a contração da cauda (painel central na Figura 1). Estes resultados sugerem as interações de subunidades dentro da cauda, e fornecem uma visão mecanicista sobre a contração da cauda fagosa durante o processo de infecção.,
Esta primeira determinação da estrutura proteica da bainha de cauda, juntamente com a abordagem de modelização comparativa, lança luz sobre o processo de infecção por T4-bacteriófagos e pode igualmente ser aplicada a estudos estruturais relacionados.