Pesquisadores medem energia liberada por vírus durante a infecção

Descoberta pode abrir caminho para novos antivirais de amplo espectro, porque aprofunda entendimento dos mecanismos físicos da infecção.

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08 Fevereiro 2010 | 02h09

Imagem ilustra a estrutura de um vírus bacteriófago com (esquerda) e sem (direita) o DNA. Crédito: Carnegie Mellon.

Imagem ilustra a estrutura de um vírus bacteriófago com (esquerda) e sem (direita) o DNA. Crédito: Carnegie Mellon.

A parte externa de um vírus é um pedacinho de energia esperando ser usado. Quando ele encontra uma célula hospedeira, esta energia armazenada é liberada, lançando o DNA do vírus dentro da célula e transformando o interior da mesma em uma fábrica de vírus. Pela primeira vez, a energia associada ao lançamento do DNA do vírus foi medida. O feito, liderado por pesquisadores da Carnegie Mellon University, pode auxiliar no entendimento dos mecanismos físicos que controlam as infecções – abrindo novas portas para a produção de drogas mais potentes, que interfiram no processo.

“Estamos estudando a física de um vírus, e não a biologia de um vírus”, explica o físico Alex Evilevitch. “Ao tratar viroses como objetos físicos, podemos identificar propriedades físicas e mecanismos de infecção que são comuns em uma variedade de vírus, independente de sua aparência biológica, que poderia levar ao desenvolvimento de um amplo espectro de medicamentos antivirais”.

Os remédios antivirais de hoje são altamente específicos. Essas drogas têm como alvo moléculas essenciais ao ciclo de replicação de um vírus específico, como o HIV ou a gripe, limitando sua utilização. Além disso, os vírus sofrem mutações ao longo do tempo, e podem se tornar mais resistentes. Evilevitch, assim, dá nova luz ao já brilhante ramo da física da virologia, fornecendo ferramentas para o desenho racional de drogas antivirais menos especializadas, capazes de interromper o processo infeccioso em diferentes tipos de vírus.

A descoberta tem ainda o potencial de incrementar o desenvolvimento da terapia genética, que usa vírus para entregar genes funcionais diretamente nas células humanas, com o intuito de substituir genes corrompidos que estão causando doenças. A terapia genética aproveita o modo como os vírus injetam material genético nas células para o “bem” do organismo. A inserção de genes funcionais nos vírus e a entrega perfeita disso no organismo garantiriam o sucesso de um tratamento.

Muitos tipos de vírus, independente se infectam bactérias, plantas ou animais, são peritos em embalagens de longos trechos de ácido nucleico (DNA ou RNA) dentro de suas conchas nanométricas de proteína. Em muitos vírus com dupla fita de DNA, o DNA é empacotado com tanta força, que ele se curva sobre si mesmo, resultando em forças repulsivas que exercem uma enorme pressão sobre a camada externa do vírus – indicando uma grande quantidade de energia armazenada. No momento da infecção, quando o DNA está pronto para ser lançado para fora do vírus, a energia acumulada no DNA é liberada e convertida em energia térmica.

Evilevitch e outros pesquisadores da Universidade de Lund, na Suécia, da Universidade de Lyon, na França, utilizaram uma técnica experimental conhecida como calorimetria de titulação isotérmica (ITC) para medir diretamente o calor (e, portanto, a energia térmica) liberado durante a ejeção do genoma viral. Até agora, apenas medições indiretas desta energia foram anunciadas.

“Somos o primeiro grupo a utilizar calorimetria de titulação para o estudo da liberação do genoma por um vírus”, explica Evilevitch. “Nesta pesquisa, examinas os vírus que infectam bactérias, chamados de bacteriófagos, como um sistema modelo experimental, mas que também poderia ser aplicado a outros tipos de vírus. No momento, estamos investigando o rotavírus por esta mesma técnica”.

De acordo com as simulações realizadas, o calor liberado é proporcional ao comprimento do DNA. Os pesquisadores também observaram que a ordenação das moléculas de água em torno