Cápside Viral e Estrutura do Envelope

A cápside é o invólucro proteico que encerra e protege o genoma de um vírus, e em muitos vírus é rodeada por um envelope lipídico adicional adquirido das membranas das células hospedeiras. Juntos, a cápside, o genoma que ela contém (o nucleocapsídeo), e quaisquer proteínas de envelope e de superfície definem a arquitetura da partícula viral e determinam como ela sobrevive no ambiente, se liga às células e é reconhecida pelo sistema imunológico.

Definition

A cápside é o invólucro proteico, montado a partir de muitas cópias de uma ou poucas subunidades proteicas, que encerra o genoma viral; o envelope, quando presente, é uma bicamada lipídica derivada do hospedeiro que rodeia a cápside e contém proteínas de superfície codificadas pelo vírus.

Scope

Esta entrada aborda os blocos de construção proteicos das cápsides (subunidades e capsômeros), as simetrias helicoidais e icosaédricas que eles adotam, o princípio da quase-equivalência que explica a construção da cápside, e a estrutura e origem do envelope lipídico com suas glicoproteínas incorporadas. É uma referência estrutural e não aborda o manejo clínico.

Core questions

• Como as cápsides são montadas a partir de um número limitado de subunidades proteicas?
• Por que as cápsides adotam simetria helicoidal ou icosaédrica?
• O que é quase-equivalência e o que ela prevê?
• Como os vírus adquirem um envelope lipídico e o que ele contém?
• Como a cápside e o envelope contribuem para a estabilidade e entrada da partícula?

Key concepts

• Subunidade da cápside (protômero) e capsômero
• Simetria helicoidal
• Simetria icosaédrica e número de triangulação
• Quase-equivalência
• Nucleocapsídeo
• Envelope lipídico
• Glicoproteínas do envelope (espículas/peplômeros)
• Partículas nuas (não envelopadas) versus envelopadas

Key theories

Teoria da quase-equivalência (Caspar-Klug)

Caspar e Klug argumentaram que a economia genética exige que as cápsides sejam construídas a partir de muitas cópias de poucas subunidades proteicas ligadas em ambientes quase-equivalentes, prevendo invólucros icosaédricos descritos por números de triangulação.

Princípio da economia genética na construção da cápside

Crick e Watson raciocinaram que um genoma viral pequeno não pode codificar um invólucro único grande, então as cápsides devem ser montadas a partir de subunidades idênticas repetidas arranjadas com simetria, uma previsão confirmada por estudos estruturais posteriores.

Mechanisms

Como os genomas virais são pequenos, as cápsides são montadas a partir de muitas cópias de uma ou poucas subunidades proteicas, em vez de muitas proteínas únicas. As subunidades repetidas se auto-organizam em arranjos simétricos: as cápsides helicoidais enrolam a proteína em torno do ácido nucleico em uma haste ou filamento, enquanto as cápsides icosaédricas formam invólucros fechados cuja geometria é capturada pela quase-equivalência e número de triangulação de Caspar e Klug. Muitos vírus, adicionalmente, brotam através de uma membrana hospedeira, envolvendo o nucleocapsídeo em um envelope lipídico no qual são inseridas glicoproteínas codificadas pelo vírus; essas proteínas de superfície medeiam a ligação e, em vírus envelopados, a fusão de membranas. A cápside e o envelope juntos governam a estabilidade ambiental, com partículas não envelopadas geralmente mais resistentes à dessecação e detergentes do que as envelopadas.

Clinical relevance

A estrutura da cápside e do envelope fundamenta como os vírus são detectados, como as proteínas de superfície servem como antígenos vacinais e por que os vírus envelopados e não envelopados diferem na resistência ambiental. Esta entrada descreve princípios estruturais para referência e não fornece recomendações de diagnóstico ou tratamento.

History

Em 1956, Crick e Watson previram que pequenos vírus deveriam ser construídos a partir de muitas subunidades proteicas idênticas arranjadas simetricamente, antecipando a arquitetura regular posteriormente observada por difração de raios-X e microscopia eletrônica. A teoria da quase-equivalência de Caspar e Klug, de 1962, generalizou isso para explicar as cápsides icosaédricas de tamanho variável, e estudos estruturais de alta resolução subsequentes, revisados por Harrison, revelaram a arquitetura da cápside em detalhes atômicos.

Key figures

• Donald Caspar
• Aaron Klug
• Francis Crick
• James Watson
• Stephen Harrison

Seminal works

• crick-watson-1956
• caspar-klug-1962
• harrison-1983

Frequently asked questions

Por que tantos vírus são icosaédricos?

A simetria icosaédrica permite que um invólucro fechado seja construído a partir de muitas cópias de um pequeno número de subunidades proteicas, o que é geneticamente econômico para vírus com capacidade de codificação limitada; a teoria da quase-equivalência de Caspar e Klug explica como as subunidades se empacotam em tais invólucros.

Qual a diferença entre uma cápside e um envelope?

A cápside é um invólucro proteico codificado pelo vírus que encerra diretamente o genoma, enquanto o envelope é uma bicamada lipídica derivada das membranas da célula hospedeira, adquirida durante a brotamento e pontilhada com proteínas de superfície virais; nem todos os vírus possuem um envelope.