Coarse-Grained Modeling of the Assembly and Mechanical Properties of Viruses
[spa] Los virus son entidades biológicas relativamente simples, pero muy eficientes. En su forma más simple están constituidos por una cadena de material genético protegida por una cubierta de proteínas llamada cápside, cuya formación y propiedades juegan un papel crucial en el ciclo vital de los vi...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2013 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de la UB |
| OAI Identifier: | oai:diposit.ub.edu:2445/49279 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2445/49279 http://hdl.handle.net/10803/129395 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Biofísica Virus Biophysics Viruses |
| Sumario: | [spa] Los virus son entidades biológicas relativamente simples, pero muy eficientes. En su forma más simple están constituidos por una cadena de material genético protegida por una cubierta de proteínas llamada cápside, cuya formación y propiedades juegan un papel crucial en el ciclo vital de los virus. Un mayor conocimiento de la física que se esconde tras los virus permitiría no sólo combatirlos, sino también usarlos para aplicaciones útiles en disciplinas como la medicina, nanociencia o farmacia. En esta tesis nos hemos centrado en la caracterización física de las propiedades mecánicas y el autoensamblaje de la cápsida de virus esféricos con simetría icosaédrica. Para ello hemos propuesto un modelo de grano-grueso basado en un potencial de interacción sencillo entre las subunidades estructurales de la cápsida. Los parámetros del modelo están directamente relacionados con propiedades físicamente relevantes y que pueden ser medibles experimentalmente, como son la curvatura espontánea de la cápside y la constante elástica de flexión. Estos dos ingredientes son cruciales para determinar la arquitectura y el tamaño de los virus. Con este nuevo modelo, hemos hecho simulaciones usando diferentes técnicas para reproducir y estudiar experimentos de auto-ensamblaje. En particular, hemos analizado el rango de parámetros y las condiciones adecuadas que determinan la forma y la estabilidad de las distintas estructuras de los virus. También hemos analizado la cinética de autoensamblaje y los pasos intermedios de la formación de virus, inaccesibles experimentalmente por las características del proceso. Además hemos determinado la importancia de la geometría y más concretamente del número de triangulación y la clase en la respuesta mecánica y en la tendencia a cambiar de forma durante el proceso de maduración. Este cambio de forma conlleva una mayor rigidez y tolerancia a la presión, que puede aportar ventajas biológicas especialmente en virus de ADN de doble cadena. Finalmente, hemos desarrollado modelos de elementos finitos y simulaciones discretas para interpretar experimentos de nanoindentación con AFM. Con ellos hemos estudiado la ruptura y la dureza de la cápside del bacteriófago T7 orientada según los diferentes ejes de simetría icosaédrica, y desarrollado un método para determinar la presión interna en el bacteriófago phi29. |
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