Resumen (Marzo 17, 2006): Cuando Boeing y Airbus desarrollaron sus aeronaves más recientes, los ingenieros de estas compañías, los diseñaron y probaron en modelos computarizados mucho antes de construir las naves. Los biólogos se están actualizando, pues acaban de completar su primera simulación por computadora de forma de vida completa – los virus.





Modelando virus
basado en una publicación de la Universidad de Illinois

Una vista general simulada por ordenador del virus satélite del mosaico del tabaco. Crédito: University of Illinois/NCSA

Cuando las empresas Boeing y Airbus desarrollaron sus más recientes aeronaves, los ingenieros de estas compañías las diseñaron y probaron en una computadora, mucho antes de que las naves fueran construidas. Los biólogos se están actualizando, pues acaban de completar su primera simulación por computadora de una forma de vida completa – los virus.

En su búsqueda del estudio de la vida, los biólogos aplican conocimientos en ingeniería de diferente manera: Realizan retroingeniería, o “ingeniería inversa” de las formas de vida, hacen pruebas en la computadora y observan si los resultados 'en silicio' son similares al comportamiento real del organismo. Esta técnica ha sido empleada previamente en pequeñas piezas de células vivas, tales como proteínas, pero no en una forma viviente completa, hasta ahora.

Este logro, realizado por un biólogo informático en la Universidad de Illinois en Urbana-Cahmpaign, y los cristalógrafos en la Universidad de California, en Irving, fue detallado en la publicación de marzo de la revista Structure.

Un entendimiento profundo de las propiedades mecánicas de los virus, comentan los investigadores, puede no solo contribuir con mejoras en salud pública, si no también en la creación de nano-máquinas artificiales hechas de cápsidas – una pequeña cubierta de proteína que contiene el plan de construcción viral, un genoma, en forma de ADN o ARN.

Los virus son formas de vida increíblemente pequeñas y extremadamente primitivas que ocasionan muchísimas enfermedades. Los biólogos frecuentemente se refieren a ellos como partículas más que organismos. Los virus secuestran una célula biológica y la hacen producir muchos virus nuevos de un solo original. Los virus desarrollan mecanismos elaborados para infectar a las células, proliferar y abandonar al anfitrión cuando este estalla debido a la sobrepoblación viral.

Para su primer intento de realizar ingeniería inversa a una forma de vida en un programa de computadora, los biólogos informáticos seleccionaron al virus satélite del mosaico del tabaco, debido a su sencillez y tamaño pequeño.

El virus satélite que seleccionaron es un agente esférico de RNA sub-viral que es tan pequeño y sencillo que solo puede proliferar en una célula que ya ha sido infectada por un virus ayudante - en este caso, el virus del mosaico del tabaco que es una seria amenaza para los cultivos de tomate.

Un programa de computadora fue usado para realizar la retroingeniería de la dinámica de todos los átomos que conforman al virus y los de una pequeña gota de agua salada que lo rodea. El virus y el agua contienen más de un millón de átomos en su conjunto.

Los cálculos necesarios se realizaron en Illinois, en una de las computadoras más rápidas y grandes operadas por el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercómputo. Las simulaciones en computadora proporcionaron una vista sin precedentes de la dinámica del virus.

”Las simulaciones siguieron la vida del virus satélite del mosaico del tabaco, pero solo durante un breve periodo de tiempo” comenta el coautor Meter Freddolino, un estudiante de doctorado en biofísica y biología informática en Illinois. “Sin embargo, esto ayudó a dilucidar las propiedades físicas claves de esta partícula viral así como información crucial sobre su constitución”.

Una estructura en 3D de ARN. Crédito: SpaceDaily

”Aun falta mucho para simular a un perro meneando el rabo en una computadora”, comenta el coautor Klaus Schulten, Profesor Swanlund de Física en Illinois. “Pero se ha dado un gran paso en la modelación de organismos vivos”, dice. “Naturalmente, este paso ayudará a la medicina moderna mientras continuamos aprendiendo más sobre la vida de los virus”.

Las simulaciones por computadora fueron realizadas en el laboratorio del Grupo de Biofísica Teórica de Schulten, en el Instituto Beckman para la Ciencia Avanzada y Tecnología.