El virus SARS-CoV-2, como nunca antes lo habíamos visto: éste es el modelo 3D más detallado obtenido hasta ahora

Aunque son invisibles, existen una serie de técnicas punteras que nos permiten modelar en tres dimensiones a los virus. Esto se ha convertido en todo un arte durante los últimos años, tal y como demuestra este modelo del SARS-CoV-2.

Estas imágenes corresponden a la representación tridimensional más específica y detallada, obtenida a escala atómica, que se ha hecho hasta la fecha. Para poder modelar al coronavirus han hecho falta cientos de datos genéticos y la consulta a decenas de virólogos. Pero el resultado nos ayudará a comprender mejor cómo funciona el virus.

El modelo más detallado del coronavirus

La empresa Visual Science trabaja en el modelado 3D orientado a las necesidades científicas. Entre los modelos que más interés generan en la comunidad científica están los de proteínas complejas, especialmente los virus. Los virus, recordemos, no son organismos vivos, sino moléculas capaces de realizar tareas asombrosas.

Los coronavirus (no SARS-CoV-2) habían sido fotografiados por microfotografía electrónica con anterioridad. Con este modelo, sin embargo, podemos entender mucho mejor qué se ve al microscopio. Es más, se puede ver con un nivel increíble de detalle cómo es cada parte del virus.

3D model of the SARS-CoV-2 virus at atomic resolution from Visual Science on Vimeo.

Así, el modelo muestra a tamaño proporcional cómo la cápsida, la cubierta que rodea el material genético del virus, está asaeteada por las glicoproteínas en punta. Estas estructuras son las protagonistas en el proceso infectivo, ya que son las que se unen a la célula humana y comienzan el proceso. En el interior se puede ver el ARN típico de los coronavirus, que contiene toda la información necesaria para formar los componentes del mismo, así como las instrucciones para secuestrar la maquinaria celular y copiarse dentro del hospedador.

Este modelo no se limita a ser estéticamente impresionante sino que es increíblemente acertado, explican virólogos expertos en coronavirus como el Dr. Jason S. McLellan, del Departamento de Biociencias Moleculares de la U. de Texas; y el Dr. Benjamin Neuman, profesor y presidente de la Sociedad de Ciencias biológicas en Texarkana, asesores científicos del modelo. Estos investigadores explican cómo este diseño muestra con mucha exactitud los datos conocidos hasta la fecha.

Cómo modelizar una partícula

¿Qué tiene de especial un modelo en 3D? A diferencia de otras modelizaciones, las que se hacen con proteínas y partículas no son un mero trabajo artístico de interpretación. Al contrario, existen varias técnicas muy específicas para realizar estos modelos. Entre ellas se encuentra el modelado por homología, que es una técnica de computación que predice con un 99% de seguridad cómo se coloca un átomo con respecto a lo que tiene a su alrededor.

Por supuesto, esto no es fácil y requiere de una cantidad increíble de datos y su procesamiento. En concreto, en el SARS-CoV-2 han hecho falta los datos generales de las partículas que contiene el virus (su cápsida, las glicoproteínas externas, el ARN...), además de los datos específicos. Estos son los más complicados de obtener pues son parte del trabajo que está en desarrollo actualmente, en muchos laboratorios del mundo que van a contrarreloj analizando el virus.

En ellos, simplificando mucho, se observan por cristalografía y otras técnicas similares, distintas partes del virus. En otros laboratorios se trabaja secuenciando el genoma y analizando qué proteínas expresa el material genético. Con todos estos datos, los virólogos pueden conformar un "retrato robot" de la estructura del virus, que se confirma según los modelos matemáticos computacionales.

Así, estos modelos de partículas se cuentan entre los más precisos y útiles, ya que permiten prever las regiones activas y posibles dianas terapéuticas. Volviendo a este modelo, según afirma el equipo de Visual Science, ha trabajado con el material científico más novedoso y consultando a una decena de virólogos expertos en SARS-CoV.

"Utilizamos la información científica publicada sobre el virus y las estructuras de los componentes virales disponibles en el banco de datos de proteínas como punto de partida", explicaba dice Yury Stefanov, director científico de Visual Science. Después de un análisis exhaustivo y cuidadoso de los datos, reconstruimos modelos completos de las proteínas virales y sus interacciones utilizando un software de biología computacional y luego ensamblamos todo el modelo del virión basado en estas estructuras", confirmaba.

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