Los virus son agentes infecciosos y nanométricos, invisibles para el ojo humano. Estos entes biológicos en la frontera de la vida no tienen la capacidad de metabolizar o reproducirse por si mismos, por lo cual, necesitan de un organismo hospedero para replicarse. Replicarse es su único objetivo, si es que se puede argumentar que tienen uno. Los virus, a pesar de ser relativamente muy simples en el ámbito biológico, han jugado un papel fundamental en la historia y desarrollo de prácticamente todos los reinos de la vida, desde bacterias hasta ecosistemas completos. Además de que se consideran importantes para la sociedad por causar enfermedades en plantas, animales y humanos que pueden ser mortales, constituyen un tema de gran interés en diversas ramas del conocimiento, que incluyen a la biología, la medicina y la salud pública. Las características sorprendentes y únicas de los virus, así como los intrincados procesos de su ciclo de replicación que ocurre dentro de una célula hospedera, han atraído la atención de la física y otras ciencias básicas, dando origen al campo de investigación que recibe el nombre de virología física. En esta tesis, se desarrolla un marco teórico basado en la física estadística, la teoría de autoensamblaje en equilibrio y la Teoría Clásica de Nucleación (TCN) homogénea para desarrollar una teoría integral que se denomina Teoría de Autoensamblaje de Cápsides Virales (TAECV). El objetivo principal de este trabajo de investigación es comprender con más profundidad uno de los pasos fundamentales del ciclo de replicación de muchos virus: el autoensamblaje de la cápside que protege el genoma viral a partir de subunidades proteicas o capsómeros. La teoría resultante considera factores físicos y químicos importantes en el ciclo de replicación viral, como la concentración de subunidades proteicas o la temperatura. Los dos objetivos principales que consigue este trabajo son: (i) proporcionar una versión integral y fácilmente generalizable de la original Teoría Clásica de Nucleación de Cápsides Virales (TCNCV), y (ii) desarrollar tres modelos de Autoensamblaje de Cápsides Virales (AECV). Los tres modelos teóricos capturan, en orden creciente de complejidad, dos, tres y cuatro de las contribuciones energéticas más relevantes del proceso: la ventaja energética de agregación, la penalización asociada al borde de una cáspside parcial, el costo de flexión por desviaciones de curvatura, y la energía de interacción entre un molde o un andamio esférico y subunidades proteicas. En esta tesis, con el marco teórico desarrollado, la TAECV se utiliza para calcular propiedades fundamentales como el tamaño crítico de una cápside parcial que permite su crecimiento hasta una cápside completamente formada, la altura de la barrera de energía que debe superarse para el autoensamblaje y el ritmo de ensamblaje y desensamblaje de las cápsides virales. Adicionalmente, se proporciona información sobre las propiedades geométricas y mecánicas necesarias para que una cápside tenga el tamaño óptimo para encapsular el genoma viral y resistir condiciones ambientales extremas. Estos aspectos son sumamente importantes, ya que podrían alterar las vías de ensamblaje. Al analizar los resultados que proporciona la TAECV, se obtienen conocimientos valiosos sobre los mecanismos de ensamblaje y desensamblaje de la cápside, que son fundamentales para una comprensión más profunda de los virus y el posible desarrollo de estrategias antivirales innovadoras. Se espera que estos modelos teóricos puedan llegar a generar ideas aplicables en el campo de la biotecnología, la salud pública y el tratamiento de enfermedades virales. Palabras Clave: cápsides virales, autoensamblaje en equilibrio, virología física, teoría clásica de nucleación, teoría de autoensamblaje, cinética de autoensamblaje, replicación viral.
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