Virusomhulsel dankt zijn stevigheid aan zijn twintig hoekjes

Virussen bestaan uit erfelijk materiaal in een omhulsel, dat meestal een kenmerkende vorm heeft: twintig driehoekige facetten die samen een icosaëder vormen. Die typische vorm verleent het omhulsel stevigheid, zo blijkt uit onderzoek van Wouter Roos van de Vrije Universiteit in Amsterdam en collega’s (Physical Review Letters, 19 oktober).

Roos en collega’s onderzochten de stevigheid van die omhulsels bij een relatief groot herpesvirus door erop te drukken met de naald van een tastmicroscoop, en te meten hoeveel ze meegaven. Vervolgens brachten ze met de tastmicroscoop ook de gemaakte deuk in beeld.

Geometrie bleek bepalend. Het omhulsel ontstaat uit honderden kleinere eiwitten die spontaan aan elkaar klitten in een honingraatpatroon. Maar op die manier zijn alleen vlakke lappen te maken, niet de gesloten bolvorm die nodig is om de inhoud netjes in te pakken.

Daarvoor zijn op de hoekpunten eiwitten nodig die niet zes, maar vijf buren hebben (net zoals bij een klassieke voetbal). Maar zulke ‘pentameren’ veroorzaken mechanische spanning, doordat ze slecht in het zeshoekige stramien passen. De vraag was of die spanning een rol speelt in de vorming van het omhulsel, of dat die juist op een of andere manier omzeild wordt.

Om dat te onderzoeken, maakten Roos en collega’s gewone herpes-omhulsels en varianten waarbij de hoekpunten uitgesneden waren. Die laatste bleken gemakkelijker indrukbaar, en de achtergelaten deuk was groter. Ook waren ze bolvormiger dan de complete omhulsels.

Dat wijst erop dat de mechanische spanning rond de pentameren de directe oorzaak is van de spitse hoekpunten en de geknikte ribben, twee kenmerken die de icosaëder meer stevigheid verlenen dan een bolvorm. Het klopt ook goed met computersimulaties van de virusomhulsels en met theorie over spanningen in elastische vlakken.

De mechanische spanning van pentameren wordt dus niet omzeild, maar speelt een hoofdrol bij het ontstaan van de stevige icosaëdervorm, bijvoorbeeld door te zorgen dat de vorm knikt langs de ribben. Bruno van Wayenburg