Flexibilidad de la proteína del pico del virus COVID-19 podría aumentar su capacidad para infectar mas células

Cuando el coronavirus que causa el COVID-19 infecta las células humanas, la maquinaria de procesamiento de proteínas de la célula realiza modificaciones en la proteína espiga que la vuelven más flexible y móvil, lo que y evadir anticuerpos, según un nuevo estudio realidado por la Universidad de Illinois Urbana-Champaign en Estados Unidos.

Los investigadores crearon un modelo computacional a nivel atómico de la proteína espiga y realizaron múltiples simulaciones para examinar la dinámica de la proteína y cómo las modificaciones de la célula afectaron esa dinámica. Este es el primer estudio que presenta una imagen tan detallada de la proteína que desempeña un papel clave en la infección y la inmunidad de la COVID-19, dijeron los investigadores.

«La dinámica de un pico es muy importante: cuánto se mueve y qué tan flexible es para buscar y unirse a los receptores en la célula huésped. Para tener una representación realista, debes mirar la proteína a nivel atómico. Esperamos que los resultados de nuestras simulaciones puedan usarse para desarrollar nuevos tratamientos», señala Emad Tajkhorshid, investigador postdoctoral Karan Kapoor y miembro del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas.

«En lugar de utilizar una estructura estática de la proteína para buscar bolsillos de unión a fármacos, queremos reproducir sus movimientos y utilizar todas las formas relevantes que adopta para proporcionar una plataforma más completa para la detección de candidatos a fármacos en lugar de una sola estructura», añade Tajkhorshid, quien junto con el estudiante graduado Tianle Chen, ha publicado sus hallazgos en la revista PNAS .

La proteína espiga del SARS-CoV-2, el virus que causa la COVID-19, es la proteína que sobresale de la superficie del virus y se une a los receptores en la superficie de las células humanas para infectarlas. También es el objetivo de los anticuerpos en aquellos que han sido vacunados o se han recuperado de la infección.

Muchos estudios han analizado la proteína espiga y su secuencia de aminoácidos, pero el conocimiento de su estructura se ha basado en gran medida en imágenes estáticas. Las simulaciones atomísticas brindan a los investigadores una idea de la dinámica que afecta la forma en que la proteína interactúa con los receptores en las células que busca infectar y con los anticuerpos que buscan unirse a ella.

Descubrieron que la proteína tiene varias «bisagras» o partes móviles, lo que permite que la cabeza de la proteína gire sobre el tallo que sobresale del virus. Los investigadores documentaron varias conformaciones diferentes, incluidas formas activas e inactivas, y mapearon cómo la proteína cambia de una forma a otra. Las conformaciones observadas en sus simulaciones computacionales se alinearon con los tipos y frecuencias de ángulos observados en estudios estructurales experimentales, dijeron los investigadores, lo que respalda la validez de las simulaciones.

Los investigadores también encontraron que el procesamiento por parte de la célula huésped cambió la dinámica de la proteína viral. Gran parte de la investigación se ha centrado en el código genético del virus y las mutaciones que ha adquirido a medida que surgen nuevas variantes. Sin embargo, la proteína espiga pasa por una serie de cambios a medida que se pliega y «empaqueta» para su transporte por toda la célula. Una de las modificaciones más comunes, la glicosilación, es la adición de azúcares llamados glicanos en puntos específicos.

«Se sabe poco sobre estas modificaciones postraduccionales. El papel principal que se ha observado es que los glicanos protegen a la proteína de la acción de los anticuerpos. Comparamos las formas glicosiladas y no glicosiladas de la proteína espiga y encontramos diferencias dinámicas significativas entre las dos», señala.

Los investigadores notaron una mayor amplitud de movimiento en la proteína espiga, haciéndola más capaz de flexionarse e interactuar con los receptores de la superficie celular. Los propios glucanos también interactuaron con la membrana celular, lo que permitió que la proteína de punta se moviera y buscara el receptor a lo largo de la membrana.

Las glicosilaciones no solo brindan un escudo inmunológico, sino que también median y mejoran la movilidad de los picos, lo que aumenta las posibilidades de que el virus se adhiera e infecte con éxito a las células humanas. Por lo tanto, las funciones de estas modificaciones postraduccionales son mucho más amplias de lo que se pensó inicialmente.

Los investigadores dijeron que sus hallazgos resaltan la importancia de comprender no solo las mutaciones genéticas en la proteína espiga de las nuevas variantes del virus, sino también modificaciones como la glicosilación y cómo esas modificaciones pueden aumentar la infectividad del virus y la evitación inmunológica. También anticipan que otros investigadores utilicen sus modelos para desarrollar nuevos diagnósticos, vacunas y medicamentos antivirales.

«La esperanza es que, en el futuro, esta nueva comprensión de la proteína espiga sea útil para los esfuerzos terapéuticos. Me imagino que podemos enfocarnos en la dinámica de la proteína espiga con compuestos que se unen a las bisagras y las vuelven inflexibles y, por lo tanto, en principio, hacen que el virus sea menos efectivo», concluye Tajkhorshid.