Investigadores identifican objetivo potencial de medicamentos antivirales para combatir el COVID-19
Crédito: Universidad de Ohio
Mientras el mundo espera una amplia distribución de vacunas contra el COVID-19, los investigadores de la Universidad de Ohio acaban de publicar resultados muy significativos y oportunos en la búsqueda para encontrar otra forma de detener el virus mediante la interrupción de su ARN y su capacidad de reproducción.
Dra. Jennifer Hines, profesora del Departamento de Química y Bioquímica, junto con estudiantes de posgrado y pregrado de su laboratorio, publicaron el primer análisis de biología estructural de una sección del ARN viral de la COVID-19 llamada motivo stem-loop II. Esta es una sección no codificante del ARN, lo que significa que no se traduce en una proteína, pero es probable que sea clave para la replicación del virus.
«Si ha estado siguiendo el desarrollo del vacunas, las vacunas actuales dan instrucciones a nuestras células para producir una pequeña porción de proteína», dijo Hines. «Este fragmento de proteína luego desencadena una respuesta inmunológica que nos protegerá si nos exponemos al virus real. Por el contrario, estamos estudiando una sección de ARN que no codifica proteínas y se encuentra en el coronavirus que causa el COVID-19 y otros virus similares. Estamos comparándolo con el ARN viral del brote de SARS hace casi 20 años y buscando un posible objetivo para un medicamento antiviral que pueda atacar al virus y evitar que se reproduzca. Estamos buscando el talón de Aquiles del COVID- 19.
«El genoma de ARN del coronavirus que causa la pandemia de COVID-19 es extremadamente eficiente en controlar las células humanas para que produzcan más partículas de virus», agregó Hines. «Nuestros estudios se centraron en una pieza muy pequeña en el final de este genoma que también está presente en otros virus similares. Descubrimos que la flexibilidad estructural de este motivo de ARN puede estar relacionada con su función viral y que podría alterarse potencialmente con moléculas pequeñas similares a los medicamentos que tomamos para tratar infecciones bacterianas».
La investigación de Hines encontró que la sección del motivo stem-loop II del ARN viral está «altamente conservada en el virus COVID-19, lo que significa que mientras otras partes del virus continúan evolucionando, esta parte del virus normalmente es como una roca». Y para que el virus cause la enfermedad, debe seguir replicándose dentro del cuerpo humano. Por lo tanto, estamos analizando esta sección del ARN como un posible objetivo para un antiviral».
Para obtener más información sobre esta pequeña sección del ARN de COVID, el laboratorio de Hines adoptó un enfoque de big data antes de comenzar el laboratorio. Usando el Centro de Supercomputadoras de Ohio, que brindó acceso prioritario y no facturado a recursos computacionales y de almacenamiento para la investigación de COVID-19, Hines encontró diferencias en la estructura de ARN tridimensional predicha entre el virus que causó el brote anterior de SARS y el que causando el brote de COVID-19.
Cambiar a cursos remotos e investigación condujo al descubrimiento de COVID-19
Cuando COVID-19 llegó la primavera pasada, Hines estaba lista para que su clase de química médica estudiara anti -Agentes virales y sus estudiantes de tutoría de pregrado persiguen el descubrimiento de fármacos de ARN computacional.
«A pesar y debido a la pandemia de COVID-19, estos temas de clase y tutoría ahora se han convertido en poderosos momentos de enseñanza en línea», dijo Hines en la hora.
En clase, su estudiante s usó las herramientas Group Wiki de Blackboard para analizar los objetivos moleculares de los medicamentos para inhibir el SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19. En su laboratorio, los estudiantes comenzaron a utilizar el Centro de Supercomputadoras de Ohio para investigar la estructura tridimensional del ARN importante para la replicación del SARS-CoV-2. Su trabajo incluyó el acoplamiento de moléculas de fármacos al ARN para ver si algún fármaco existente podría alterar potencialmente la función del ARN.
«Tres de los autores del artículo son estudiantes del Honors Tutorial College, y dos de estos estudiantes, Hannah Boesger y Emily Marino son aquellos con quienes todo el proyecto comenzó como parte de su tutoría de primavera conmigo cuando tuvimos que cambiar todo en línea para la segunda mitad del semestre», dijo Hines.
«Personalmente veo esto como el artículo más significativo de toda mi carrera académica en parte debido a la importancia del tema, pero también debido a la perfecta combinación de enseñanza e investigación de pregrado y posgrado, que es lo que originalmente me atrajo a la Universidad de Ohio y es lo que creo que es uno de las mayores fortalezas de la Universidad», dijo Hines.
Encontrar una vulnerabilidad potencial
A medida que avanzaba su trabajo, los investigadores de OHIO, con los estudiantes graduados Ali Aldhumani e Ismail Hossain a la cabeza, se enfocaron en en un solo núcleo marea, cómo difiere entre los dos brotes y dónde podría hacer que el motivo de ARN sea vulnerable al ataque. Los nucleótidos son moléculas orgánicas que son los componentes básicos de los ácidos nucleicos y, por lo tanto, del ARN y el ADN.
«Usando métodos bioquímicos y computacionales complementarios, determinamos que la flexibilidad estructural de este importante motivo de ARN no codificante difiere en comparación con que en el brote de SARS-CoV a principios de la década de 2000 por un solo cambio de nucleótido. También identificamos medicamentos aprobados por la FDA que se unen al motivo de ARN y alteran su flexibilidad. Esta fue una observación emocionante ya que la estructura y la flexibilidad del ARN no codificante afecta su función, lo que indica que puede ser posible desarrollar terapias antivirales que se dirijan específicamente a este motivo de ARN e interrumpan su función».
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Siga las últimas noticias sobre el brote de coronavirus (COVID-19) Más información: Ali H. Aldhumani et al. La secuencia de ARN y la unión del ligando alteran el perfil conformacional del motivo del bucle de tallo II del SARS-CoV-2, Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica (2021). DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.01.013 Información de la revista: Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica
Proporcionado por la Universidad de Ohio Cita: Los investigadores identifican un objetivo potencial para anti- medicamentos virales para combatir el COVID-19 (21 de enero de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-id-potential-anti-viral-drugs-covid-.html Este documento está sujeto a los derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.