Investigadores crean viriones de SARS-CoV-2 minimalistas y descubren el mecanismo de cambio de proteína de punta

Células epiteliales humanas (verdes con núcleos azules) se incuban con viriones de SARS-CoV-2 sintéticos (magenta) para estudiar la infección inicial y la evasión inmunitaria . Crédito: MPI for Medical Research/ Oskar Staufer

Científicos del Instituto Max Planck de Investigación Médica de Heidelberg y sus colaboradores del Centro Max Planck Bristol de Biología Mínima de la Universidad de Bristol han desarrollado un nuevo enfoque para estudiar el SARS-CoV -2. Para la investigación sistemática y estandarizada del SARS-CoV-2, construyeron partículas de virus sintéticas minimalistas donde pueden incorporar estructuras distintas del virus SARS-CoV-2 como la proteína de pico. Esto permitió a los científicos estudiar mecanismos moleculares individuales en un entorno controlado, que pueden manipular y ajustar aún más. Utilizando esta técnica para estudiar la proteína espiga, que se ha demostrado que es crítica para la infección y la interacción virus-huésped, descubrieron un mecanismo de cambio. Tras la unión de los ácidos grasos inflamatorios, la proteína espiga cambia su conformación, por lo que se vuelve menos «visible» para el sistema inmunitario del huésped.

La pandemia del SARS-CoV-2 ha sido y sigue siendo una de las principales preocupaciones sanitarias a nivel mundial. Comprender completamente la patogénesis del SARS-CoV-2 y los mecanismos moleculares detrás de la infección brinda grandes oportunidades para superar la pandemia. Arrojar luz sobre las funciones virales y las interacciones huésped-virus facilitará el desarrollo de terapias dirigidas, vacunas u otras medidas preventivas. Sin embargo, la investigación sobre el SARS-CoV-2 en el entorno de laboratorio presenta muchos desafíos. Uno es el requisito de mayor seguridad para los experimentos, otro es estudiar distintos mecanismos durante la infección en lugar de la patogénesis completa para comprender mejor esos procesos individuales.

Construir viriones artificiales de SARS-CoV-2

Los investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación Médica y sus colaboradores utilizaron su experiencia en biología sintética de abajo hacia arriba para superar algunos de esos desafíos. Para su estudio, desarrollaron viriones artificiales de SARS-CoV-2. Los viriones tienen una estructura similar a los virus naturales pero no contienen ninguna información genética. Por lo tanto, se pueden utilizar de forma segura.

«Aún más importante para nosotros, ya que construimos estos viriones sintéticos desde cero, es que podemos diseñar con precisión su composición y estructura. Esto nos permite realizar un análisis muy sistemático , estudio paso a paso sobre distintos mecanismos», dice Oskar Staufer, primer autor del artículo, ex postdoctorado en el Instituto Max Planck de Investigación Médica y actual postdoctorado en la Universidad de Oxford. Por lo tanto, ve un gran potencial en el uso de partículas sintéticas similares a virus en una multitud de procesos de análisis y caracterización para estudiar virus más allá de la aplicación actual para SARS-CoV-2.

Mecanismo de conmutación de la proteína Sars-CoV-2 Spike al unirse a un ácido graso inflamatorio. Crédito: Oskar Staufer

¿Mecanismo de cambio de proteína pico para evitar el sistema inmunitario?

Primero utilizaron los viriones minimalistas artificiales para estudiar el efecto de los ácidos grasos inflamatorios en la proteína pico del SARS-CoV-2. Los ácidos grasos inflamatorios se liberan durante cualquier inflamación en el cuerpo y ayudan a facilitar la respuesta inmune y los procesos de curación. La proteína espiga es fundamental para la interacción huésped-virus. Por un lado, el virus utiliza la proteína espiga para unirse a los receptores ACE2 de las células huésped. Esto permite que el virus se fusione con la célula huésped y libere su información genética. Por otro lado, los anticuerpos producidos por el huésped pueden unirse a la proteína de pico, lo que marca al virus como un objetivo para el sistema inmunitario.

Se sabía antes que la proteína de pico tiene una región distinta donde Los ácidos grasos pueden unirse. Sin embargo, anteriormente no se entendía la función de este bolsillo de unión. Investigadores del Instituto Max Planck de Investigación Médica y colaboradores en Bristol ahora usaron los viriones artificiales de SARS-CoV-2 para estudiar este mecanismo exacto. Muestran que tras la unión de un ácido graso, la proteína espiga cambia su conformación y se «pliega». Como resultado, la unión al receptor ACE2 del huésped ya no es posible y menos anticuerpos pueden unirse a la proteína.

Los investigadores ahora pueden comenzar a comprender por qué el virus utiliza este mecanismo de acobardamiento y determinar si esta información se puede utilizar para desarrollar estrategias terapéuticas. «Al ‘reducir’ la proteína espiga al unirse a los ácidos grasos inflamatorios, el virus se vuelve menos visible para el sistema inmunitario. Esto podría ser un mecanismo para evitar la detección por parte del huésped y una fuerte respuesta inmunitaria durante un período de tiempo más prolongado y aumentar la eficiencia total de la infección», dice Oskar Staufer. Sin embargo, los científicos están apenas comenzando a determinar la función del mecanismo de plegamiento, pero el uso de viriones artificiales permitirá un enfoque sistemático. «La aplicación de estos conceptos de biología sintética a un problema con impacto global es realmente emocionante», dice Oskar Staufer.

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Anticuerpo que inhibe una amplia gama de sarbecovirus encontrados Más información: Oskar Staufer et al, Los viriones sintéticos revelan la inmunogenicidad adaptativa acoplada a ácidos grasos de la glicoproteína de pico SARS-CoV-2, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28446-x Información de la revista: Nature Communications

Proporcionado por Max Planck Society Cita: Investigadores crean viriones minimalistas de SARS-CoV-2 y descubra el mecanismo de cambio de proteína de espiga (21 de febrero de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-minimalistic-sars-cov-virions-spike-protein.html Este documento está sujeto a 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.