Cuando la enfermedad respiratoria SARS Síndrome Respiratorio Agudo Severo surgió en 2003, mató al menos a 775 personas antes de que fuera contenida. Nueve años más tarde, el MERS Síndrome Respiratorio Medio Oriente comenzó a circular en la población humana y desapareciópara tener una tasa de mortalidad del 36 por ciento.
Estas enfermedades son especies de coronavirus, patógenos de rápida evolución que pueden "extenderse" de las poblaciones animales a los humanos.
"Necesitamos estar preparados para estos virus", dijo Andrew Ward, profesor asociado del Instituto de Investigación Scripps TSRI.
Ahora Ward y sus colegas de TSRI, Dartmouth y los Institutos Nacionales de Salud NIH han resuelto la estructura de una proteína clave en HKU1, un coronavirus identificado en Hong Kong en 2005 y altamente relacionado con el SARS y el MERS. Ellos creen que sulos hallazgos guiarán futuros tratamientos para esta familia de virus.
"Esta es realmente la planta baja", dijo Ward, quien codirigió el estudio con Jason S. McLellan, profesor asistente de bioquímica en la Facultad de Medicina Geisel del Dartmouth College. "Una vez que tiene estructuras, puede comenzar realmenteir tras diferentes coronavirus, como MERS y SARS "
La investigación fue publicada hoy en la revista Naturaleza .
Las defensas del virus
"Corona" significa corona en latín, y los coronavirus reciben su nombre por sus coronas microscópicas de proteínas "espiga".
En la base de cada pico de proteína se encuentra la maquinaria de fusión del virus, que el virus usa para ingresar a las células huésped. La estructura de esta maquinaria rara vez cambia entre las especies de coronavirus, lo que significa que los anticuerpos encontrados para atacar la estructura podrían funcionar contra muchos virus en estefamilia.
El desafío para los investigadores ha sido encontrar anticuerpos que realmente puedan alcanzar la maquinaria de fusión celular. La protección de esta maquinaria viral crítica es una capa de glicoproteínas proteínas unidas con azúcares que la protege de los ataques de los anticuerpos del huésped.
Para ayudar a identificar formas de evitar el "escudo" de la glucoproteína, los científicos necesitaban un mapa de la estructura de la proteína espiga.
Una nueva hoja de ruta
En el nuevo estudio, Ward y sus colegas utilizaron una técnica de imagen llamada microscopía crioelectrónica, en la que las muestras se congelan y luego se toman imágenes con un haz de electrones, para resolver la estructura 3D de la proteína espiga. Los resultados muestran que la espiga HKU1Las proteínas tienen dos "lóbulos" entrelazados que se entrecruzan sobre la maquinaria de fusión y forman una especie de forma de campana invertida, una conformación que no es aparente en estudios previos de solo partes de la estructura.
"Eso no es algo que habrían predicho en base a los dominios de glicoproteína de coronavirus previamente resueltos", dijo el estudiante graduado de TSRI Christopher Cottrell, quien fue el primer autor del artículo con Robert Kirchdoerfer, investigador asociado de TSRI.
"Todo sobre esto fue sorprendente", agregó Kirchdoerfer. "Esta es realmente una de las primeras imágenes que tenemos de una proteína de pico de coronavirus humano".
La nueva imagen estructural también es la primera en insinuar cómo el virus reconoce los receptores de las células huésped. Parece que la presencia de receptores de células humanas puede desencadenar que la proteína espiga cambie su conformación y revele su maquinaria de fusión.
Aunque el mecanismo exacto detrás del cambio aún se desconoce, Kirchdoerfer ve este fenómeno como una vulnerabilidad que las futuras terapias podrían explotar. "Es posible que pueda inducir ese cambio conformacional con un anticuerpo", dijo.
Los investigadores esperan estar listos para un futuro evento de derrame de coronavirus. Gracias a las nuevas técnicas en la preparación de muestras y los avances en la automatización y cámaras de microscopía crioelectrónica, el proyecto reciente tardó meses, en lugar de años, en completarse.
"Esta es una buena demostración de cómo podemos aprovechar lo que hemos hecho en diferentes áreas como el VIH y el Ébola para resolver rápidamente las estructuras de los patógenos emergentes", dijo Ward.
El siguiente paso en esta investigación será encontrar anticuerpos humanos o animales que puedan atacar sitios de vulnerabilidad en la estructura de la proteína de la espiga, revelando una forma de sortear la capa de glucoproteína y neutralizar la maquinaria de fusión en el interior. Los anticuerpos con esta capacidad podríanser desarrollado para terapéutica.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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