La microscopía crioelectrónica de alta resolución y la supercomputación ahora han permitido analizar en detalle los mecanismos de infección de los coronavirus. Estos virus son conocidos por atacar el tracto respiratorio de humanos y animales.
Un equipo de investigación que incluyó a científicos de la Universidad de Washington UW, el Instituto Pasteur y la Universidad de Utrecht ha obtenido un modelo atómico de una proteína espiga de coronavirus que promueve la entrada en las células. El análisis del modelo proporciona ideas para ideas específicasestrategias de vacunación. Los resultados del estudio se resumen en un reciente estudio dirigido por UW Medicine publicado en Naturaleza . David Veesler, profesor asistente de bioquímica de la UW, dirigió el proyecto.
Explicó Veesler, estos virus, con sus coronas de púas, son responsables de casi un tercio de los síntomas leves parecidos al resfriado y la neumonía atípica en todo el mundo, pero surgieron formas mortales de coronavirus en forma de SARS-CoV síndrome respiratorio agudo severocoronavirus en 2002 y de MERS-CoV coronavirus del síndrome respiratorio del Medio Oriente en 2012 con tasas de mortalidad entre 10 y 37 por ciento.
Estos brotes de neumonía mortal mostraron que los coronavirus pueden transmitirse de varios animales a las personas. Actualmente, se sabe que solo seis coronavirus infectan a las personas, pero muchos coronavirus infectan a los animales de forma natural. Los brotes mortales recientes resultaron de que los coronavirus superaron la barrera de las especies. Esto sugierees probable que surjan otros nuevos coronavirus emergentes con potencial pandémico. No existen vacunas aprobadas ni tratamientos antivirales contra el SARS-CoV o el MERS-CoV.
La capacidad de los coronavirus para unirse y entrar en células específicas está mediada por una glucoproteína de espiga transmembrana. Forma trímeros que decoran la superficie del virus. Los trímeros son estructuras ensambladas a partir de tres unidades de proteínas idénticas. La estructura que los investigadores estudiaron está a cargo de unirse ay fusionándose con la membrana de una célula viva. La espiga determina qué tipos de animales y qué tipos de células en sus cuerpos puede infectar cada coronavirus.
Veesler y sus colegas revelaron la arquitectura de un trímero de glucoproteína con espiga de coronavirus de ratón. Descubrieron un nivel de detalle sin precedentes. La resolución es de 4 angstroms, una unidad de análisis de supercomputación y análisis de supercomputación.medida que expresa el tamaño de los átomos y las distancias entre ellos y que equivale a una décima parte de un nanómetro.
"La estructura se mantiene en su estado de pre-fusión, y luego sufre reordenamientos importantes para desencadenar la fusión de las membranas viral y del huésped e iniciar la infección", explicó Veesler.
La maquinaria de fusión de coronavirus recuerda las proteínas de fusión que se encuentran en otra familia de virus, los paramixovirus, que incluyen el virus sincitial respiratorio la principal causa de hospitalizaciones infantiles y sibilancias en niños, así como los virus que causan sarampión y paperas.Este parecido implica que las proteínas de fusión de coronavirus y paramixovirus podrían emplear mecanismos similares para promover la entrada viral y compartir un origen evolutivo común.
Los investigadores también compararon las estructuras cristalinas de partes de la proteína espiga en coronavirus humanos y de ratón. Sus hallazgos proporcionan pistas sobre cómo la estructura molecular de estos dominios de proteínas podría influir en qué especie animal específica puede infectar el virus.
Los investigadores también analizaron la estructura de posibles objetivos para el diseño de vacunas y las terapias antivirales. Observaron que el borde exterior del trímero de espiga de coronavirus tiene un péptido de fusión, una cadena de aminoácidos, que está involucrado en la entrada viralen las células huésped. La fácil accesibilidad de este péptido, y su similitud esperada entre varios coronavirus, sugiere posibles estrategias de vacuna para neutralizar una variedad de estos virus.
"Nuestros estudios revelaron una debilidad en esta familia de virus que puede ser un objetivo ideal para neutralizar los coronavirus", dijo Veesler.
Los investigadores notaron que puede haber una forma de provocar anticuerpos ampliamente neutralizantes que reconozcan este péptido periférico. Los anticuerpos neutralizantes protegen contra las infecciones al detener un mecanismo en un patógeno. Los anticuerpos ampliamente neutralizantes serían eficaces contra varias cepas de patógenos, en este casocoronavirus. La estructura física del péptido de fusión inspira ideas para el diseño de proteínas que lo inhabilitarían.
"Las moléculas pequeñas o los andamios de proteínas podrían eventualmente diseñarse para unirse a este sitio", dijo Veesler, "para impedir la inserción del péptido de fusión en la membrana de la célula huésped y evitar que sufra cambios que conduzcan a la fusión con la célula huésped".Esperamos que este sea el caso, pero se necesita mucho más trabajo para ver si es posible ".
La estructura de la proteína de pico de coronavirus descrita en esta Carta a Naturaleza se espera que se parezca a otras proteínas de pico de coronavirus.
"Por lo tanto, es probable que la estructura que analizamos en el coronavirus de ratón sea representativa de la arquitectura de otras proteínas con picos de coronavirus como las de MERS-CoV y SARS-CoV", observaron los investigadores.
Los investigadores resumieron su trabajo, "Nuestros resultados ahora proporcionan un marco para comprender la entrada de coronavirus y sugerir formas de prevenir o tratar futuros brotes de coronavirus".
"Tales estrategias", dijo Veesler, "serían aplicables a varios coronavirus existentes y a cepas futuras emergentes de coronavirus que conservan esta misma estructura para ingresar a las células".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Ciencias de la Salud de Washington / Medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Leila Gray. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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