Una nueva investigación de la Universidad de Nebraska-Lincoln ha demostrado que las mutaciones que surgen en el virus SARS-CoV-2 causante de COVID-19 parecen ser hereditarias, o al menos el género de coronavirus más peligroso para los humanos.
Después de comparar la evolución temprana del SARS-CoV-2 con la de sus parientes más cercanos, los betacoronavirus, el equipo de Nebraska descubrió que las mutaciones del SARS-CoV-2 están ocurriendo esencialmente en los mismos lugares, tanto genética como estructuralmente.
Las similitudes mutacionales entre el SARS-CoV-2 y sus predecesores, incluido el SARS-CoV-1 y el MERS-CoV que infectan a los humanos, podrían ayudar a informar las predicciones de cómo continuará evolucionando el virus causante de COVID, dijeron los investigadores.
"El problema de mirar solo un virus a la vez es que se pierde el bosque por los árboles", dijo Katherine LaTourrette, estudiante de doctorado en el programa Complex Biosystems en Nebraska. "Al observar este panorama general, estábamoscapaz de predecir la naturaleza mutacional del SARS-CoV-2.
"Eso entra en estas preguntas de: ¿Las vacunas serán efectivas a largo plazo? ¿Qué variantes se van a escabullir? ¿Necesitamos esa vacuna de refuerzo? ¿Las personas vacunadas se van a infectar por segunda vez?"
'Es más probable que le des al blanco'
El código genético de un virus determina su capacidad para infectar células y dirigirlas a producir más copias de sí mismo. Ese código consiste en compuestos fundamentales, o nucleótidos, con mutaciones que ocurren dondequiera que esos nucleótidos se agregan, restan o intercambian entre sí.Muchas mutaciones tienen poco o ningún efecto, de la misma manera que intentar piratear una contraseña compleja cambiando solo un carácter probablemente fallará.
Pero si se dan suficientes oportunidades, un virus eventualmente se producirá con una mutación o mutaciones que cambian el ensamblaje de sus articulaciones estructurales, o aminoácidos, lo suficiente como para ayudarlo a invadir mejor las células y replicarse, ventajas que lo ayudan a superar a otras cepas.En algunos casos, una nueva cepa también puede evadir las respuestas inmunitarias provocadas por las vacunas existentes, lo que requiere el desarrollo de nuevas vacunas para protegerse contra ella.
LaTourrette y su asesor, Hernán García-Ruiz, estaban ocupados comparando patrones mutacionales entre virus que invaden un reino biológico diferente, las plantas, cuando se produjo la pandemia del SARS-CoV-2. Para ello, los investigadores estaban analizando segmentos desecuenciaron ADN de ubicaciones paralelas en los genomas de todos los virus de un género. Buscaban específicamente mutaciones de un solo punto: segmentos en los que solo había cambiado un nucleótido. Al identificarlos, el equipo estaba averiguando si ciertas mutaciones aparecían envirus de plantas, y luego rastrear esas mutaciones hasta cambios funcionales de aminoácidos en los virus.
"Muchas veces, los investigadores tienen un virus vegetal específico que estudian", dijo LaTourrette. "Lo saben muy bien. Pero nuestra pregunta era: panorama general, ¿qué está haciendo el género? Sabemos que la variación no es aleatoria. Se acumula en áreas específicas del genoma, y esas áreas son a veces consistentes en todo el género. Esas tienden a ser áreas importantes para cosas como la adaptación del huésped, básicamente, áreas que van a necesitar seguir cambiando para mantenerco-evolucionando con su anfitrión.
"Entonces, cuando ocurrió el COVID-19, pensamos, bueno, podemos descargar las secuencias del betacoronavirus y ejecutarlas a través de la tubería y ver dónde está ocurriendo la variación".
Cuando lo hicieron, LaTourrette y sus colegas descubrieron que la llamada proteína espiga, que sobresale de los betacoronavirus y marca su entrada en las células huésped al unirse con los receptores en la superficie, muta rápidamente en todos los betacoronavirus conocidos, incluido el SARS-CoV-2.
A pesar de representar solo el 17% del genoma del SARS-CoV-2, la proteína de pico "hipervariable" ha acumulado hasta ahora aproximadamente el 50% de las mutaciones totales del virus, descubrieron los investigadores. Esas mutaciones están surgiendo en las mismas regionesdel genoma, e incluso las mismas subunidades de la proteína de pico, como lo han hecho en todos los demás betacoronavirus hasta la fecha.
"Todos nuestros análisis mostraron que ahí es donde realmente está ocurriendo la variación", dijo LaTourrette. "No importaba cuando lo miramos, qué variante miramos, la proteína de pico fue la clave".
El equipo también concluyó, como lo han hecho otros virólogos, que la proteína pico del SARS-CoV-2 está desordenada, que si bien sus aminoácidos se ensamblan en la misma arquitectura general, esa arquitectura tiene lo que LaTourrette llamó "cierto margen de maniobra" para cambiaren configuraciones ligeramente diferentes. Esas son malas noticias, dijo, dado que su flexibilidad estructural probablemente también le da un margen de maniobra funcional.
"Los seres humanos pueden tener receptores celulares ligeramente diferentes, de persona a persona", dijo LaTourrette. Entonces, debe tener un receptor proteína de pico que pueda adaptarse a esos pequeños cambios. Si estuviera muy ordenado, y no podríashift, entonces tal vez no pueda infectar a todos. Pero al tener esa flexibilidad, es un virus mucho mejor.
"Básicamente, esta área es hipervariable y flexible. Así que es el doble golpe".
Esas cualidades continuarán haciendo del SARS-CoV-2 un enemigo formidable que requiere vigilancia para evitarlo en el futuro previsible, dijo LaTourrette. Pero conocer sus fortalezas y que la historia evolutiva de otros betacoronavirus podría servir como una vista previa razonable deese futuro, debería ayudar a los virólogos y vacunólogos a elaborar estrategias en consecuencia.
Es posible que las vacunas deban continuar dirigiéndose a la proteína pico distintiva a medida que evoluciona el SARS-CoV-2, pero consultar los patrones mutacionales de los betacoronavirus podría ayudar a los investigadores a predecir qué dominios de la proteína tienen más y menos probabilidades de mutar.objetivo mucho más fácil de acertar, dijo LaTourrette.
"Si cierras los ojos cuando lanzas un dardo a un tablero de dardos, podría ir a cualquier parte", dijo. "Pero al observar las otras especies betacoronavirus, tienes una idea de dónde es probable que caiga. Y es más probable que dé en el blanco ".
Aunque LaTourrette ya ha regresado al reino de las plantas, dijo que la oportunidad de adaptar su trabajo a un propósito tan urgente resultó gratificante en un momento en que la gratificación escaseaba.
"Para nosotros, llegar a la transición de las plantas a los coronavirus fue una forma realmente positiva de demostrar que puede tomar su ciencia y su conocimiento, y puede aplicarlo en beneficio de la sociedad", dijo LaTourrette.He visto algunos ejemplos realmente geniales en el último año y medio de grupos que hicieron ese cambio.
"Aunque este es un momento muy difícil y hay muchas dificultades, creo que es realmente positivo ver a los científicos unirse y poder contribuir juntos a una causa".
LaTourrette y García-Ruiz, profesora asociada de patología vegetal en el Centro de Virología de Nebraska, realizaron la investigación con la recién graduada de maestría Natalie Holste, la estudiante de doctorado Rosalba Rodríguez-Peña y Raquel Arruda Leme, investigadora visitante de Brasil.
El equipo, que recibió apoyo de los Institutos Nacionales de Salud y del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU., Informó recientemente sus hallazgos en el Revista de Virología .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Original escrito por Scott Schrage. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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