Saúde

Descoberta da proteína do pico da SARS-CoV-2 pode abrir caminho para a vacina COVID-19
A descoberta de que uma mutação no local de clivagem da proteína interrompe a ligação às células hospedeiras pode ser usada para desenvolver uma versão atenuada do vírus.
Por Sally Robertson - 27/04/2020

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Índia, Guwahati , fizeram uma importante descoberta sobre uma proteína de fusão viral encontrada na superfície do coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) que poderia ajudar os pesquisadores a desenvolver uma vacina.

A descoberta de que uma mutação no local de clivagem da proteína interrompe a ligação às células hospedeiras pode ser usada para desenvolver uma versão atenuada do vírus.

Novo coronavírus SARS-CoV-2 Micrografia eletrônica de varredura colorida de uma
célula apoptótica (verde) fortemente infectada com partículas do vírus SARS-COV-2
(roxa), isoladas de uma amostra de paciente. Imagem capturada e aprimorada de cores
no NIAID Integrated Research Facility (IRF) em Fort Detrick, Maryland. Crédito: NIAID

Entrada de coronavírus nas células hospedeiras

O coronavírus entra nas células hospedeiras através da ligação ao receptor e da clivagem proteolítica da proteína do pico viral em subunidades, o que ajuda a se fundir com a membrana celular e a liberar seu genoma no citoplasma.

As proteases catepsina B, plasmina, tripsina, elastase e protease / serina transmembranar foram demonstradas anteriormente para clivar a proteína como parte do processo de ligação viral. Essa ativação da proteína spike permite que as glicoproteínas no envelope viral se fundam às células hospedeiras e permitam a entrada do vírus.  

O ectodomínio da proteína spike é constituído pela subunidade S1, que está envolvida na ligação ao receptor e pela subunidade S2, que mantém a fusão.

Os pesquisadores já sabem que, no caso do SARS-CoV, os motivos de sequência situados entre S1 e S2 determinam os locais aos quais as proteases das células hospedeiras se ligam e se separam.

O que o estudo atual envolveu?

Agora, Sachin Kumar e colegas demonstraram a ligação das proteases das células hospedeiras plasmina, furina e catepsina B à proteína do pico da SARS-CoV-2.

Eles também analisaram o papel que certos resíduos de aminoácidos desempenham na interação de ligação, introduzindo mutações de ponto único no local de clivagem da proteína.

Uma versão pré-impressa do artigo pode ser acessada no bioRxiv , enquanto o artigo passa por uma revisão por pares.

Os resultados do estudo sugeriram a inclusão de quatro aminoácidos polibásicos adicionais no limite S1 / S2, que apontam para um papel da furina como um ativador proteolítico hospedeiro da proteína spike.

A análise de acoplamento molecular (que determina a interação entre duas moléculas) das proteases das células hospedeiras descobriu que elas se ligam à proteína formando pontes de sal e ligações de hidrogênio. Para testar o papel que esses resíduos adicionais de aminoácidos desempenham na interação, o aminoácido básico foi sequencialmente mutado para alanina.

"Além disso, analisamos a eficiência de ligação de cada um dos mutantes com a respectiva protease hospedeira", escreve Kumar e colegas.


Compreendendo o papel de resíduos individuais

Primeiro, a equipe estabeleceu todos os resíduos envolvidos na ligação da plasmina, furina e catepsina B à proteína espiga do tipo selvagem.

O estudo de ancoragem revelou informações importantes sobre a interação entre a catepsina B e o local de clivagem proteolítica.

A interação foi interrompida quando um único resíduo foi mutado no local de clivagem da proteína. Todos os modelos mutantes tinham menos pontes de sal e ligações de hidrogênio, sugerindo assim uma ligação mais fraca.

Em particular, "a mutação do P682A na proteína selvagem do tipo S [espiga] resulta no melhor modelo de mutante que bloqueia o local ativo da enzima para proteases celulares, devido a um número mínimo de ponte de sal e formação de ligações de hidrogênio", escreve a equipe .

Além disso, "a descoberta sugeriu que o motivo de aminoácidos PRRARS na proteína tipo S é responsável por sua ligação adequada às proteases do hospedeiro furina, catepsina e plasmina e a mutação desses resíduos prejudica sua interação".

Os autores dizem que a clivagem da arginina é comumente usada para ativar várias proteínas, incluindo hormônios e fatores de crescimento.

Eles acrescentam que os estudos de acoplamento sugerem que as modificações feitas nesses locais específicos enfraquecem a ligação das proteases das células hospedeiras à proteína spike.

Estudos de desenvolvimento de vacinas

“A participação desses aminoácidos cruciais localizados nos limites das subunidades S1 e S2 na etapa de processamento proteolítico fornecerá uma oportunidade única para desenvolver uma cepa patogênica mais baixa de SARS-CoV-2, que pode ser usada ainda mais em estudos de desenvolvimento de vacinas, ”Disse Kumar e colegas.


“Considerando o fato comprovado por essa análise in silico de que as substituições de aminoácidos isoladas podem ajudar a criar uma forma atenuada de vírus, é necessário mais trabalho in vitro para validar o fato”, sugerem.


Kumar e a equipe também apontam que o uso de inibidores de protease pode representar uma nova abordagem para interromper a disseminação celular da SARS-CoV-2 e desenvolver um antiviral.

 

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