Saúde

SARS-CoV-2 desativa componentes-chave do sistema de defesa das células humanas
Os pesquisadores detalham como as proteínas virais interagem com o RNA do hospedeiro para interromper a capacidade da célula de lutar contra a infecção.
Por Catherine Offord - 28/10/2020


ACIMA: Uma célula de mamífero infectada com SARS-CoV-2, mostrando a formação de compartimentos onde o RNA viral é replicado (canto superior esquerdo) e vírions individuais saindo da célula (direita) - EMILY BRUCE

As proteínas irais codificadas pelo SARS-CoV-2 interrompem componentes críticos da maquinaria molecular das células humanas e desativam as  respostas à infecção, de acordo com um estudo publicado em 8 de outubro na Cell . Pesquisadores nos Estados Unidos descrevem como proteínas virais específicas se ligam a RNAs humanos envolvidos no splicing de RNA, tradução de proteínas e tráfego de proteínas e, ao fazer isso, suprimem a coordenação da célula hospedeira de uma defesa antiviral chave conhecida como resposta do interferon tipo I.

O estudo oferece uma possível explicação mecanicista para as respostas imunológicas embotadas observadas em alguns pacientes com COVID-19, diz Benjamin Terrier, imunologista do Hospital Cochin em Paris que não esteve envolvido no trabalho. Os pesquisadores “estão demonstrando claramente como o vírus é capaz de prejudicar a produção de proteínas envolvidas nesta [defesa]”.

Na resposta do interferon tipo I, uma célula que detectou material genético estranho em seu citoplasma inicia a produção e secreção de interferons - proteínas de sinalização que disparam a expressão de centenas de genes antivirais. 

Estudos realizados por Terrier e outros relataram que os pacientes com COVID-19 grave geralmente mostram uma grande redução na produção de interferon, sugerindo que o sucesso do vírus pode, em alguns casos, estar ligado a uma capacidade de interromper essa defesa celular. 

O biólogo da Caltech Mitchell Guttman, junto com Dev Majumdar do Larner College of Medicine da University of Vermont e colegas, descobriram como o SARS-CoV-2 poderia estar fazendo isso enquanto estudava as interações entre as 27 proteínas conhecidas do vírus e o RNA humano in vitro. 

Os pesquisadores inseriram os genes para cada uma das proteínas do SARS-CoV-2 em diferentes conjuntos de células humanas, de modo que cada célula produzisse apenas uma proteína viral. Então, a equipe extraiu essas proteínas junto com quaisquer RNAs aos quais eles se ligaram e estudou as interações entre as moléculas.

Queremos entender como o vírus pode interromper a maquinaria da célula hospedeira e ainda ser capaz de ativar os ribossomos, ser capaz de ativar a maquinaria de tráfico - todas essas coisas que foram desligadas.

—Dev Majumdar, University of Vermont Larner College of Medicine

Os pesquisadores descobriram que 10 das proteínas do vírus foram ligadas a RNAs envolvidos em processos celulares críticos, como splicing de RNA, tradução de proteínas e transporte de proteínas. Para surpresa da equipe, diz Guttman, até quatro proteínas se ligam especificamente a RNAs não codificadores estruturais que compõem a maquinaria celular responsável pela coordenação desses processos. 

A proteína viral NSP16, por exemplo, se ligou a uma sequência de RNA do hospedeiro no spliceossomo de uma forma que tornou o complexo incapaz de reconhecer os transcritos de RNA, muito menos emendá-los adequadamente. O NSP1 se ligou ao ribossomo em uma posição que tornava impossível para os mRNAs entrarem - essencialmente "colocando uma rolha" na estrutura de tradução da proteína, diz Guttman. E NSP8 e NSP9 se ligaram e interferiram na partícula de reconhecimento de sinal, uma estrutura que ajuda a transportar proteínas recém-traduzidas ao redor da célula.

Com base nesses resultados, a equipe previu que a infecção com SARS-CoV-2 reduziria drasticamente o splicing, a tradução e o transporte de proteínas nas células humanas e, consequentemente, suprimiria a resposta do interferon, que depende do aumento desses três processos. Na verdade, as células epiteliais do pulmão infectadas com o vírus mostraram exatamente isso, relatam os pesquisadores em seu artigo.

Christian Münch, biólogo celular da Goethe University Frankfurt que não esteve envolvido no trabalho, elogia a descrição abrangente do estudo dos mecanismos biológicos básicos subjacentes a esses efeitos. “Este é um desses bons exemplos em que métodos muito bons foram [aplicados] a esse novo vírus para ver o que realmente acontece na célula após a infecção”, diz ele. 

Como os pesquisadores observaram em seu artigo, Münch acrescenta, o estudo não descartou o papel de outras vias em ajudar o SARS-CoV-2 a escapar das defesas do hospedeiro ou examinar as potenciais interações entre as próprias proteínas virais. Ele acrescenta que trabalhos futuros poderiam examinar mais como os efeitos se desenvolvem ao longo do tempo a partir da infecção.

Guttman diz que a equipe está interessada nas possíveis implicações terapêuticas dos resultados do estudo. Uma rota poderia ser direcionar proteínas virais como a NSP1 com drogas que as impedem de interagir com o aparelho celular. 

Os pesquisadores também estão investigando como o vírus - que depende do hospedeiro para traduzir seu próprio RNA e transportar suas proteínas - consegue se replicar em uma célula gravemente comprometida, diz Majumdar.

“Queremos entender como o vírus pode interromper a maquinaria da célula hospedeira e ainda ser capaz de ativar os ribossomos, ser capaz de ativar a maquinaria do tráfico - todas essas coisas que foram desligadas”, explica Majumdar. “Quais são os sinais apresentados pelos mRNAs virais para basicamente dar-lhes uma passagem para andar em todas essas máquinas?”

Dados preliminares indicam que loops distintos na estrutura dos mRNAs SARS-CoV-2 podem estar agindo como esses sinais, diz Majumdar. Usar drogas de moléculas pequenas pode ajudar a bloquear a atividade viral dentro das células infectadas, acrescenta ele.

Terrier observa que a maioria das estratégias terapêuticas para SARS-CoV-2 se concentra em impedir que o vírus entre nas células, em vez de diminuir a atividade viral dentro das células já infectadas. “Como o SARS-CoV-2 é realmente agudo, acho que o mais importante a fazer é bloquear a entrada do vírus”, diz ele. “Se você é realmente eficiente nisso, não precisa ser tão eficiente” no direcionamento de respostas intracelulares.

Mas os dados da equipe oferecem informações mecanicistas cruciais para informar futuras pesquisas sobre este e outros vírus relacionados, como o SARS-CoV (o vírus responsável pelo surto de SARS em 2003) e o coronavírus da síndrome respiratória do Oriente Médio (MERS-CoV), acrescenta. “Tentar [entender] como o vírus pode determinar a gravidade da doença, o fato de que pode paralisar o sistema imunológico - isso é muito importante”.

 

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