Saúde

Compreendendo a infecção por COVID-19 e possíveis mutações
Os pesquisadores modelaram computacionalmente a ligação do pico da proteína SARS-CoV-2 ao ACE2, que está localizado no trato respiratório superior e serve como ponto de entrada para outros coronavírus, incluindo SARS.
Por Pennsylvania State University - 09/12/2020


Este esquema mostra a diferença nas interações entre SARS-CoV e ACE2 humano versus SARS-CoV-2 e ACE2 humano. Crédito: Ratul Chowdhury, Penn State

A ligação de um pico de proteína de superfície do vírus SARS-CoV-2 - uma projeção da partícula esférica do vírus - à proteína de superfície celular humana ACE2 é o primeiro passo para a infecção que pode levar à doença COVID-19. Os pesquisadores da Penn State avaliaram computacionalmente como as mudanças na composição do pico do vírus podem afetar a ligação com ACE2 e compararam os resultados com os do vírus SARS-CoV original (SARS).

A pré-impressão do manuscrito original dos pesquisadores, disponibilizada online em março, foi uma das primeiras a investigar computacionalmente a alta afinidade ou tendência de ligação do SARS-CoV-2 com o ACE2 humano. O artigo foi publicado online em 18 de setembro no Computational and Structural Biotechnology Journal . O trabalho foi concebido e liderado por Costas Maranas, Donald B. Broughton Professor do Departamento de Engenharia Química, e seu ex-aluno Ratul Chowdhury, que atualmente é pós-doutorando na Harvard Medical School.

"Estávamos interessados ​​em responder a duas perguntas importantes", disse Veda Sheersh Boorla, estudante de doutorado em engenharia química e co-autora do artigo. "Queríamos primeiro discernir as principais mudanças estruturais que dão ao COVID-19 uma maior afinidade para as proteínas ACE2 humanas quando comparado com o SARS, e então avaliar sua afinidade potencial para o gado ou outras proteínas ACE2 animais."

"O fluxo de trabalho computacional que estabelecemos deve ser capaz de lidar com outros mecanismos de entrada mediados por ligação de receptor para outros vírus que possam surgir no futuro",

Chowdhury.

Os pesquisadores modelaram computacionalmente a ligação do pico da proteína SARS-CoV-2 ao ACE2, que está localizado no trato respiratório superior e serve como ponto de entrada para outros coronavírus, incluindo SARS. A equipe usou uma abordagem de modelagem molecular para calcular a força de ligação e as interações da ligação da proteína viral à ACE2.

A equipe descobriu que a proteína spike SARS-CoV-2 é altamente otimizada para se ligar à ACE2 humana. Simulações de ligação viral a proteínas ACE2 homólogas de morcegos, bovinos, galinhas, cavalos, felinos e caninos mostraram a maior afinidade para morcegos e ACE2 humanos, com menores valores de afinidade para gatos, cavalos, cães, gado e galinhas, de acordo com Chowdhury.

"Além de explicar o mecanismo molecular de ligação com o ACE2, também exploramos as mudanças no pico do vírus que podem mudar sua afinidade com o ACE2 humano", disse Chowdhury, que obteve seu doutorado em engenharia química na Penn State no outono de 2019.

Compreender o comportamento de ligação do pico do vírus com ACE2 e a tolerância do vírus a essas mudanças estruturais do pico pode informar pesquisas futuras sobre a durabilidade da vacina e o potencial do vírus se espalhar para outras espécies.

"O fluxo de trabalho computacional que estabelecemos deve ser capaz de lidar com outros mecanismos de entrada mediados por ligação de receptor para outros vírus que possam surgir no futuro", disse Chowdhury.

 

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