Estudo indica um dos fatores que tornam nova variante do coronavarus mais contagiosa
Usando a bioinforma¡tica, pesquisadores verificaram que a proteana spike da nova linhagem viral - a B.1.1.7 - interage melhor com o receptor celular humano ACE2
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Pesquisadores da Faculdade de Medicina de Ribeira£o Preto (FMRP) da USP e da Faculdade de Odontologia de Ribeira£o Preto (FORP) da USP identificaram um dos fatores que tornaram mais infecciosa a nova variante do coronavarus SARS-CoV-2, a B.1.1.7, origina¡ria do Reino Unido e com dois casos confirmados no Brasil pelo Instituto Adolf Lutz.
Por meio da aplicação de ferramentas de bioinforma¡tica, eles constataram que a proteana spike osque forma a estrutura de coroa que da¡ nome a familia dos coronavarus osda nova variante estabelece maior força de interação molecular com o receptor ACE2, presente nasuperfÍcie das células humanas e com o qual o SARS-CoV-2 se liga para possibilitar a infecção.
O aumento na força de interação molecular da nova linhagem écausado por uma mutação já identificada no resíduo de aminoa¡cido 501 da proteana spike do SARS-CoV-2, chamada de N501Y, que deu origem a nova variante do varus, observaram os pesquisadores.
Os resultados do trabalho, apoiado pela Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Sa£o Paulo (Fapesp), foram publicados na plataforma bioRxiv, em artigo ainda sem revisão por pares.
“Vimos que a interação entre a proteana spike da nova variante do coronavarus com a mutação N501Y émuito maior do que a apresentada pela primeira linhagem do varus isolado em Wuhan, na Chinaâ€, diz a Agência Fapesp Geraldo Aleixo Passos, professor da FMRP e da FORP e coordenador do projeto. Outro autor do estudo, que realizou as análises bionforma¡ticas, éJadson Santos, que realiza doutorado na FMRP, sob orientação de Passos.Â
Com o surgimento da linhagem B.1.1.7 no Reino Unido, os pesquisadores levantaram a hipa³tese de que a mutação N501Y presente na proteana spike da nova variante, resultante da substituição de um aminoa¡cido asparagina (N501) por um do tipo tirosina (N501Y), poderia ser um dos fatores responsa¡veis pela alta contagiosidade da nova linhagem do coronavarus.
Isso porque o N501 já havia sido identificado como um resíduo de aminoa¡cido crucial na afinidade de ligação da proteana spike ao receptor ACE2 humano e, consequentemente, implicado na infectividade do novo coronavarus. Além disso, estudos anteriores também apontaram que a mutação N501Y encontrada na linhagem B.1.1.7 cobre um dos seis resíduos de aminoa¡cidos de contato-chave dentro da proteana spike.
“Existem outras mutações no genoma dessa linhagem que não analisamos. Focamos na N501Y porque ela estãoimplicada na ligação da proteana spike com o ACE2â€, explica Passos.
A fim de testar a hipa³tese de que a alta infectividade da linhagem B.1.1.7 poderia ser devido amudanças na força de interação entre a proteana spike mutante e o receptor ACE2, foram utilizadas estruturas da proteana spike do SARS-CoV-2 isolado em Wuhan e da linhagem B.1.1.7, depositadas em um banco de dados de proteanas, o Protein Data Bank.
Por meio de um software de domanio paºblico, chamado PyMOL, foi possível visualizar a interação entre o resíduo de aminoa¡cido 501 da proteana spike do SARS-CoV-2 com o resíduo Y41 da proteana ACE2 humana e simular e analisar as interações resultantes da mutação N501Y encontrada na linhagem B.1.1.7 com o receptor celular.
“Esse software permite visualizar imagens dessas estruturas moleculares com uma aproximação de 3.5 angstrom de campo, muito maior do que as imagens geradas atémesmo por um ultramicrosca³pioâ€, compara Passos.
Por meio de outro software também de domanio paºblico, chamado PDBePISA, foi possível comparar a interação das proteanas spike da linhagem selvagem do SARS-CoV-2 e da mutante com o receptor ACE2 humano.
Os resultados das análises mostraram que a mutação N501Y na proteana spike da nova variante do coronavarus estabelece maior interação com o receptor ACE2 em comparação com a linhagem selvagem do varus. As interações foram predominantemente não covalentes osmais fracas –, observaram os pesquisadores.
“A somata³ria de várias ligações fracas entre a proteana spike mutante da nova variante do coronavarus com o receptor ACE2 humano resulta em interações moleculares mais fortes, que permitem que o varus entre mais facilmente nas células e deflagre o sistema de replicaçãoâ€, explica Passos.
O estudo também revelou que a mutação N501Y causa uma alteração no espaa§amento entre os resíduos de aminoa¡cidos da proteana spike, permitindo que estabelea§a ainda mais interações com o receptor ACE2.
“Juntas, essasmudanças confirmaram a hipa³tese de que a proteana spike da B.1.1.7 interage mais fortemente com o receptor ACE2â€, afirma Passos.
De acordo com o pesquisador, os resultados do estudo feito por meio de simulações computacionais in silico permitira£o orientar novos experimentos in vitro, voltados a avaliar em laboratório a infectividade da nova variante do coronavarus em culturas de células humanas.
Evolução surpreendente
Segundo os pesquisadores, a rápida propagação do SARS-CoV-2 entre os humanos estãoimpulsionando sua evolução molecular. Atéagora, o varus acumulou mutações a uma taxa de atédois nucleotadeos por maªs, e isolados recentes apresentam pelo menos 20 alterações de nucleotadeos em seus genomas em comparação com a linhagem selvagem, isolada em janeiro de 2020. A maior parte das mutações estãolocalizada na proteana spike.
A linhagem B.1.1.7., detectada no inicio de setembro e descrita em dezembro de 2020 pelo Covid-19 Genomics UK Consortium, no Reino Unido, e já registrada em outros 17países, incluindo o Brasil, representa um exemplo, entre vários outros, da rápida evolução molecular do novo coronavarus. Contudo, surpreendeu os cientistas por acumular 17 mutações, das quais oito estãolocalizadas no gene que codifica a proteana spike nasuperfÍcie do varus. “Essa nova linhagem acumula muitas mutações. Se observa um número menor em outras linhagens viraisâ€, compara Passos.
Como a descrição dessa nova variante érecente, ainda não da¡ para avaliar com maior detalhe o fena³tipo, ou seja, se ela émais ou menos patogaªnica, explica o pesquisador.