Cómo son los puntos de entradas del coronavirus en el organismo humano

La infección por el coronavirus ya afectó a más de 610 millones de personas en el mundo. Uno de los factores esenciales que necesita el virus para ingresar es un receptor en una célula humana. Es un lugar en el que la proteína de la Espiga del coronavirus pueda engancharse a la superficie de la célula, atravesarla, desprender su contenido infeccioso y replicarse. Sin un receptor, no hay replicación. Sin replicación, no hay infección.

Ahora, un grupo de investigadores de los Estados Unidos han encontrado más claves sobre cómo se produce el ingreso del virus al organismo. Son científicos del Departamento de Química y del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton. Usaron una tecnología de mapeo celular que se llama “µMap” y descubrieron ocho puntos de entrada de interés para la proteína de la Espiga, hasta ahora desconocidos.

Los investigadores encontraron que cuatro de esos puntos son funcionalmente importantes para la entrada del virus. La investigación se publicó en el Journal of the American Chemical Society (JACS). Podría ampliar el conjunto de herramientas utilizadas para luchar contra el virus, especialmente a medida que muta y evoluciona para evadir las vacunas.

El proyecto de colaboración se inició hace dos años, bajo la dirección de Alexander Ploss, destacado virólogo y profesor de biología molecular, y David MacMillan, profesor universitario distinguido James S. McDonnell y premio Nobel de química.

Los científicos sabían desde la aparición del virus del coronavirus SARS-CoV-1 en 2003 (más conocido como SARS) que su principal receptor de entrada viral era una enzima llamada enzima convertidora de angiotensina 2, o ACE2. Esta enzima se confirmó en 2020 como el mismo receptor del coronavirus SARS-CoV-2, que es el virus que causa la enfermedad COVID-19.

Pero el proyecto de Princeton partió de la base de que la ACE2 no era la única historia. “Sabíamos que hay ciertas moléculas del huésped de las que este virus depende absolutamente para entrar en las células pulmonares y causar la infección, y una de esas moléculas se llama ACE2″, dijo Ploss. “Así que básicamente dijimos vamos a ver si hay más por ahí. Buscamos aglutinantes inmediatos. Pero, como se puede imaginar, el proceso de entrada es complejo”, admitió.

Además el investigador explicó: “El virus se adhiere a algo y luego todavía tiene que atravesar la membrana celular para entrar en una célula, y a lo largo de este camino puede interactuar con otros factores del huésped. No quiero decir que todo esté dictado por la entrada viral. Obviamente, hay una serie de procesos igualmente esenciales dentro de la célula después de que el virus haya entrado que pueden influir en la gravedad de la enfermedad. Pero es obviamente el primer paso clave. Si el virus no puede entrar, se acabó el juego”.

Steve Knutson, coautor del artículo y becario de investigación postdoctoral, añadió: “Aunque el descubrimiento de ACE2 como receptor principal fue un hito enorme, ciertamente no cuenta toda la historia de la patología del COVID. La biología puede ser intrínsecamente heterogénea, e hipotetizamos correctamente que la proteína de la Espiga del coronavirus SARS-CoV-2 interactúa con múltiples proteínas de la célula huésped para entrar”.

La tecnología Micromap (µMap) identifica a los “vecinos” de proteínas y enzimas en la superficie de una célula. Utiliza un fotocatalizador -una molécula que, al ser activada por la luz, provoca una reacción química- para señalar estas relaciones espaciales generando un marcador que marca a los vecinos moleculares.

En el trabajo de Princeton, los investigadores utilizaron la propia proteína de la Espiga como marcador o “antena” para marcar todos los sitios receptores en la vecindad de la ACE2. Lo que hicieron fue poner un fotocatalizador -y lo llamamos antenas- en la proteína de la Espiga. De este modo, cada vez que se une a cosas en la célula cerca de la ACE2, esta pequeña antena absorbe la energía fotónica, la luz.

“Pero no puede ceder esa energía a largas distancias. Sólo puede darla a lo que está cerca. La molécula que flota libremente tiene que encontrarla básicamente a menos de dos nanómetros”, aclaró MacMillan. “Así que sabemos lo que está al lado. Sabemos qué interactúa con ella”, agregó.

Después de que la tecnología identificara ocho nuevos receptores que interactuaban con la proteína de la espiga, los científicos los caracterizaron utilizando una pseudopartícula de virus. Una pseudopartícula imita la entrada viral pero no lleva el material genético para propagar el virus. Luego, los científicos aislaron cuatro factores de entrada que merecen una investigación más profunda.

“El sistema de pseudopartículas nos permite desacoplar la captación del virus y estudiar el proceso de entrada de todo lo que hay detrás del ciclo infeccioso”, dijo Ploss. “Si se busca el impacto de ciertos factores del huésped en la entrada, se quiere ver que se puede estudiar independientemente de la replicación. Así que aquí, básicamente estamos introduciendo un gen reportero en la célula y luego podemos cuantificar la eficacia de la entrada”, afirmó.

MacMillan dijo que era necesario seguir trabajando para determinar en última instancia la función de los receptores, pero los investigadores se preguntan si podrían aportar una pista sobre la gravedad de la enfermedad.

“No podemos decir que los ocho factores estén relacionados con la entrada del SARS-CoV-2″, dijo Saori Suzuki, investigadora asociada del laboratorio Ploss. “Cuatro de los ocho factores destacaban por la evaluación virológica. Tenemos que evaluar más y con más precisión. En el siguiente paso, tenemos que evaluar cómo estos factores apoyan a ACE2 para la entrada del virus y si las nuevas variantes virales emergentes utilizan el mismo conjunto de factores”.

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