Colesterol: Un Nuevo Jugador en la Investigación Antiviral
Los investigadores descubren que los niveles de colesterol pueden afectar la replicación de virus y los tratamientos.
Stuart Weston, Lauren Baracco, Louis Taylor, Alison Scott, Gaurav Kumar, Paul Shapiro, Alexander D. MacKerell Jr., Matthew B. Frieman
― 8 minilectura
Tabla de contenidos
- Entendiendo los Virus y su Impacto
- El Aumento de las Vacunas
- Enfocándonos en el Colesterol
- El Complejo SKI: Un Nuevo Objetivo
- Un Compuesto Químico Prometedor: UMB18
- El Papel de la Vía Mevalonato
- La Conexión SREBP
- Investigando el Impacto en la Replicación Viral
- Lecciones Aprendidas del Trabajo Experimental
- Implicaciones Amplias para la Investigación Futura
- Conclusión: La Lucha Continua Contra los Virus
- Fuente original
En los últimos años, el mundo ha enfrentado grandes desafíos por enfermedades virales, siendo la pandemia de COVID-19 la más notable. Esta pandemia destacó dos puntos cruciales: la necesidad de tratamientos efectivos contra los virus y el papel de las vías existentes en nuestros cuerpos que podrían ser blanco de nuevas terapias. Un área de interés que ha surgido recientemente es la conexión entre la actividad antiviral y los niveles de Colesterol en nuestras células.
Entendiendo los Virus y su Impacto
Los virus son agentes infecciosos diminutos que solo se multiplican dentro de las células vivas de un organismo. Pueden causar diversas enfermedades, algunas de las cuales pueden ser graves o incluso mortales. Como nos enseñó el COVID-19, existe una necesidad urgente de desarrollar tratamientos efectivos que puedan ayudar a combatir estas infecciones rápidamente. Desafortunadamente, cuando apareció el SARS-CoV-2, la comunidad médica tenía herramientas limitadas para luchar contra él.
Durante la pandemia, la gente típicamente se apoyaba en medidas como el distanciamiento social y el uso de mascarillas. Si bien estas estrategias ayudaron a frenar la propagación, no fueron suficientes por sí solas. La falta de tratamientos antivirales efectivos llevó a los científicos a investigar nuevas formas de abordar las infecciones virales.
El Aumento de las Vacunas
Afortunadamente, en la carrera por frenar la pandemia, se desarrollaron vacunas a una velocidad increíble. Estas vacunas han jugado un papel significativo en el manejo del COVID-19. Sin embargo, a pesar de la disponibilidad de vacunas, el mundo aún enfrenta la amenaza continua de nuevos virus. Esta realidad ha reforzado el argumento para desarrollar tratamientos alternativos, especialmente aquellos que se pueden usar antes de que una vacuna específica esté disponible.
Los investigadores están explorando antivirales de amplio espectro -fármacos que pueden combatir varios virus- para llenar este vacío crítico. Un área emocionante de la investigación es el uso de compuestos que apunten a procesos celulares específicos, dificultando la replicación de los virus.
Enfocándonos en el Colesterol
Una área particular a la que los científicos están prestando atención es el colesterol, una sustancia que se encuentra de forma natural en nuestros cuerpos y que juega un papel vital en el mantenimiento de la estructura celular. El colesterol está presente en la membrana de cada célula, ayudando a mantenerla estable y funcional. Es esencial para una variedad de procesos, incluida la síntesis de hormonas y vitamina D.
Curiosamente, la investigación sugiere que los niveles de colesterol pueden impactar directamente la capacidad de un virus para replicarse. Si los niveles son demasiado bajos o demasiado altos, podría dificultar la capacidad del virus para propagarse. Esta idea ha llevado a especulaciones de que manipular los niveles de colesterol podría ser una estrategia clave en la lucha contra las infecciones virales.
El Complejo SKI: Un Nuevo Objetivo
Un objetivo potencial para las terapias antivirales es un grupo de proteínas conocido como el complejo SKI, que consta de tres componentes principales. Estas proteínas ayudan a degradar el ARN en las células. El ARN es una parte crítica del ciclo de vida de un virus; sin él, los virus no pueden reproducirse de manera eficiente. Por lo tanto, apuntar al complejo SKI podría llevar a una disminución en la replicación viral.
Estudios recientes se han centrado en compuestos que pueden interferir con el funcionamiento del complejo SKI. Los científicos han estado desarrollando y probando varios de estos compuestos para ver si pueden inhibir el crecimiento de varios virus, incluidos aquellos que causan COVID-19.
Un Compuesto Químico Prometedor: UMB18
Entre los compuestos que los investigadores han estado analizando, uno llamado UMB18 ha mostrado promesas. Este compuesto parece atacar el complejo SKI y aumentar la producción de colesterol en las células. La hipótesis es que al aumentar los niveles de colesterol, UMB18 podría ayudar a interrumpir la replicación viral.
Para entender mejor cómo funciona UMB18, los investigadores utilizaron técnicas de secuenciación de ARN. Este análisis les permite observar la expresión génica en células tratadas con UMB18 en comparación con células no tratadas. Los resultados mostraron que los genes vinculados a la producción de colesterol estaban regulados al alza cuando las células fueron tratadas con UMB18.
El Papel de la Vía Mevalonato
La vía mevalonato es un proceso biológico que produce colesterol y otras moléculas importantes en las células. Cuando se introdujo UMB18, se produjo un aumento significativo en la expresión de genes esenciales para la vía mevalonato. Este hallazgo sugiere que el compuesto podría impulsar la síntesis de colesterol en respuesta a infecciones virales.
El colesterol tiene diversas funciones, como formar parte de las membranas celulares y transformarse en moléculas que sirven como agentes de señalización. Por lo tanto, aumentar los niveles de colesterol a través de la vía mevalonato podría tener implicaciones más amplias para las células pulmonares infectadas con virus como el SARS-CoV-2.
La Conexión SREBP
La regulación de la síntesis de colesterol involucra principalmente proteínas conocidas como Proteínas de Unión a Elementos Reguladores de Esteroides (SREBPs). Estas proteínas actúan como reguladores maestros de la síntesis de colesterol y ácidos grasos en las células. Cuando los niveles de colesterol caen, se activan las SREBPs y promueven la producción de más colesterol.
Los investigadores descubrieron que UMB18 interactúa con SCAP (proteína activadora de escisión de SREBP) y las SREBPs para promover la síntesis de colesterol. Esta interacción parece ser crucial para la capacidad de UMB18 de aumentar la expresión de los genes de la vía mevalonato.
Investigando el Impacto en la Replicación Viral
Para determinar si el aumento en los niveles de colesterol ayudó a los efectos antivirales de UMB18, los investigadores realizaron varios experimentos. Las células tratadas con UMB18 y luego infectadas con un virus mostraron una replicación viral reducida en comparación con células no tratadas. Esta reducción en los niveles de infección viral es prometedora e indica que el aumento en el colesterol podría jugar un papel en la actividad antiviral de UMB18.
Sin embargo, la trama se complica. Cuando los investigadores extrajeron colesterol usando un químico conocido como metil-β-ciclodextrina, los efectos antivirales de UMB18 se vieron significativamente disminuidos. Este resultado refuerza la idea de que el aumento del colesterol es esencial para la eficacia de UMB18 contra los virus.
Lecciones Aprendidas del Trabajo Experimental
A través de este extenso estudio, quedó claro que los niveles de colesterol están estrechamente vinculados a la replicación viral. El aumento de colesterol debido al tratamiento con UMB18 demostró ayudar a bloquear la capacidad del virus para reproducirse de manera efectiva. En esencia, el aumento del colesterol celular puede compararse a poner un cartel de “No Entrar” para los virus.
Sorprendentemente, los investigadores también notaron que los cambios en los niveles de colesterol podrían afectar la salud general de las células. Un desequilibrio, ya sea demasiado o muy poco colesterol, puede tener efectos perjudiciales en las células e incluso podría ayudar a algunos virus en su replicación.
Implicaciones Amplias para la Investigación Futura
Los hallazgos sobre UMB18 y el colesterol abren avenidas emocionantes para la investigación futura. Si manipular los niveles de colesterol puede, de hecho, perjudicar la replicación viral, podría allanar el camino para desarrollar terapias antivirales novedosas. Además, la conexión entre el colesterol y las enfermedades virales plantea preguntas esenciales sobre los procesos metabólicos del cuerpo y cómo podrían verse influenciados durante las infecciones.
Los investigadores esperan explorar cómo alterar los niveles de colesterol puede impactar otros virus y enfermedades. El conocimiento obtenido al estudiar UMB18 podría inspirar nuevos descubrimientos, llevando a nuevos tratamientos para diversas infecciones virales y quizás incluso para otras enfermedades.
Conclusión: La Lucha Continua Contra los Virus
Mientras el mundo sigue lidiando con infecciones virales, la búsqueda de terapias antivirales efectivas sigue siendo una tarea crítica. La relación entre los niveles de colesterol y la replicación viral es solo una de las muchas piezas del rompecabezas que los investigadores están desentrañando. Es una interacción compleja de varios factores que tiene amplias implicaciones para nuestra comprensión de los virus y cómo combatirlos.
El avance de las terapias antivirales, especialmente aquellas que atacan las vías del colesterol, podría ayudarnos a prepararnos mejor para futuros brotes virales. Aunque UMB18 todavía está en fase de investigación, su potencial para servir como un antiviral de amplio espectro es, sin duda, prometedor.
Con investigación y exploración continuas, los científicos esperan que descubrimientos como UMB18 pronto se conviertan en recursos valiosos en nuestra lucha contra las enfermedades virales. ¡Y quién sabe, tal vez algún día un simple ajuste en el colesterol podría llevar a una gran victoria contra un virus molesto!
Título: The mammalian SKI complex is a broad-spectrum antiviral drug target that upregulates cellular cholesterol to inhibit viral replication
Resumen: There is a need for the development of broad-spectrum antiviral compounds that can act as first line therapeutic countermeasures to emerging viral infections. Host-directed approaches present a promising avenue of development and carry the benefit of mitigating risks of viral escape mutants. We have previously found the SKI (super killer) complex to be a broad-spectrum, host-target with our lead compound ("UMB18") showing activity against influenza, coronaviruses, and filoviruses. The SKI complex is a cytosolic RNA helicase and we previously found that targeting it with UMB18 inhibited viral RNA production but did not further define the mechanism. Here, transcriptomic analysis of UMB18 treated A549 cells revealed an upregulation of genes in the mevalonate pathway which drives cholesterol synthesis. Further investigation validated the genetic upregulation and confirmed an increase in total cellular cholesterol. This upregulation was dependent on the SKI complex, the sterol regulatory element binding proteins (SREBPs) and their regulator SCAP, the major regulators for cholesterol and fatty acid synthesis. Depletion of the SREBPs or SCAP with siRNA, or extraction of cholesterol with methyl {beta}-cyclodextrin attenuated UMB18 antiviral activity, emphasizing the role of increased cholesterol synthesis in this mechanism of action. Our findings further define the antiviral mechanism of a developmental host-directed therapeutic approach with broad applicability against emerging viral pathogens. Author SummaryThe COVID-19 pandemic has underscored the urgent need for effective countermeasures to novel and emerging viral pathogens. Our research presented here builds upon our previously published data on an experimental novel antiviral compound termed UMB18. We have found this compound capable of inhibiting replication of influenza A virus, coronaviruses and the filoviruses Marburg and Ebola virus, but did not fully define a mechanism of action. In this work, we demonstrate that UMB18 exerts antiviral activity by modulating cellular cholesterol levels. By targeting the SKI complex, UMB18 triggers an increase in endogenous cellular cholesterol which disrupts the fine balance viruses rely on for efficient infection. We demonstrate that this mechanism inhibits replication of SARS-CoV-2, revealing a previously undescribed host-directed strategy for antiviral intervention. These findings highlight UMB18s potential as a broad-spectrum antiviral agent and pave the way for further research into its mechanism and therapeutic applications, offering a promising avenue for development of antiviral countermeasures to current, novel and emerging pathogens.
Autores: Stuart Weston, Lauren Baracco, Louis Taylor, Alison Scott, Gaurav Kumar, Paul Shapiro, Alexander D. MacKerell Jr., Matthew B. Frieman
Última actualización: 2024-12-04 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.03.626536
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.03.626536.full.pdf
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