Nuevas Perspectivas sobre las Similitudes de las Proteínas del SARS-CoV-2 con las Proteínas Humanas
Un estudio revela similitudes significativas entre el SARS-CoV-2 y las proteínas humanas.
― 6 minilectura
Tabla de contenidos
- Objetivos del Estudio
- Métodos Utilizados
- Selección de Proteínas de SARS-CoV-2
- Búsquedas de Similitud de Proteínas
- Procedimiento para Evaluar Resultados
- Hallazgos
- Visión General de las Similitudes
- Similitudes de la Proteína Spike
- Similitudes de la Proteína ORF3a
- Importancia de los Hallazgos
- Limitaciones del Estudio
- Direcciones Futuras
- Fuente original
- Enlaces de referencia
Los virus tienen proteínas únicas que a menudo no tienen versiones similares en otros organismos. Estas proteínas se llaman "proteínas huérfanas" o "proteínas restringidas taxonómicamente". Esto significa que se encuentran principalmente en ciertos tipos de virus y no tienen proteínas similares detectables fuera de estos virus. SARS-CoV-2, el virus responsable del COVID-19, es uno de esos virus.
SARS-CoV-2 tiene 17 proteínas únicas. Algunas de estas proteínas pueden no tener contrapartes conocidas, lo que dificulta entender sus funciones. Los estudios muestran que muchos de sus dominios de proteínas son principalmente similares a los que se encuentran en otros virus. Esto plantea preguntas sobre cómo analizamos estas proteínas únicas y cuál podría ser su papel.
Objetivos del Estudio
El objetivo del estudio es averiguar si hay similitudes entre las proteínas de SARS-CoV-2 y las de los humanos. Entender estas similitudes puede ayudarnos a aprender más sobre cómo el virus interactúa con las células humanas.
El estudio utiliza una herramienta llamada HHpred, que está diseñada para detectar similitudes remotas entre proteínas. Permite a los investigadores encontrar proteínas en diferentes organismos que tienen estructuras o funciones similares, incluso si esas proteínas son bastante diferentes en la superficie.
Métodos Utilizados
Selección de Proteínas de SARS-CoV-2
El estudio analizó 17 proteínas tomadas de una base de datos. Esto incluyó polipéptidos, que son proteínas largas que pueden descomponerse en proteínas más pequeñas. Para el análisis, se evaluaron un total de 30 proteínas, ya que algunos polipéptidos se dividen en más de una proteína.
Búsquedas de Similitud de Proteínas
Para encontrar similitudes, los investigadores utilizaron HHpred. El primer paso fue ejecutar HHpred contra la base de datos de proteínas humanas. Esta herramienta compara las proteínas e identifica las que son similares. El estudio buscó específicamente similitudes robustas que pudieran sugerir una conexión funcional entre las proteínas de SARS-CoV-2 y las proteínas humanas.
Procedimiento para Evaluar Resultados
Para asegurar que los hallazgos fueran precisos, el estudio siguió un enfoque paso a paso:
- Establecer un umbral de probabilidad para filtrar coincidencias que probablemente eran aleatorias.
- Comenzar con un umbral alto y bajarlo gradualmente si no se encontraban coincidencias.
- Recoger y clasificar todos los aciertos según la probabilidad.
- Verificar esos aciertos contra un grupo de organismos de prueba para ver si aparecían proteínas similares en otros lugares.
Si se encontraba una similitud, los investigadores examinaban los detalles de estas proteínas. Esto incluía sus funciones y cómo están organizadas en la célula.
Hallazgos
Visión General de las Similitudes
El estudio encontró seis similitudes significativas entre las proteínas de SARS-CoV-2 y las proteínas humanas. De estas, dos eran previamente desconocidas. Las otras cuatro eran conocidas de investigaciones anteriores. Esto proporcionó nuevas perspectivas sobre las conexiones entre el virus y la biología humana.
Similitudes de la Proteína Spike
Una de las proteínas estudiadas fue la proteína Spike S. Es esencial para que el virus entre en las células humanas. El análisis reveló que partes de la proteína Spike son similares a una proteína humana llamada prominin-1. Esta proteína juega un papel en la estructura de las membranas celulares.
El estudio sugiere que la proteína Spike podría usar esta similitud para ayudar al virus a entrar en las células humanas de manera más efectiva. Los hallazgos indican que la estructura de Spike podría ayudar en su interacción con ACE2, el principal receptor para SARS-CoV-2 en las células humanas.
Similitudes de la Proteína ORF3a
Otra proteína de interés fue ORF3a. El estudio encontró que esta proteína comparte similitudes con los Receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) en humanos. Estos receptores son vitales para enviar señales dentro de las células. La similitud podría significar que ORF3a impacta cómo las células humanas responden al virus.
Los investigadores notaron que un gran porcentaje de las proteínas identificadas en humanos eran GPCRs, lo que sugiere una conexión funcional significativa. La capacidad de ORF3a de formar canales iónicos puede vincularla a cómo las células procesan señales del exterior.
Importancia de los Hallazgos
Estos hallazgos son notables porque ofrecen nuevas perspectivas sobre cómo SARS-CoV-2 interactúa con las células humanas. Entender estas relaciones puede ayudar a los científicos a diseñar mejores estrategias para combatir el virus.
Las similitudes únicas entre las proteínas de SARS-CoV-2 y las de los humanos podrían ayudar a explicar algunos de los síntomas del COVID-19. También podría conducir a nuevos enfoques en el desarrollo de vacunas y tratamientos.
Limitaciones del Estudio
Aunque el estudio proporciona información valiosa, hay limitaciones. Los hallazgos son en su mayoría predictivos y necesitan más validación a través de estudios experimentales. Los orígenes de las similitudes, si se deben a la evolución u otros factores, aún quedan por aclarar.
Además, las herramientas utilizadas tienen ciertas debilidades. Puede que no detecten todas las similitudes relevantes, especialmente si las proteínas son muy diferentes. Sin embargo, el estudio representa un paso significativo en la comprensión de cómo este virus interactúa con los humanos.
Direcciones Futuras
Se necesita más investigación para explorar las similitudes sugeridas más a fondo. Los estudios futuros podrían involucrar técnicas más avanzadas para examinar cómo estas proteínas funcionan en células vivas. Los investigadores también podrían mirar proteínas en otros virus para ver si emergen patrones similares.
Otra área de interés es el papel de las proteínas identificadas en el ciclo de vida del virus. Comprender estos procesos puede llevar al desarrollo de nuevas terapias que apunten a interacciones específicas entre el virus y las células humanas.
En general, el estudio ilumina la intrincada relación entre SARS-CoV-2 y la biología humana, abriendo nuevas avenidas para futuras investigaciones e intervenciones.
Título: Re-annotation of SARS-CoV-2 proteins using an HHpred-based approach opens new opportunities for a better understanding of this virus
Resumen: AO_SCPLOWBSTRACTC_SCPLOWSince the publication of the genome of SARS-CoV-2 - the causative agent of COVID-19 - in January 2020, many bioinformatic tools have been applied to annotate its proteins. Although effcient methods have been used, such as the identification of protein domains stored in Pfam, most of the proteins of this virus have no detectable homologous protein domains outside the viral taxa. As it is now well established that some viral proteins share similarities with proteins of their hosts, we decided to explore the hypothesis that this lack of homologies could be, at least in part, the result of the documented loss of sensitivity of Pfam Hidden Markov Models (HMMs) when searching for domains in "divergent organisms". In order to improve the annotation of SARS-CoV-2 proteins, we used the HHpred protein annotation tool. To avoid "false positive predictions" as much as possible, we designed a robustness procedure to evaluate the HHpred results. In total, 6 robust similarities involving 6 distinct SARS-CoV-2 proteins were detected. Of these 6 similarities, 3 are already known and well documented, and one is in agreement with recent crystallographic results. We then examined carefully the two similarities that have not yet been reported in the literature. We first show that the C-terminal part of Spike S (the protein that binds the virion to the cell membrane by interacting with the host receptor, triggering infection) has similarities with the human prominin-1/CD133; after reviewing what is known about prominin-1/CD133, we suggest that the C-terminal part of Spike S could both improve the docking of Spike S to ACE2 (the main cell entry receptor for SARS-CoV-2) and be involved in the delivery of virions to regions where ACE2 is located in cells. Secondly, we show that the SARS-CoV-2 ORF3a protein shares similarities with human G protein-coupled receptors (GPCRs), such as Lutropin-choriogonadotropic hormone receptor, primarily belonging to the "Rhodopsin family". To further investigate these similarities, we compared Prominin 1 and Lutropin-choriogonadotropic hormone receptor to a set of viral proteins using HHPRED. Interestingly, Prominin 1 showed similarities with 6 viral Spike glycoproteins, primarily from coronaviruses. Equally interestingly, Lutropin-choriogonadotropic hormone receptor showed similarities with 23 viral G-protein coupled receptors, particularly from Herpesvirales. We conclude that the approach described here (or similar approaches) opens up new avenues of research to better understand SARS-CoV-2 and could be used to complement virus annotations, particularly for less-studied viruses.
Autores: Pierre Brezellec
Última actualización: 2024-11-18 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.06.543855
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.06.543855.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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