Cambios en la Carga de la Proteína Spike del SARS-CoV-2

La proteína de espiga del virus SARS-CoV-2 juega un papel clave en cómo el virus se une y entra en las células humanas. También es donde suelen ocurrir la mayoría de los cambios o mutaciones en el virus. Estas mutaciones pueden cambiar la forma de la proteína de espiga, lo que puede afectar su funcionamiento. Muchos estudios recientes han demostrado que estos cambios a menudo llevan a un aumento en la carga positiva de la proteína de espiga.

#Importancia de la carga en la proteína de espiga

La proteína de espiga tiene diferentes áreas con cargas variadas. La región del tallo tiene carga negativa, mientras que la parte superior, especialmente el dominio de unión al receptor, es principalmente positiva en varios niveles de acidez o alcalinidad. Sorprendentemente, aunque la parte superior tiene una densa carga negativa oculta debajo, las mutaciones han hecho que partes de la proteína de espiga sean más negativas con el tiempo. Esta carga desigual no solo ayuda a que la proteína de espiga mantenga su estabilidad, sino que también le ayuda al virus a unirse a células que a menudo tienen carga negativa.

Se ha notado que la tendencia de las mutaciones que llevan a un aumento en la carga positiva de la proteína de espiga se ha observado en diferentes Variantes del virus. Estudios recientes sugirieron que esta tendencia podría estar deteniéndose a medida que surgen nuevas variantes. En nuestro estudio, analizamos casi 2200 Linajes diferentes del virus para determinar si la tendencia de aumento de carga positiva en la proteína de espiga sigue en curso. Nuestros hallazgos indican que el aumento de carga positiva se detuvo con las primeras variantes de ómicron, y los patrones de mutaciones que afectan la carga se han vuelto más variados.

#Recopilación de datos

Para reunir datos para nuestro estudio, recopilaron una lista de linajes de SARS-CoV-2 y descargamos datos genómicos. Nos centramos en linajes que tenían secuencias genómicas claras y estaban debidamente registradas. Después de una cuidadosa selección, terminamos con 2174 linajes diferentes para nuestro análisis.

#Examinando aminoácidos ionizables

Examinamos las proteínas de espiga de estos linajes y contamos el número de aminoácidos específicos que pueden cambiar de carga bajo diferentes condiciones. Hay varios tipos de estos aminoácidos. Algunos tienen carga positiva, mientras que otros tienen carga negativa. Usamos esto para calcular la carga total de la proteína de espiga.

#Cambios en aminoácidos ionizables

Al observar cómo ha cambiado el número de aminoácidos ionizables, notamos tendencias distintas en diferentes linajes. Algunos linajes mostraron cambios mínimos, mientras que otros tuvieron aumentos significativos en la carga positiva. A medida que el virus evolucionaba, el número de ciertos aminoácidos cargados positivamente aumentó. Esto fue especialmente cierto para algunos linajes que aparecieron después de la variante ómicron.

#Agrupación de linajes

Para ver cuán similares eran los diferentes linajes según los cambios en la carga, los agrupamos en clústeres. Surgieron ocho clústeres distintos, cada uno representando un patrón específico de cambio en el número de aminoácidos ionizables. El primer clúster mostró poco o ningún cambio en la carga, mientras que otros clústeres como los clústeres dos y tres mostraron cambios más significativos, lo que llevó a una mayor carga total.

La distribución de estos linajes en un diagrama de árbol mostró que su agrupamiento basado en la carga coincidía estrechamente con sus relaciones genéticas. Los linajes más antiguos y menos cambiados se agruparon en la parte inferior, mientras que los linajes más evolucionados estaban más arriba.

#Carga total en la proteína de espiga

Al analizar la carga total en la proteína de espiga en relación con su evolución, encontramos que los linajes tempranos tenían una carga negativa, mientras que los linajes posteriores se volvieron gradualmente más positivos. Esta distribución de carga varió entre los clústeres. Algunos clústeres mostraron cargas significativamente positivas, particularmente aquellos relacionados con las primeras variantes de ómicron.

Curiosamente, aunque algunos de los linajes se volvieron más positivos, el aumento general en la carga parece haberse estabilizado con los linajes más nuevos. Otros clústeres mostraron una gama más compleja de valores de carga, lo que indica patrones de diversificación a medida que el virus continúa evolucionando.

#Análisis del árbol filogenético

Colocamos cada linaje en un diagrama de árbol general para ver si el agrupamiento basado en cambios de carga se alineaba con su estructura del árbol genético. Los arreglos resultantes confirmaron que los cambios de carga correspondían bien con las relaciones genéticas generales de los varios linajes.

Los clústeres con cambios mínimos en la carga coincidieron con las clades de virus más antiguas y menos divergentes. En contraste, los clústeres con cargas más diversas y más altas se asociaron con variantes más recientes.

#Discusión y conclusiones

Nuestro estudio indica que a medida que surgieron diferentes linajes de SARS-CoV-2, el aumento de cargas positivas en la proteína de espiga alcanzó su punto máximo con las primeras variantes de ómicron. Sin embargo, variantes recientes como Kraken parecen mostrar mayor variabilidad en la carga pero aún mantienen una carga positiva.

Identificamos ocho patrones de cambio en la carga, que se alinean estrechamente con la evolución genética del virus. Entender cómo estos cambios afectan al virus es crítico, especialmente porque la proteína de espiga es esencial para unirse a las células humanas.

La carga en la proteína de espiga juega un papel fundamental en cómo el virus interactúa con su entorno, incluyendo la unión a las células y posiblemente evadir las respuestas inmunitarias. Este conocimiento es vital para la investigación continua sobre SARS-CoV-2 y sus variantes, particularmente en términos de futuros tratamientos y vacunas.

En resumen, la evolución del virus SARS-CoV-2, especialmente a través de cambios en la carga de su proteína de espiga, sigue moldeando nuestra comprensión del virus y su impacto en la salud pública. Será necesario seguir investigando para entender completamente las implicaciones de estos hallazgos para brotes actuales y futuros.