Examinando las interacciones virales: proteínas SARS-CoV-2 y ACE2

Los virus necesitan entrar a las células para causar infecciones. Pero solo conseguir entrar en una célula no es suficiente. El virus tiene que conectarse con una parte específica de la célula huésped llamada receptor. Cada virus tiene una proteína especial que le permite hacer esto. Por ejemplo, el virus de la influenza interactúa con diferentes tipos de ácido siálico en las células huésped, que pueden variar entre aves y humanos. Esto significa que algunos virus son muy específicos sobre qué células pueden infectar.

Esta especificidad puede cambiar según pequeños cambios en las proteínas del virus o en los receptores del huésped. A veces, incluso diferencias diminutas en los bloques de construcción de estas proteínas pueden tener un gran impacto en si una Infección puede ocurrir o no. Esto es especialmente importante cuando pensamos en cómo los virus pueden saltar de una especie a otra.

El virus SARS-CoV-2, que causa COVID-19, tiene una proteína llamada dominio de unión al receptor de la espiga (RBD) que interactúa con los receptores ACE2 humanos. Aunque la mayoría de los humanos tienen poca variación en su secuencia de ACE2, los científicos han estudiado versiones diseñadas de ACE2 humano para aprender qué partes son importantes para la interacción. Diferentes especies tienen secuencias de ACE2 más variadas, lo que puede afectar qué tan bien el virus puede infectar a esos animales.

Durante la pandemia de COVID-19, el SARS-CoV-2 se propagó y creó muchas Variantes. Cada variante tiene diferentes interacciones con ACE2, y los investigadores no han examinado completamente cómo estas espigas interactúan con varias versiones de ACE2 animal. Comprender estos patrones podría ayudar a anticipar cómo las futuras variantes podrían interactuar con diferentes especies.

Este estudio probó diferentes proteínas ACE2 humanas y animales contra varias variantes de espiga de SARS-CoV-2 en un entorno de laboratorio. Los investigadores etiquetaron cada versión de ACE2 con un código único de ADN, lo que les permitió rastrear qué tan efectivamente cada versión de ACE2 facilitó la entrada del virus en las células. Esto implicó usar técnicas avanzadas de secuenciación de ADN para recopilar datos sobre qué proteínas ACE2 permitieron que el virus infectara las células.

#Métodos

#Cultivo Celular

Los investigadores usaron condiciones específicas para cultivar las células para sus experimentos. Estas células fueron tratadas con varios reactivos para crear un ambiente adecuado para su crecimiento.

#Creación de Variantes de ACE2 Etiquetadas

Para rastrear las diferentes proteínas ACE2, los científicos crearon versiones etiquetadas usando un método llamado ensamblaje de Gibson. Diseñaron identificadores únicos para cada proteína para diferenciarlas durante el análisis. Después de crear una biblioteca de estas proteínas etiquetadas, las mezclaron para más experimentación.

#Infección con Pseudovirus

Los científicos usaron un virus modificado, conocido como pseudovirus, que llevaba las proteínas de espiga que querían estudiar. Introdujeron estos pseudovirus a las células etiquetadas con ACE2. Después de permitir tiempo para la infección, seleccionaron las células que habían tomado exitosamente el pseudovirus aplicando un proceso de selección que enriqueció a las células infectadas.

#Secuenciación de ADN

Para analizar qué versiones de ACE2 eran más efectivas, los investigadores extrajeron ADN de las células infectadas. Amplificaron las regiones etiquetadas usando PCR y luego secuenciaron el ADN para determinar con qué frecuencia cada variante de ACE2 estaba involucrada en infecciones exitosas.

#Resultados

#Tasas de Infección y Variantes

Los resultados mostraron que diferentes variantes de ACE2 respondieron de manera diferente a las varias espigas de SARS-CoV-2. Por ejemplo, ACE2 humano tenía tasas de infección más altas en comparación con algunas proteínas ACE2 animales. También se encontró que ciertas versiones animales interactuaban bien con variantes de espiga específicas, indicando diferentes niveles de susceptibilidad.

#Análisis Estructural

Al comparar cómo las variantes de espiga interactuaban con las proteínas ACE2 a nivel estructural, los investigadores notaron cambios notables en las interacciones. Cambios específicos en las proteínas de espiga, como la mutación N501Y, impactaron mucho en qué tan efectivamente podían unirse a ACE2.

#Compatibilidad entre Especies

El estudio también analizó cómo estos hallazgos podrían explicar cómo el virus podría adaptarse a infectar diferentes especies animales. Algunas proteínas ACE2 de animales mostraron compatibilidad con las variantes de SARS-CoV-2, mientras que otras no. La introducción de mutaciones específicas en la proteína de espiga parecía aumentar el número de variantes de ACE2 que el virus podría potencialmente infectar.

#Discusión

El estudio resalta la compleja relación entre las proteínas virales y los receptores del huésped. Entender estas interacciones puede ayudar a predecir cómo los virus podrían evolucionar y propagarse a través de diferentes especies. Los hallazgos enfatizan la necesidad de continuar la investigación para comprender mejor la dinámica de las infecciones virales.

Los investigadores pueden usar estos conocimientos para predecir cómo podrían comportarse nuevas variantes y qué medidas podrían ser necesarias para controlar brotes tanto en humanos como en animales. Este conocimiento es particularmente importante en una era donde los virus están cruzando cada vez más barreras entre especies.

#Direcciones Futuras

De aquí en adelante, los investigadores sugieren seguir explorando las interacciones entre SARS-CoV-2 y las proteínas ACE2 de varios animales. Esto proporcionará una comprensión más profunda de la posible transmisión entre especies y guiará las respuestas de salud pública. Usar el enfoque multiplexado descrito en este estudio podría extenderse a otros virus y receptores, ofreciendo una aplicación más amplia para investigaciones similares en el campo de la virología.

#Conclusión

La interacción entre los virus y los receptores del huésped es crucial para entender las infecciones. Este estudio proporciona información importante sobre cómo SARS-CoV-2 interactúa con diferentes proteínas ACE2, arrojando luz sobre la adaptabilidad del virus y el potencial de transmisión entre especies. Los hallazgos subrayan la importancia de la investigación continua en virología para rastrear y responder a amenazas virales emergentes. Al seguir estudiando estas interacciones complejas, los científicos pueden estar mejor preparados para futuros brotes y desarrollar estrategias efectivas para mitigar los riesgos asociados con las infecciones virales.