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Colesterol: Um Novo Jogador na Pesquisa Antiviral

Pesquisadores descobrem que os níveis de colesterol podem afetar a replicação do vírus e os tratamentos.

Stuart Weston, Lauren Baracco, Louis Taylor, Alison Scott, Gaurav Kumar, Paul Shapiro, Alexander D. MacKerell Jr., Matthew B. Frieman

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Nos últimos anos, o mundo enfrentou grandes desafios por causa de doenças virais, sendo a mais notável a pandemia de COVID-19. Essa pandemia destacou dois pontos cruciais: a necessidade de tratamentos eficazes contra vírus e o papel de caminhos existentes em nossos corpos que poderiam ser alvo de novas terapias. Uma área de interesse que surgiu recentemente é a conexão entre a atividade antiviral e os níveis de Colesterol em nossas células.

Entendendo os Vírus e Seu Impacto

Vírus são agentes infecciosos minúsculos que se multiplicam apenas dentro das células vivas de um organismo. Eles podem causar várias doenças, algumas das quais podem ser graves ou até fatais. Como a COVID-19 nos ensinou, há uma necessidade urgente de desenvolver tratamentos eficazes que possam ajudar a combater essas infecções rapidamente. Infelizmente, quando o SARS-CoV-2 apareceu pela primeira vez, a comunidade médica tinha ferramentas limitadas para combatê-lo.

Durante a pandemia, as pessoas geralmente contavam com medidas como distanciamento social e uso de máscaras. Embora essas estratégias tenham ajudado a desacelerar a propagação, não eram suficientes por si só. A falta de tratamentos antivirais eficazes levou os cientistas a investigar novas maneiras de enfrentar as infecções virais.

O Surgimento das Vacinas

Felizmente, na corrida para controlar a pandemia, vacinas foram desenvolvidas a uma velocidade incrível. Essas vacinas desempenharam um papel importante na gestão da COVID-19. No entanto, apesar da disponibilidade das vacinas, o mundo ainda enfrenta a ameaça contínua de novos vírus. Essa realidade fortaleceu o argumento para desenvolver tratamentos alternativos, especialmente aqueles que podem ser usados antes que uma vacina específica esteja disponível.

Os pesquisadores estão explorando antivirais de amplo espectro - medicamentos que podem combater vários vírus - para preencher essa lacuna crítica. Uma área de pesquisa empolgante é o uso de compostos que visam processos celulares específicos, dificultando a replicação dos vírus.

Focando no Colesterol

Uma área específica que os cientistas estão observando é o colesterol, uma substância naturalmente encontrada em nossos corpos que desempenha um papel vital na manutenção da estrutura celular. O colesterol está presente na membrana de cada célula, ajudando a mantê-la estável e funcional. É essencial para vários processos, incluindo a síntese de hormônios e vitamina D.

Curiosamente, pesquisas sugerem que os níveis de colesterol podem impactar diretamente a capacidade de um vírus de se replicar. Se os níveis estiverem muito baixos ou muito altos, isso pode atrapalhar a capacidade do vírus de se espalhar. Essa percepção levou à especulação de que manipular os níveis de colesterol poderia ser uma estratégia chave na luta contra infecções virais.

O Complexo SKI: Um Novo Alvo

Um possível alvo para terapias antivirais é um grupo de proteínas conhecidas como complexo SKI, que consiste em três componentes principais. Essas proteínas ajudam a degradar RNA nas células. O RNA é uma parte crítica do ciclo de vida de um vírus; sem ele, os vírus não conseguem reproduzir eficientemente. Portanto, o alvo do complexo SKI pode levar a uma diminuição na replicação viral.

Estudos recentes têm focado em compostos que podem interferir no funcionamento do complexo SKI. Os cientistas têm desenvolvido e testado vários desses compostos para ver se conseguem inibir o crescimento de vários vírus, incluindo aqueles que causam COVID-19.

Um Composto Químico Promissor: UMB18

Entre os compostos que os pesquisadores estão analisando, um chamado UMB18 mostrou potencial. Este composto parece agir sobre o complexo SKI e aumentar a produção de colesterol nas células. A hipótese é que, ao aumentar os níveis de colesterol, o UMB18 pode ajudar a interromper a replicação viral.

Para entender melhor como o UMB18 funciona, os pesquisadores usaram técnicas de sequenciamento de RNA. Essa análise permite que eles observem a expressão gênica em células tratadas com UMB18 em comparação com células não tratadas. Os resultados mostraram que os genes ligados à produção de colesterol estavam aumentados quando as células foram tratadas com UMB18.

O Papel da Via Mevalonato

A via mevalonato é um processo biológico que produz colesterol e outras moléculas importantes nas células. Quando o UMB18 foi introduzido, causou um aumento significativo na expressão de genes essenciais para a via mevalonato. Essa descoberta sugere que o composto pode aumentar a síntese de colesterol em resposta a infecções virais.

O colesterol tem várias funções, como formar parte das membranas celulares e ser transformado em moléculas que servem como agentes de sinalização. Portanto, aumentar os níveis de colesterol através da via mevalonato pode ter implicações mais amplas para células pulmonares infectadas por vírus como o SARS-CoV-2.

A Conexão SREBP

A regulação da síntese de colesterol envolve principalmente proteínas conhecidas como Proteínas Ligadoras a Elementos Reguladores de Esteróis (SREBPs). Essas proteínas atuam como reguladores mestres da síntese de colesterol e ácidos graxos nas células. Quando os níveis de colesterol caem, as SREBPs são ativadas e promovem a produção de mais colesterol.

Os pesquisadores descobriram que o UMB18 interage com o SCAP (proteína ativadora de clivagem de SREBP) e as SREBPs para promover a síntese de colesterol. Essa interação parece ser crucial para a capacidade do UMB18 de aumentar a expressão dos genes da via mevalonato.

Investigando o Impacto na Replicação Viral

Para determinar se o aumento nos níveis de colesterol ajudou os efeitos antivirais do UMB18, os pesquisadores realizaram vários experimentos. Células tratadas com UMB18 e depois infectadas com um vírus mostraram uma replicação viral reduzida em comparação com células não tratadas. Essa redução nos níveis de infecção viral é promissora e indica que o aumento no colesterol pode desempenhar um papel na atividade antiviral do UMB18.

No entanto, a história se complica. Quando os pesquisadores extraíram colesterol usando uma substância química conhecida como metil-β-ciclodextrina, os efeitos antivirais do UMB18 foram significativamente reduzidos. Esse resultado reforça a ideia de que o aumento do colesterol é essencial para a eficácia do UMB18 contra vírus.

Lições Aprendidas com o Trabalho Experimental

Através deste extenso estudo, ficou claro que os níveis de colesterol estão intimamente ligados à replicação viral. O aumento do colesterol devido ao tratamento com UMB18 ajudou a bloquear a capacidade do vírus de se reproduzir efetivamente. Em essência, o aumento do colesterol celular pode ser comparado a colocar uma placa de “Proibida a Entrada” para os vírus.

Surpreendentemente, os pesquisadores também notaram que mudanças nos níveis de colesterol poderiam impactar a saúde geral das células. Um desequilíbrio, seja muito ou pouco colesterol, pode ter efeitos prejudiciais nas células e até ajudar alguns vírus em sua replicação.

Implicações Amplas para Pesquisas Futuras

As descobertas sobre o UMB18 e o colesterol abrem caminhos empolgantes para futuras pesquisas. Se manipular os níveis de colesterol realmente pode prejudicar a replicação viral, isso pode abrir caminho para o desenvolvimento de novas terapias antivirais. Além disso, a conexão entre colesterol e doenças virais levanta questões importantes sobre os processos metabólicos do corpo e como eles podem ser influenciados durante infecções.

Os pesquisadores esperam explorar como alterar os níveis de colesterol pode impactar outros vírus e doenças. O conhecimento adquirido com o estudo do UMB18 poderia inspirar novas descobertas, levando a tratamentos novos para várias infecções virais e talvez até mesmo para outras doenças.

Conclusão: A Luta Contínua Contra os Vírus

Enquanto o mundo continua a lutar contra infecções virais, a busca por terapias antivirais eficazes permanece uma tarefa crítica. A relação entre os níveis de colesterol e a replicação viral é apenas uma das muitas peças do quebra-cabeça que os pesquisadores estão desvendando. É uma interação complexa de vários fatores que tem implicações de longo alcance para nossa compreensão dos vírus e como combatê-los.

O avanço das terapias antivirais, especialmente aquelas que visam as vias de colesterol, pode nos ajudar a nos preparar melhor para futuros surtos virais. Embora o UMB18 ainda esteja na fase de pesquisa, seu potencial para servir como um antiviral de amplo espectro é realmente promissor.

Com pesquisas e explorações contínuas, os cientistas estão esperançosos de que descobertas como a do UMB18 se tornem em breve recursos valiosos em nossa luta contra doenças virais. E quem sabe, talvez um dia uma simples mudança no colesterol possa resultar em uma grande vitória contra um vírus incômodo!

Fonte original

Título: The mammalian SKI complex is a broad-spectrum antiviral drug target that upregulates cellular cholesterol to inhibit viral replication

Resumo: 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 atualização: 2024-12-04 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.03.626536

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.03.626536.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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