O Papel do Ácido Sialico na Entrada do Coronavírus

A pandemia de COVID-19 mostrou como podemos estar despreparados para novos vírus. Nos últimos 20 anos, três surtos grandes causados por coronavírus sérios aconteceram. Isso levanta preocupações sobre a possibilidade de mais vírus pularem de animais, especialmente morcegos, para humanos. Morcegos carregam vários tipos de coronavírus que podem se tornar perigosos para as pessoas. Alguns deles, como WIV1-CoV e WIV16-CoV, são bem relacionados ao SARS-CoV-1, que causou o surto de SARS. Especialistas acreditam que esses vírus podem se adaptar para infectar humanos no futuro.

Para nos protegermos de potenciais novas pandemias causadas por coronavírus, precisamos de novos tratamentos antivirais que funcionem contra uma ampla gama desses vírus. Um aspecto chave de como os coronavírus entram nas células humanas é por meio de uma proteína de pico, que se liga a Receptores específicos na superfície das células. Diferentes coronavírus, como SARS-CoV-1 e SARS-CoV-2, desenvolveram a capacidade de usar o receptor da enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2) em humanos. Outro receptor importante para alguns coronavírus, como o MERS-CoV, é a dipeptidil peptidase 4 (DPP4).

Quando os coronavírus atacam esses receptores, eles precisam de um passo adicional para que sua proteína de pico entre nas células de forma eficaz. Proteínas específicas chamadas Proteases ajudam nesse processo. Uma dessas proteases é a TMPRSS2, que atua na proteína de pico do vírus na superfície da célula. Outra protease, a catepsina L, trabalha em uma parte diferente da célula chamada endossomos, depois que o vírus entra na célula.

Entender como esses vírus conseguem entrar nas células humanas é crucial para desenvolver tratamentos eficazes. Alguns coronavírus, como SARS-CoV-2, têm várias maneiras de entrar nas células. A presença e a atividade da TMPRSS2 podem influenciar qual caminho o vírus toma.

#Papel do Ácido Siálico

O ácido siálico é um tipo de molécula de açúcar presente na superfície de muitas células. Descobriu-se que alguns coronavírus interagem com o ácido siálico. Propôs-se que esse açúcar pode ajudar os vírus a se fixarem nas células antes de entrarem. Coronavírus como SARS-CoV-2 e MERS-CoV mostraram ter alguma dependência do ácido siálico para a Entrada, mas o papel exato que ele desempenha no processo não está totalmente claro.

Neste estudo, nosso objetivo foi investigar quão importante o ácido siálico é para a entrada de diferentes coronavírus, especialmente em relação ao caminho que eles tomam para entrar numa célula. Examinamos coronavírus recentemente emergidos e coronavírus de morcegos pré-emergentes. Isso foi feito usando modelos especiais para simular o processo de infecção. Nossa meta era entender os papéis funcionais do ácido siálico durante a entrada desses vírus nas células.

#Métodos

Para estudar a entrada de diferentes coronavírus, usamos um modelo baseado em pseudopartículas lentivirais. Esse modelo nos permite avaliar como os vírus entram nas células sem o risco de usar vírus vivos. Focamos em linhagens celulares que foram modificadas para expressar receptores específicos para esses vírus. Comparando diferentes linhagens celulares, conseguimos ver quão bem essas pseudopartículas podiam entrar nas células.

Também modificamos algumas dessas linhagens celulares para não terem as enzimas que produzem ácido siálico. Isso nos permitiu entender quão importante o ácido siálico é para a entrada viral. Tratamos as células com uma enzima especial que remove o ácido siálico para ver como isso afetou a entrada das pseudopartículas.

Usando essas abordagens diferentes, avaliamos os papéis do ácido siálico e as várias rotas de entrada utilizadas pelos coronavírus.

#Resultados

#Dependência do Ácido Siálico

Nossos resultados indicaram que a necessidade de ácido siálico durante a entrada viral varia dependendo da rota de entrada. Para coronavírus que usam predominantemente o caminho endossomal, como WIV1-CoV e WIV16-CoV, a ausência de ácido siálico reduziu significativamente sua capacidade de entrar nas células.

Por outro lado, coronavírus que preferem a rota de entrada pela superfície celular, como algumas variantes do SARS-CoV-2, mostraram menos dependência do ácido siálico devido à presença da TMPRSS2. Em células que expressavam TMPRSS2, a remoção do ácido siálico teve pouco efeito na entrada, permitindo que os vírus entrassem pela via TMPRSS2.

#Preferência pela Rota de Entrada

Observamos que os coronavírus mostraram preferências por rotas de entrada específicas com base na expressão de seus receptores e proteases. Por exemplo, o MERS-CoV conseguiu utilizar tanto as rotas endossomais quanto as de superfície celular, mas sua entrada foi notavelmente influenciada pela presença do ácido siálico.

O estudo também demonstrou que algumas cepas do SARS-CoV-2, como a variante ômicron, preferiram a rota de entrada endossomal mesmo quando a TMPRSS2 estava presente. Essa flexibilidade no uso das rotas de entrada pode influenciar como o vírus se adapta a diferentes ambientes hospedeiros.

#Comparação da Entrada dos CoVs

Comparar as estratégias de entrada de vários coronavírus revelou padrões interessantes. Por exemplo, enquanto o MERS-CoV e o HCoV-OC43, outro coronavírus, mostraram dependência do ácido siálico para entrada, outros coronavírus como SARS-CoV-1 e coronavírus de morcegos pré-emergentes usaram principalmente a rota endossomal e foram mais afetados pela ausência de ácido siálico.

No geral, os dados mostraram que o ácido siálico desempenha um papel crítico na entrada de coronavírus pela via endossomal, enquanto o impacto do ácido siálico na entrada pela superfície celular pode ser mitigado por outros fatores, como a presença da TMPRSS2.

#Conclusão

Esse estudo melhora nosso entendimento de como os coronavírus entram nas células humanas. Os achados sugerem que o ácido siálico desempenha um papel significativo em promover a entrada viral pelas vias endossomais, enquanto seu papel na entrada pela superfície celular é menos crítico, especialmente quando a TMPRSS2 está presente.

Entender esses mecanismos é essencial para desenvolver terapias eficazes contra coronavírus. Pesquisas futuras devem focar na interação entre coronavírus e ácido siálico e como eles exploram diferentes estratégias de entrada. Esse conhecimento pode contribuir para o design de melhores tratamentos antivirais e medidas preventivas contra ameaças virais emergentes.