Según la OMS, los coronavirus son una extensa familia de virus que puede afectar a animales y recientemente a humanos. Muchas de las enfermedades que causan están asociadas a infecciones respiratorias que van desde un resfriado común hasta enfermedades graves como el síndrome respiratorio agudo severo (SRAS). El que se ha descubierto recientemente es el SARS-CoV-2, causante de la Covid-19. La alerta que se ha generado por la veloz propagación de esta enfermedad ha causado la acción inmediata por parte de los investigadores de todo el mundo.

En efecto, un grupo de investigadores de la universidad de Texas junto a los Institutos Nacionales de Salud lograron identificar la estructura molecular de una proteína clave denominada “spike”, la que se encarga de ligar al virus con las células humanas. Este hallazgo permite el potencial desarrollo de una vacuna, según estudios.

“Spike” es una proteína de fusión viral de clase I que incluye en esta categoría a las del virus de la influenza, VIH y ébola. Esta proteína se divide en 2 subunidades funcionales: la subunidad globular S1 está involucrada en el reconocimiento del receptor, mientras que la subunidad S2 facilita la fusión de la membrana y la proteína.

Los científicos del Scripps Research Institute descubrieron que la porción del dominio de unión al receptor (RBD) de las proteínas “spike” del SARS-CoV-2 había evolucionado para atacar eficazmente una característica molecular en el exterior de las células llamada ACE2, un receptor implicado en la regulación de la presión sanguínea. La proteína era tan eficaz para ligarse a las células humanas que los científicos concluyeron que era el resultado de la selección natural, no producto de la ingeniería genética, descartando así la posibilidad de que el virus haya sido modificado en un laboratorio. Además, la estructura molecular de la proteína difería de las ya conocidas; si alguien tratase de diseñar un coronavirus como agente patógeno, debe tomar en cuenta una estructura conocida de un virus que cause ciertas enfermedades. Ambas características distintivas de la proteína “spike”, habrían evolucionado a su estado actual previo a la interacción con las células humanas.

 

A principios de este mes, se obtuvo el genoma del SARS-Cov-2 mediante investigaciones publicadas en la revista Nature. A partir de este genoma, investigadores de la Universidad de Texas en compañía de los Institutos Nacionales de Salud obtuvieron los genes específicos que codifica la proteína “spike”. Ya con los genes, el grupo los inyectó en células de mamíferos en una placa de laboratorio y esas células produjeron estas proteínas. Luego, utilizando una técnica de microscopía muy detallada llamada microscopía electrónica criogénica, el grupo creó un "mapa" o "plano" en 3D de la proteína. Entonces se reveló la estructura de la molécula, obteniendo la ubicación espacial de cada uno de los átomos que le corresponde.

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La microscopia electrónica criogénica o criomicroscopía electrónica es una forma de microscopía electrónica. "Se trata del uso de microscopios electrónicos acompañado de una criogenización de las moléculas por medio de uso de temperaturas bajas como de ebullición de nitrógeno", señaló el químico y profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Desarrollo (UDD) César Pailacheco para el portal web Emol, acatando que la gracia de esto radica en el vitrificado de las moléculas con el fin de no dañar la estructura de la molécula durante su visualización.

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La obtención de la estructura de la proteína es fundamental para el desarrollo de una vacuna, así como medicamentos antivirales que puedan frenar al Covid-19. “Teníamos el suficiente conocimiento para obtener esta estructura. Sabíamos exactamente qué mutaciones eran necesarias, porque ya lo habíamos demostrado en otros coronavirus”, explica Jason McLellan, profesor de la Universidad de Texas, que junto a su grupo ya llevan una amplia experiencia en el desarrollo de estructuras de este tipo de proteínas de virus causantes de enfermedades como el SARS o el MERS.

Cuando los virus y bacterias invaden las células humanas, estas se defienden produciendo anticuerpos que son un tipo de glicoproteínas y su función es ligarse a partes específicas actuando como marcadores para que estos invasores sean fácilmente reconocidos. Las vacunas son antígenos debilitados, sustancia que desencadena la formación de anticuerpos, que brindan al sistema inmunitario la capacidad de generar anticuerpos con el fin de prevenir la invasión de cierto agente patógeno. Los investigadores responsables han tenido una eficiencia sorprendente, pues en 2 semanas han logrado concretar un proceso que puede tardar varios meses.

Teóricamente, la proteína “spike” puede ser la vacuna o la variante de una, según McLellan. Si se inyecta una vacuna basada en la proteína “spike”, las células serían capaces de producir anticuerpos contra esta proteína y posteriormente volverse inmune si están expuestos al virus. Los investigadores ofrecen la obtención de una molécula más estable basándose en evaluaciones anteriores de otros coronavirus.

"La molécula se ve muy bien; se comporta muy bien; y la estructura es tan estable como nosotros esperábamos", dijo McLellan. "Así que ahora usaremos la molécula que creamos como base para el antígeno de la vacuna". Sus colegas del Centro Clínico NIH inyectarán estas proteínas en animales para ver el desencadenamiento de la producción de anticuerpos. Aun así, McLellan cree que es probable que haya una vacuna dentro de 18 a 24 meses. Eso "todavía es bastante rápido en comparación con el desarrollo normal de la vacuna, lo que podría llevar unos 10 años", dijo.

La acción del coronavirus ha causado gran impacto en todo el mundo con cifras críticas en infectados y muertes. Si bien han conseguido avanzar en tiempo récord las investigaciones para el desarrollo de una vacuna, aún estamos en riesgo de contraer la Covid-19. Es por ello que debemos acatar las medidas que han tomado las autoridades durante estos días. El rol del investigador es importante y alrededor de todo el planeta se están haciendo los mayores esfuerzos para contrarrestar la acción del virus. Quédense en casa y tomen sus precauciones para que este trabajo no sea en vano. 

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Referencias:

 

• Annu Rev Virol.(2016 September 29)Structure, Function, and Evolution of Coronavirus Spike Proteins. 3(1): 237–261. doi:10.1146/annurev-virology-110615-042301.

 

• Shang J, Wan Y, Liu C, Yount B, Gully K, Yang Y, et al. (2020) Structure of mouse coronavirus spike protein complexed with receptor reveals mechanism for viral entry. PLoS Pathog 16 (3): e1008392. https://doi.org/10.1371/journal. ppat.1008392.

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• Wrapp et al. (2020). Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation.Science 367 (6483), 1260-1263. DOI: 10.1126/science.abb2507originally published online February 19, 2020.

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• Wu, F., Zhao, S., Yu, B. et al.(2020) A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature 579, 265–269 .https://doi.org/10.1038/s41586-020-2008-3

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• Tai, W., He, L., Zhang, X. et al.(2020). Characterization of the receptor-binding domain (RBD) of 2019 novel coronavirus: implication for development of RBD protein as a viral attachment inhibitor and vaccine. Cell Mol Immunol . https://doi.org/10.1038/s41423-020-0400-4

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Anexo:

• Coronavirus SARS-Cov-2 structure: https://www.youtube.com/watch?v=I0TmBsHaGmI

 

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