Engañar al SARS-CoV-2 con bioinformática
Los bioinformáticos descubren una nueva debilidad del virus
La búsqueda de agentes antivirales eficaces contra el nuevo coronavirus está en pleno desarrollo. Utilizando un enfoque novedoso, los bioinformáticos de Tubinga han descubierto una debilidad en el virus que podría ser explotada para el desarrollo de drogas. En un modelo informático, el científico del DZIF Andreas Dräger y su equipo descubrieron una enzima humana que es crucial para el virus. Cuando se apagó en el modelo, el virus ya no podía multiplicarse.
Engañar al virus con bioinformática (de izquierda a derecha): Alina Renz, Lina Widerspick y Andreas Dräger
© Uni Tübingen
"Cuando desactivamos la enzima guanilato cinasa 1, la replicación del virus se detuvo sin afectar a la célula", dice el Dr. Andreas Dräger para resumir los hallazgos. Con una cátedra del Centro Alemán para la Investigación de Infecciones (DZIF) de la Universidad de Tubinga, Dräger está involucrado en la biología de los sistemas informáticos e inició la investigación de coronavirus con su equipo en enero. Para su enfoque, los bioinformáticos desarrollaron un modelo informático integrado con el novedoso coronavirus SARS-CoV-2 y macrófagos alveolares humanos. Estos últimos son responsables de la defensa contra sustancias extrañas en los alvéolos pulmonares. "Ya existía un complejo modelo informático para estos macrófagos, que conseguimos perfeccionar para este fin", dice Dräger.
Completamente sin células y sin experimentos con animales
La situación inicial del modelo era que el virus había invadido al huésped, en este caso, un macrófago alveolar humano, y ya lo había reprogramado. "Las reacciones bioquímicas que el virus utiliza en el huésped están por lo tanto ya integradas en el modelo", dice Dräger. El modelo asume ahora que el virus quiere producir nuevas partículas de virus y propagarse. Para ello, el virus utiliza materiales del huésped y fuerza a las células huésped a producir nuevos componentes del virus. "Primero, analizamos la composición del virus; luego lo usamos para calcular qué material se necesita para producir una partícula de virus". Así es como el bioinformático describe el procedimiento. Y añade: "Una vez que entendamos esa parte, podemos correr a través de diferentes escenarios y ver cómo las reacciones bioquímicas en las células anfitrionas cambian durante una infección viral".
La enzima guanilato cinasa como objetivo potencial de los agentes antivirales
En los llamados análisis de equilibrio de flujo, el equipo de investigación de Tübingen probó sistemáticamente qué reacciones bioquímicas se producen de forma diferente en las células infectadas con el virus en comparación con las células no infectadas. Estas reacciones fueron el punto de partida para posteriores experimentos. Al desactivar específicamente las reacciones seleccionadas, pudieron identificar los procesos que son particularmente importantes para el virus. Por ejemplo, descubrieron que al desactivar la guanilato cinasa (GK1) se detenía completamente la reproducción del virus.
La GK1 también juega un papel en otras infecciones virales. La enzima, que se produce naturalmente en los macrófagos alveolares, constituye un elemento esencial del ácido ribonucleico (ARN) y, por lo tanto, también un material indispensable para la construcción del ARN del SARS-CoV-2. "Aunque la replicación del virus ya no tiene lugar sin el GK1, la célula humana puede cambiar a otras vías bioquímicas", explica Dräger. Este es un requisito crucial para inhibir la enzima con un fármaco sin causar efectos adversos en los humanos. Algunos inhibidores de la enzima ya son conocidos y, junto con su socio colaborador en Hamburgo, el Dr. Bernhard Ellinger del Fraunhofer IME ScreeningPort (IME), los bioinformáticos quieren ahora probar lo antes posible los inhibidores ya aprobados por su eficacia contra el nuevo coronavirus.
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