Construcción de partículas virales sintéticas para estudiar el Sars-CoV-2
Los investigadores crean viriones minimalistas de Sars-CoV-2 y descubren el mecanismo de cambio de la proteína de la espiga
Científicos del Instituto Max Planck de Investigación Médica de Heidelberg y sus colaboradores del Centro Max Planck Bristol de Biología Mínima de la Universidad de Bristol han desarrollado un nuevo enfoque para estudiar el SARS-CoV-2. Para la investigación sistemática y estandarizada del Sars-CoV-2 construyeron partículas víricas sintéticas minimalistas en las que pueden incorporar distintas estructuras del virus Sars-CoV-2, como la proteína de la espiga. Esto permitió a los científicos estudiar mecanismos moleculares únicos en un entorno controlado, que pueden manipular y ajustar aún más. Utilizando esta técnica para estudiar la proteína spike, que ha demostrado ser fundamental para la interacción entre el virus y el huésped y la infección, descubrieron un mecanismo de cambio. Al unirse a los ácidos grasos inflamatorios, la proteína spike cambia su conformación, haciéndose así menos "visible" para el sistema inmunitario del huésped.
Células epiteliales humanas (verdes con núcleos azules) se incuban con viriones sintéticos de Sars-CoV-2 (magenta) para estudiar el inicio de la infección y la evasión inmunitaria.
© Max-Planck-Institut für medizinische Forschung / Oskar Staufer
La pandemia de Sars-CoV-2 ha sido y sigue siendo una de las principales preocupaciones sanitarias mundiales. Comprender completamente la patogénesis del Sars-CoV-2 y los mecanismos moleculares que subyacen a la infección ofrece grandes oportunidades para superar la pandemia. Arrojar luz sobre las funciones virales y las interacciones entre el virus y el huésped facilitará el desarrollo de terapias dirigidas, vacunas u otras medidas preventivas. Sin embargo, la investigación sobre el Sars-CoV-2 en el entorno del laboratorio conlleva muchos retos. Uno de ellos es el aumento de los requisitos de seguridad de los experimentos, otro es el estudio de distintos mecanismos durante la infección en lugar de toda la patogénesis para comprender mejor esos procesos individuales.
Construcción de viriones artificiales de SARS-CoV-2
Los investigadores del Instituto Max Planck de Investigación Médica y sus colaboradores utilizaron su experiencia en biología sintética ascendente para superar algunos de esos retos. Para su estudio, desarrollaron viriones artificiales de Sars-CoV-2. Los viriones tienen una estructura similar a la de los virus naturales, pero no contienen ninguna información genética. Por lo tanto, pueden utilizarse con seguridad.
"Aún más importante para nosotros, ya que construimos estos viriones sintéticos desde cero, es que podemos diseñar con precisión su composición y estructura. Esto nos permite realizar un estudio muy sistemático, paso a paso, de los distintos mecanismos", afirma Oskar Staufer, primer autor del trabajo, antiguo postdoc en el Instituto Max Planck de Investigación Médica y actual postdoc en la Universidad de Oxford. Por lo tanto, ve un gran potencial en el uso de las partículas sintéticas similares a los virus en una multitud de líneas de análisis y caracterización para estudiar los virus más allá de la aplicación actual de Sars-CoV-2.
¿Mecanismo de cambio de proteínas para evitar el sistema inmunitario?
En primer lugar, utilizaron los viriones artificiales minimalistas para estudiar el efecto de los ácidos grasos inflamatorios en la proteína de espiga del Sars-CoV-2. Los ácidos grasos inflamatorios se liberan durante cualquier inflamación en el cuerpo y ayudan a facilitar la respuesta inmunitaria y los procesos de curación. La proteína spike es fundamental para la interacción huésped-virus. Por un lado, el virus utiliza la proteína spike para unirse a los receptores ACE2 de las células del huésped. Esto permite al virus fusionarse con la célula huésped y liberar su información genética. Por otro lado, los anticuerpos producidos por el huésped pueden unirse a la proteína spike, marcando así al virus como un objetivo para el sistema inmunitario.
Ya se sabía que la proteína de la espiga tiene una región distinta donde pueden unirse los ácidos grasos inflamatorios. Sin embargo, hasta ahora no se conocía la función de este bolsillo de unión. Los investigadores del Instituto Max Planck de Investigación Médica y sus colaboradores de Bristol han utilizado ahora los viriones artificiales de Sars-CoV-2 para estudiar este mecanismo exacto. Demuestran que al unirse un ácido graso, la proteína de la espiga cambia su conformación y se "pliega". Como resultado, la unión al receptor ACE2 del huésped ya no es posible y menos anticuerpos pueden unirse a la proteína.
Los investigadores pueden ahora empezar a entender por qué el virus utiliza este mecanismo de acobardamiento y determinar si esta información puede utilizarse para desarrollar estrategias terapéuticas. "Al "acobardarse" la proteína de la espiga al unirse a los ácidos grasos inflamatorios, el virus se hace menos visible para el sistema inmunitario. Esto podría ser un mecanismo para evitar la detección por parte del huésped y una fuerte respuesta inmunitaria durante un periodo de tiempo más largo y aumentar la eficacia total de la infección", afirma Oskar Staufer. Sin embargo, los científicos apenas están determinando la función del mecanismo de plegado, pero el uso de viriones artificiales permitirá un enfoque sistemático. "Aplicar estos conceptos de la biología sintética a un problema de impacto global es realmente emocionante", afirma Oskar Staufer.
El Centro Max Planck Bristol de Biología Mínima
Dentro de este centro de investigación conjunto de la Sociedad Max Planck y la Universidad de Bristol, centrado en el campo de la biología sintética y mínima, los científicos pretenden construir células artificiales, citoesqueletos y desarrollar máquinas moleculares a nanoescala para investigar los componentes básicos necesarios para la vida. Esta estrecha colaboración ha dado lugar a muchos hallazgos interesantes en el pasado y ofrece un gran potencial para complementar las habilidades de cada uno con el fin de crear avances científicos en el futuro.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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