Essas mudanças expõem mais superfícies para serem potencialmente alvo de ação terapêutica.
O coronavírus usa suas “proteínas de pico” para se agarrar e invadir células humanas. Mas, para isso, os espinhos se transformam em pelo menos 10 formas diferentes, de acordo com um novo estudo.
No início da pandemia, os cientistas identificaram rapidamente a estrutura da proteína spike, abrindo caminho para combatê-la com vacinas e outros medicamentos. Mas ainda há muito que os cientistas não sabem sobre a interação entre a proteína spike e a “maçaneta” do lado de fora das células humanas – chamada de proteína ACE2. Por exemplo, eles não têm certeza de quais etapas intermediárias a proteína executa para iniciar o processo de fusão e, em seguida, abrir a célula, despejando o material viral na célula.
“A proteína spike é o foco de muitas pesquisas no momento”, disse o co-autor Donald Benton, pesquisador de pós-doutorado do Laboratório de Biologia Estrutural de Processos de Doenças do Instituto Francis Crick, no Reino Unido. Entender como funciona “é muito importante porque é o alvo da maioria das tentativas de vacinação e também de muitos trabalhos de diagnóstico”.
Para entender o processo de infecção, Benton e sua equipe misturaram proteínas ACE2 humanas com proteínas de pico no laboratório. Eles então usaram um etano líquido muito frio para congelar rapidamente as proteínas, de modo que elas ficassem “suspensas em uma forma especial de gelo”, disse Benton ao Live Science. Eles então colocaram essas amostras em um microscópio crioeletrônico e obtiveram dezenas de milhares de imagens de alta resolução das proteínas de pico congeladas em diferentes estágios de ligação aos receptores ACE2.
Eles descobriram que a proteína spike sofre alterações de forma à medida que se liga ao receptor ACE2. Depois que a proteína spike se liga pela primeira vez, sua estrutura se torna mais aberta para permitir mais ligações (imagine como seria mais fácil abraçar alguém se ela abrisse os braços). A proteína spike eventualmente se liga à ACE2 em todos os três locais de ligação, revelando seu “núcleo central”, de acordo com um comunicado. Essa estrutura final provavelmente permite que o vírus se funda às membranas celulares.
“É um processo de ligação ao receptor muito complicado em comparação com a maioria das proteínas de pico de vírus”, disse Benton. “A gripe e o HIV têm um processo de ativação mais simples.” O coronavírus é coberto por proteínas de pico, e é provável que apenas uma pequena fração deles passe por essas mudanças conformacionais, se ligue a células humanas e as infecte, disse Benton.
“Sabemos que o pico pode adotar todos esses estados dos quais estávamos falando”, disse o co-autor Antoni Wrobel, que também é pesquisador de pós-doutorado no Laboratório de Biologia Estrutural de Processos de Doenças do Instituto Francis Crick. “Mas se cada um dos picos adota todos eles, não podemos dizer porque podemos ver apenas alguns tipos de instantâneos.”
O pico de proteína muda muito rapidamente. No laboratório, o pico pode se transformar em todas essas diferentes conformações em menos de 60 segundos, disse Wrobel ao Live Science. Mas “isso será muito diferente em uma infecção real; tudo será mais lento porque o receptor ficará preso na superfície de uma célula, então você tem que dar tempo para o vírus se difundir para este receptor”, disse Benton.
Por que a proteína spike passa por tantas mudanças conformacionais para infectar uma célula? “Pode ser uma forma de o vírus se proteger do reconhecimento por anticorpos”, disse Benton. Quando a proteína spike está em seus estados fechados, ela esconde o local que se liga ao receptor, talvez para evitar que anticorpos entrem e se liguem a esse local, disse ele.
Mas “é muito difícil saber”, disse Wrobel. Em qualquer caso, esta pesquisa revela mais superfícies na proteína do pico que são expostas durante a infecção – à medida que formas diferentes revelam superfícies antes consideradas ocultas. Os pesquisadores podem então desenvolver vacinas para atingir essas superfícies. “Podemos então começar a pensar sobre a terapêutica que se encaixaria em algum lugar na superfície do receptor ou em algum lugar no próprio pico que então atuaria como drogas”, disse Wrobel ao Live Science.
Wrobel e Benton esperam descobrir por que o coronavírus passa por tantas mudanças conformacionais, como isso se compara a outros coronavírus e se essas mudanças podem ajudar a explicar por que esse novo vírus se espalha tão facilmente.
Publicado em 30/09/2020 11h35
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