Investigadores de bioingeniería de la Universidad de Lehigh (Estados Unidos) han identificado una interacción hasta ahora desconocida entre los receptores de las células humanas y la proteína ‘S’ del SARS-CoV-2, el virus causante de la COVID-19, que explicaría la alta tasa de infección de esta enfermedad y que, además, podría ayudar a desarrollar nuevas estrategias para bloquear la entrada del SARS-CoV-2 en las células humanas.
Así, los científicos X. Frank Zhang y Wonpil Im sabían por estudios recientes que la interacción entre la proteína de espiga del SARS-CoV-2 y los receptores de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en las células humanas es más fuerte que la interacción entre la proteína de espiga estructuralmente idéntica del SARS-CoV-1, el virus que causó el brote de SARS de 2002-2004, y los mismos receptores.
«Nuestro objetivo era caracterizar el SARS-CoV-2 y estudiar las interacciones proteína-proteína durante su invasión de las células humanas, para así poder comprender mejor los mecanismos que hacen posible este primer paso en su proceso de invasión», afirma Zhang, profesor asociado de Bioingeniería e Ingeniería Mecánica y Mecánica en Lehigh.
Mediante la combinación de espectroscopia de fuerza de una sola molécula y simulaciones de dinámica molecular, los equipos de Zhang e Im pudieron identificar una interacción hasta ahora desconocida entre los glicanos ACE2 (grupos de azúcares adheridos a la superficie de las proteínas) y la espiga del SARS-CoV-2.
Es esta interacción la que parece ser responsable del fortalecimiento de la interacción virus-célula. «Esto puede explicar en parte la mayor tasa de infección de COVID-19 en comparación con el virus similar que causó el brote de SARS de 2002-2004», afirman.
«Nos sorprendió descubrir que la interacción específica entre los glicanos ACE2 y la proteína de la espiga del SARS-CoV-2 es lo que dificulta tanto la separación del virus de las células», afirma Im, que es profesor de bioingeniería, informática, química y ciencias biológicas, así como de la Cátedra Presidencial de Salud, Ciencia e Ingeniería de Lehigh.
Para llegar a estos resultados, el equipo empleó la innovadora técnica de detección de una sola molécula de Zhang, midiendo la fuerza de desprendimiento de la interacción entre la proteína de la espiga y el receptor ACE2. Utilizando las simulaciones de dinámica molecular de todos los átomos del complejo sistema disponibles en CHARMM-GUI desarrolladas por Im, identificaron entonces la información estructural detallada en esta interacción.
«Después de eliminar cuidadosamente todos los glicanos de ACE2 y de medir la fuerza de la interacción, vimos que la fuerza de la interacción SARS-CoV-2 spike-ACE2 volvió a caer a niveles similares a los de SARS-CoV-1», dice Zhang.
«Es posible que esta interacción recién descubierta con los glicanos de ACE2 pueda ser un factor que contribuya a las tasas más altas de COVID-19 que las del SARS-CoV-1, estructuralmente similar, que tiene una interacción más débil», detalla Zhang. «Nuestra esperanza es que los investigadores puedan utilizar esta información para desarrollar nuevas estrategias de identificación, prevención, tratamiento y vacunación contra el COVID-19», concluye.
Así, estos hallazgos aparecen en un artículo titulado ‘Biomechanical characterization of SARS-CoV-2 spike RBD and human ACE2 protein-protein interaction’ (‘Caracterización biomecánica de la espiga RBD del SARS-CoV-2 y la interacción proteína-proteína de la ACE2 humana’) en un número especial de la revista ‘Biophysical Journal’, llamado ‘Biophysicists Address Covid-19 Challenges I’ (‘Los biofísicos abordan los desafíos de Covid-19’), publicado a mediados de marzo.
