Forças físicas explicam porque algumas variantes do COVID são mais virulentas que outras

Um novo estudo sobre a estabilidade mecânica das ligações entre a proteína spike do vírus SARS-CoV-2 e os seus receptores nas células humanas durante a infecção revelou diferenças na estabilidade de ligação de variantes virais como Omicron e Delta. A descoberta, realizada por investigadores na Holanda, Alemanha e EUA, pode ajudar a explicar porque é que algumas variantes se espalham mais rapidamente do que outras.

O SARS-CoV-2, vírus responsável pela COVID-19, contém quatro proteínas estruturais: envelope (E); membrana (M); nucleocapsídeo (N); e pico (S). As proteínas M, E e S são vitais para a montagem e formação da camada mais externa do vírus, incluindo os mecanismos pelos quais o vírus entra nas células hospedeiras. A proteína N, por sua vez, encapsula a informação genética do vírus.

Técnica de pinça magnética

No novo trabalho, uma equipe liderada pelo físico Jan Lipfert of Universidade de Utrecht na Holanda usaram uma técnica altamente sensível chamada pinça magnética para estudar as propriedades biomecânicas das ligações químicas no vírus SARS-CoV-2 sob condições que imitam as do trato respiratório humano. O ensaio utiliza uma construção proteica que combina o domínio de ligação ao receptor do vírus (essencialmente a ponta da proteína spike) e o domínio extracelular conhecido como ACE2 (o receptor celular do vírus e um ponto de entrada chave nas células humanas). Esses dois componentes são conectados por meio de um ligante peptídico flexível.

“Além disso, nossa construção apresenta marcadores peptídicos para fixá-lo com uma extremidade a uma superfície e com uma extremidade a uma pequena esfera magnética”, explica Lipfert. “Usando esta construção, podemos aplicar forças precisamente calibradas à interface da proteína do vírus ligada ao seu receptor celular.”

Como os dois parceiros vinculantes estão conectados por um linker, eles podem se religar após o rompimento do vínculo, acrescenta. “Isso nos permite estudar as interações continuamente, em diferentes forças.”

Ligação mais forte

Os investigadores descobriram que, embora todas as principais variantes do SARS-CoV-2 (incluindo Alfa, Beta, Gama, Delta e Omicron) tenham uma maior afinidade de ligação às células humanas do que a estirpe original, a ligação da variante Alfa é especialmente estável mecanicamente. Isto poderia explicar por que se espalhou tão rapidamente no final de 2020 e no início de 2021, em populações com pouca ou nenhuma imunidade anterior ao vírus.

Descobriram também, no entanto, que as variantes Delta e Omicron mais recentes não se ligam necessariamente mais fortemente do que as outras, o que significa que outros processos devem ser considerados ao prever quais variantes podem tornar-se mais prevalentes.

Lipfert e colegas dizem que a sua ideia inicial, no início da pandemia, era usar a espectroscopia de força para estudar como o coronavírus se liga às células. “Em fevereiro e março de 2020, estávamos nos perguntando como nossa experiência em biofísica poderia ajudar a combater a pandemia global”, explica Lipfert. “Enquanto trabalhávamos no desenvolvimento do primeiro ensaio, que foi detalhado em uma pré-impressão no outono de 2020 e finalmente publicado em PNAS, as diferentes variantes de preocupação surgiram e se espalharam pelo mundo. Isto naturalmente levou-nos a questionar se o nosso ensaio também poderia ser usado para investigar diferenças entre as variantes.”

A equipe, que também inclui cientistas do LMU Munique e os votos de Universidade Técnica de Munique, Universidade de Stanford, Universidade de Washington e Auburn University, espera usar seu ensaio e metodologia para compreender detalhadamente os efeitos das mutações e até mesmo prever novas variantes no futuro. Isto poderia ajudar-nos a ficar à frente do vírus através do desenvolvimento de vacinas atualizadas, dizem eles.

“Também gostaríamos de usar nosso método para testar novas variantes previstas e observadas do coronavírus”, Lipfert diz ao Mundo da Física. “Além disso, acreditamos que nossa abordagem pode ser muito valiosa para a compreensão mais geral das interações hospedeiro-patógeno.”

Seu estudo é publicado em Nature Nanotechnology.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/