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O modelo da proteína spike variante omicron mostra a localização de algumas de suas 37 mutações (esferas vermelhas). Crédito: Laboratório David Veesler
As descobertas explicam como as mutações na proteína permitem que a variante ômicron do coronavírus pandêmico evite os anticorpos contra variantes anteriores, mas permaneça tão infecciosa.
Uma equipe internacional de cientistas determinou as mudanças estruturais precisas na proteína spike do COVID 19 variante omícron. Suas observações explicam como o vírus é capaz de escapar de anticorpos contra variantes anteriores e ainda permanecer altamente infeccioso.
“As descobertas fornecem um modelo que os pesquisadores podem usar para projetar novas contramedidas, sejam elas vacinas ou terapêuticas, contra o omicron e outras variantes do coronavírus que possam surgir”, disse David Veesler, investigador do Howard Hughes Medical Institute e professor associado de bioquímica na o universidade de Washington Escola de Medicina de Seattle. Ele liderou o esforço de pesquisa com Gyorgy Snell da Vir Biotechnology, Inc. em São Francisco.
Os pesquisadores relatam suas descobertas na revista Ciência.
Matthew McCallum, pós-doutorado no laboratório de Veesler, e Nadine Czudnochowski, cientista da Vir Biotechnology, foram os principais autores do artigo.
A variante omicron, identificada pela primeira vez em Novembro de 2021 na África do Sul, está a causar um aumento repentino de infecções em todo o mundo. Além de ser altamente infecciosa, a variante pode escapar dos anticorpos contra variantes anteriores, levando a infecções invasivas entre aqueles que foram vacinados e aqueles que foram infectados anteriormente.
Acredita-se que a infecciosidade do vírus se deva, pelo menos em parte, ao grande número de mutações no aminoácido ácido sequências da proteína spike do vírus. O vírus usa a proteína spike para se fixar e entrar nas células que infecta. A proteína spike omicron possui 37 mutações que a distinguem da primeira SARS-CoV-2 isolados em 2020.
Pesquisas anteriores de Veesler e colegas mostraram que os anticorpos gerados pelas seis vacinas mais comumente usadas, e todos, exceto um dos anticorpos monoclonais atualmente usados para tratar infecções, têm uma capacidade reduzida ou anulada de neutralizar o ômicron.
Mas muitas das mutações na variante afetam a estrutura da região da proteína spike que é responsável por se ligar e entrar nas células, uma região chamada domínio de ligação ao receptor, e muitos esperavam que as alterações resultantes na estrutura do domínio de ligação ao receptor pudessem prejudicar a capacidade da variante de se ligar ao seu alvo nas células. Este alvo é uma proteína chamada enzima conversora de angiotensina-2, ou ACE2. No entanto, no seu estudo, Veesler e os seus colegas descobriram que as alterações tinham, na verdade, aumentado a capacidade do domínio de ligação ao receptor de se ligar à ECA2 em 2,4 vezes.
Para entender como o omicron acumulou tantas mutações enquanto mantinha interações eficientes com o receptor hospedeiro ACE2, Veesler e seus colegas usaram estudos microscópicos crioeletrônicos e cristalográficos de raios X para revelar a organização 3D da proteína spike omicron. A abordagem permitiu-lhes alcançar uma resolução de cerca de 3 angstroms. Com esta resolução, foi possível discernir a forma dos blocos de construção de aminoácidos individuais que constituem a proteína spike. Os pesquisadores também determinaram como as mudanças estruturais na proteína spike afetaram a capacidade dos anticorpos eficazes contra variantes anteriores de se ligarem ao Omicron.
Usando estas técnicas, os cientistas revelam como as mutações alteraram a forma como a proteína interage com os anticorpos, de modo que a capacidade de quase todos os anticorpos monoclonais contra ela é reduzida, enquanto, ao mesmo tempo, a capacidade do domínio de ligação ao receptor spike de se ligar à ACE2 é reduzida. aprimorado. O efeito global tem sido tornar possível ao domínio de ligação ao receptor escapar aos anticorpos que o visam e ligar-se à ACE2 de forma ainda mais forte.
As descobertas demonstram o formidável oponente do SARS-CoV-2, diz Veesler.
“Este vírus tem uma plasticidade incrível: pode mudar muito e ainda manter todas as funções necessárias para infectar e se replicar”, observou. “E é quase garantido que o omicron não será a última variante que veremos.”
O objetivo daqui para frente deve ser focar e identificar regiões adicionais na proteína spike que não podem ser alteradas sem causar a perda de função da proteína, disse Veesler. Devido à sua importância, estas áreas tendem a permanecer conservadas mesmo quando outras partes da proteína sofrem mutação.
Tais regiões conservadas de proteínas virais provavelmente permanecerão inalteradas em qualquer nova variante que possa surgir. Estas regiões seriam alvos ideais para novas vacinas e terapêuticas que poderiam ser eficazes não só contra novas variantes, mas também contra novos sarbecovírus, o grupo de vírus que compreende o SARS-CoV-2 e o SARS-CoV, disse Veesler.
Referência: “Base estrutural da evasão imunológica omicron SARS-CoV-2 e envolvimento do receptor” 25 de janeiro de 2022, Ciência.
DOI: 10.1126/science.abn8652
A pesquisa foi apoiada pelo Instituto Nacional de Saúde, pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais, pelo Burroughs Wellcome Fund, Fast Grants, pelo centro crioEM da Universidade de Washington Arnold e Mabel Beckman, pelo Howard Hughes Medical Institute, o Wellcome Trust e um prêmio Pew Biomedical Scholars.