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Investigadores de la Universidad de Liverpool han demostrado cómo las proteasas virales del SARS-CoV-2 atacan a la célula huésped, y cómo esto puede ser dirigido para detener la replicación del virus en el cultivo celular utilizando los fármacos existentes.
Los nuevos hallazgos, publicados hoy en Nature Communications, ofrecen un poderoso recurso para entender la proteólisis en el contexto de la infección viral, y para informar el desarrollo de estrategias dirigidas a inhibir el virus que causa el COVID-19.
El SARS-CoV-2 ha sido responsable de más de 227 millones de infecciones y más de 4,6 millones de muertes en todo el mundo durante la pandemia. Los esfuerzos para probar, tratar y vacunar contra el virus se benefician de una mejor comprensión de la biología básica del SARS-CoV-2.
Tanto las proteasas virales como las celulares desempeñan un papel crucial en la replicación del SARS-CoV-2, y los inhibidores dirigidos a las proteasas ya han demostrado tener éxito en la inhibición del SARS-CoV-2 en modelos de cultivo celular.
En este estudio, dirigido por la Universidad de Liverpool y el Instituto Pasteur de París, los investigadores utilizaron un enfoque de espectrometría de masas para estudiar los eventos de escisión proteolítica durante la infección del SARS-CoV-2.
"Los métodos basados en la espectrometría de masas para identificar los sustratos de las proteasas existen desde hace años, pero sólo se han aplicado de forma limitada al estudio de los sustratos virales, y no se habían aplicado anteriormente al estudio de la proteólisis durante la infección por coronavirus", explica el autor principal, el Dr. Emmott Edward, profesor titular del Instituto de Biología Molecular, Integrativa y de Sistemas de la Universidad.
El equipo descubrió lugares de escisión desconocidos hasta entonces en múltiples proteínas víricas, incluidas las principales proteínas antigénicas S y N, que son los principales objetivos de las pruebas de vacunas y anticuerpos.
Descubrieron aumentos significativos en los eventos de escisión celular consistentes con la escisión por la proteasa principal del SARS-CoV-2 (Mpro) e identificaron 14 potenciales sustratos de alta confianza de las proteasas principales y similares a la papaína, validando un subconjunto con ensayos in vitro.
A continuación, demostraron que la depleción con ARNsi de estas proteínas celulares inhibe la replicación del SRAS-CoV-2, y que los fármacos dirigidos a dos de estas proteínas: la tirosina quinasa SRC y la Ser/Thr quinasa MYLK, mostraron una reducción dependiente de la dosis de los títulos de CoV-2 del SRAS.
Tanto el bafetinib (un fármaco experimental contra el cáncer) como el sorafenib (un fármaco aprobado para tratar el cáncer de riñón e hígado) mostraron una inhibición del CoV-2 del SRAS a concentraciones que no produjeron citotoxicidad en un modelo de línea celular humana de infección.
El Dr. Emmott dijo: "Una mejor comprensión de las formas exactas en que se regula la escisión proteolítica, modula la actividad de las proteínas y sirve para beneficiar la replicación viral será crucial para dirigir los sustratos celulares de las proteasas virales como estrategia terapéutica".
"A medida que surgen nuevas variantes del SARS-CoV-2, la incorporación de datos de modificación postraduccional procedentes de estudios como éste también puede apoyar los esfuerzos para predecir fenotipos a partir de datos genéticos sobre variantes emergentes".
Fuentes, créditos y referencias:
Characterising proteolysis during SARS-CoV-2 infection identifies viral cleavage sites and cellular targets with therapeutic potential, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-25796-w
Imagen: Nuevo Coronavirus SARS-CoV-2 Micrografía electrónica de transmisión de partículas del virus SARS-CoV-2, aisladas de un paciente. Imagen capturada y coloreada en el Centro Integrado de Investigación (IRF) del NIAID en Fort Detrick, Maryland. Crédito: National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIH