La pandemia de COVID-19 provocada por el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) provocó la interrupción de la economía mundial y la pérdida de vidas humanas. Todavía se están realizando estudios para comprender los mecanismos moleculares de la patogénesis del SARS-CoV-2 para identificar objetivos para intervenciones terapéuticas. Investigaciones anteriores han destacado el plegamiento incorrecto y la agregación extensos de proteínas asociados con COVID-19. Podría haber tres aspectos diferentes para la interacción entre las intervenciones terapéuticas relacionadas con la agregación de proteínas, la agregación de proteínas virales podría ayudar al virus a secuestrar la maquinaria de replicación de una célula huésped, las partículas virales pueden provocar la agregación y el mal plegamiento de las proteínas del huésped, lo que puede dañar al huésped. organismo, y la agregación de proteínas virales podría ser una forma adicional en la que los virus dañan las células huésped.
Se ha informado que ciertas proteínas virales forman agregados amiloides involucrados en la patogénesis viral. Dos ejemplos comunes incluyen la proteína PB1 del virus de la influenza A y la proteína M45 del citomegalovirus murino. Además, las proteínas de la cápside viral también pueden experimentar una agregación aberrante en la desregulación del proceso de autoensamblaje funcional.
Los estudios han informado que en el SARS-CoV, que está estrechamente relacionado con el SARS-CoV-2, la proteína de membrana (M) puede sufrir agregación. Los estudios también han informado que el extremo C-terminal de la proteína de la envoltura (E) del SARS-CoV comprende un motivo propenso a la agregación. También se ha observado que el dominio transmembrana (TMD) de la proteína E se oligomeriza para formar canales iónicos no selectivos que pueden actuar como una viroporina. Además, se ha informado que las formas agregadas de ORF8b en el SARS-CoV inducen daño lisosomal, estrés del retículo endoplásmico y activación de la autofagia.
Un nuevo estudio en la revista. Comunicaciones de la naturaleza tuvo como objetivo analizar la propensión a la agregación en las proteínas tanto del SARS-CoV-2 como del SARS-CoV.
Estudiar: Proteínas amiloidogénicas en los proteomas SARS-CoV y SARS-CoV-2. Haber de imagen: Design_Cells/Shutterstock
Sobre el estudio
El estudio involucró la predicción de regiones propensas a la agregación (APR) a través de cuatro métodos basados en secuencias, FISH Amyloid, FoldAmyloid, AGGRESCAN y MetAmyl. Posteriormente, se prepararon péptidos para los ensayos de agregación. Se llevó a cabo un ensayo de agregación de tioflavina T para analizar el proceso de agregación. in vitro seguido de espectroscopía de CD, microscopía de fuerza atómica (AFM), espectroscopía Raman, microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HR-TEM) y difracción de rayos X (XRD). Finalmente, se llevaron a cabo ensayos de viabilidad celular para comprender el impacto de las fibrillas de proteínas no estructurales (NSP) 11-CoV-2 en la viabilidad de las células de neuroblastoma SH-SY5Y y las células de carcinoma hepatocelular HepG2.
Hallazgos del estudio
Los resultados indicaron que las proteínas accesorias del SARS-CoV-2 eran más amiloidogénicas en comparación con las proteínas accesorias del SARS-CoV. Entre las proteínas estructurales, se observó que la membrana (M) y la envoltura (E) eran más amiloidogénicas en el SARS-CoV-2 en comparación con las proteínas de la nucleocápside (N) y la espiga (S). Además, se observó que NSP4 y NSP6 tenían una naturaleza altamente amiloidogénica. Además, se observaron varios sitios de escisión en los APR.
a La partícula viral SARS-CoV-2 se compone de ARN monocatenario de sentido positivo, que está asociado con la proteína de la nucleocápside (N) y tres proteínas de superficie, espiga (S), membrana (M) y envoltura (E), embebida en la bicapa lipídica. b El genoma de ~ 30 kbp de longitud del SARS-CoV-2 codifica cuatro proteínas estructurales, nueve accesorias y dieciséis no estructurales (NSP). C Comparación de la propensión a la agregación porcentual predicha media (PPAP) calculada utilizando el porcentaje medio de APR obtenidos de cuatro servidores (MetAmyl, AGGRESCAN, FoldAmyloid, FISH Amyloid) para proteínas estructurales, accesorias y no estructurales del SARS-CoV y el SARS-CoV-2 . d Valor de perfil promedio para las proteínas del SARS-CoV-2 obtenido del análisis de proteínas FoldAmyloid frente a la longitud de la proteína para proteínas estructurales, accesorias y no estructurales. El análisis se realizó con la configuración predeterminada en el servidor FoldAmyloid (umbral: 21,4, representado por la línea discontinua corta de color rojo y la escala, es decir, el número esperado de contactos dentro de 8 Å).
Se predijeron varios APR en la proteína S, así como en las otras tres proteínas estructurales (M, N y E) del SARS-CoV-2. Se detectaron 18 % de regiones amiloidogénicas en la proteína N del SARS-CoV-2, mientras que solo se detectaron 16 % en la proteína N del SARSCoV según AGGRESCAN. Entre las proteínas accesorias, ORF3a, se informó que las regiones N-terminales de ORF10, ORF8, ORF7a, ORF7b y ORF6, así como las regiones C-terminales de ORF14, ORF10, ORF9b, ORF8 y ORF7a tienen potencial para agregar.
Los resultados informaron además que la secuencia de señal N-terminal de 12 residuos (SP-CoV2) que ayuda a la proteína S a llegar a su destino en la membrana viral es un APR y mostró agregación. Los dos péptidos de fusión de la proteína S también se identificaron como APR para SARS-CoV y SARS-CoV-2. Sin embargo, la cinética de agregación del péptido de fusión 2 fue más lenta en comparación con el péptido de fusión 1 tanto del SARS-CoV como del SARS-CoV-2. Además, se observó que los péptidos de fusión del SARS-CoV-2 mostraban reacciones de agregación más rápidas que las contrapartes del SARS-CoV.
Además, se informó que la proteína ORF10 y NSP6 del SARS-CoV-2, junto con la NSP11 del SARS-CoV y del SARS-CoV-2, mostraban agregación. Se detectaron cambios en las propiedades espectrales Raman en todas las proteínas debido a diferencias estructurales en monómeros y agregados. Los resultados del patrón de difracción de rayos X (XRD) también confirmaron la formación de amiloide por parte de los péptidos mencionados. Finalmente, se observó que los agregados de NSP11-CoV2 eran tóxicos para las células de mamíferos en altas concentraciones.
Por lo tanto, el estudio actual demostró la agregación de algunas proteínas SARS-CoV y SARS-CoV-2, que podrían desempeñar un papel importante en la patogénesis viral. Sin embargo, se requieren más estudios para comprender el papel de la agregación de las proteínas del SARS en diferentes patologías inducidas por el virus.
