Representação esquemática das principais rotas de entrada que o SARS-CoV-2 usa para infecção. A entrada começa com a fixação da membrana e termina com a fusão da membrana catalisada pela proteína S, liberando o conteúdo viral no citosol. A atividade de fusão depende de duas etapas de clivagem proteolítica, a saber, uma tipicamente realizada pela furina na célula produtora e a segunda por TMPRSS2 na superfície celular nos endossomos da célula alvo. Alternativamente, as catepsinas endossomais podem realizar ambas as clivagens. A exposição do vírus a um meio ácido é essencial para a fusão da membrana, penetração do genoma e infecção produtiva. A fusão e a penetração ocorrem apenas em compartimentos endossômicos/lisossomais ácidos precoces e tardios, mas não na superfície da célula, mesmo quando as clivagens de furina e TMPRSS2 ocorreram. Fusão e penetração podem ocorrer na superfície celular de células que expressam TMPRSS2 se o pH extracelular for ~6,8. Crédito:Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI:10.1073/pnas.2209514119
Em um primeiro momento, os cientistas capturaram em vídeo todas as etapas que um vírus segue ao entrar e infectar uma célula viva em tempo real e em três dimensões.
Os cientistas conseguiram a façanha usando imagens avançadas chamadas microscopia de folha de luz de treliça, bem como manipulação química e genética.
A primeira parte do vídeo mostrado aqui segue um vírus projetado para gerar proteínas de pico SARS-CoV-2 (rotuladas de rosa) à medida que é capturada na superfície da célula e engolfada por um compartimento celular chamado endossoma. O vírus então se funde com a membrana do endossomo e injeta seu material genético (marcado em azul) dentro da célula – as etapas necessárias para iniciar um ciclo de infecção e replicação viral.
A segunda parte do vídeo mostra muitos desses vírus dentro da célula. O vídeo cobre 4 minutos de atividade, com instantâneos tirados a cada 4 segundos.
As descobertas, publicadas em 1º de setembro no
PNAS , fornecem novos insights sobre a mecânica fundamental da infecção viral e podem apontar o caminho para novos métodos de intervenção antes do início do COVID-19.
O trabalho dos pesquisadores revela que os vírus não podem se fundir com a membrana e liberar seus genomas, a menos que sejam banhados em um ambiente levemente ácido. Experimentos indicaram que o pH deve cair entre 6,2 e 6,8, quase neutro e no mesmo nível de fluidos corporais, como saliva e urina. Os endossomos têm tanta acidez, e as medições da equipe confirmaram que essa também é a faixa de pH dentro de um nariz humano típico, onde a infecção por SARS-CoV-2 geralmente começa.
Crédito:Harvard Medical School "Curiosamente, medir o pH da cavidade narina raramente foi feito antes", observou o co-autor sênior Tomas Kirchhausen, professor de biologia celular no Instituto Blavatnik da Harvard Medical School e professor de pediatria do HMS no Boston Children's Hospital.
O ambiente ácido permite que enzimas no endossoma ou na superfície da célula – incluindo TMPRSS2, um facilitador chave da infecção por SARS-CoV-2 – cortem a proteína spike e facilitem a fusão da membrana, descobriu a equipe.
O trabalho foi conduzido pelos laboratórios de Kirchhausen; o ex-professor do HMS Sean Whelan, agora na Washington University em St. Louis; e Giuseppe Balistreri na Universidade de Helsinque. Alex Kreutzberger, instrutor HMS em pediatria no laboratório Kirchhausen, é o primeiro autor do artigo.
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