Pesquisadores liderados pelo Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Texas em Houston (UTHealth Houston) e pelo MD Anderson Cancer Center da Universidade do Texas determinaram como o vírus SARS-CoV-2 se sequestra rapidamente e causa danos às células pulmonares humanas. As descobertas podem levar a novos tratamentos para interromper ou retardar a progressão da doença.

A sua investigação, publicada na prestigiada revista Molecular Cell, detalha o processo nunca antes visto de como o vírus assume o controlo da maquinaria das células pulmonares, sequestra as suas funções e utiliza-as para se replicar, causando eventualmente danos extensos e morte celular.

Os investigadores sabiam, através de trabalhos anteriores, que o vírus utiliza uma maquinaria da célula humana, chamada retículo endoplasmático (RE), para fazer cópias de si mesmo. Em células saudáveis, o RE também produz proteínas e lipídios (gorduras) necessários à célula. No entanto, não ficou claro como o vírus ganha controle sobre o pronto-socorro – em essência, “sequestrando-o”.

A equipe, liderada por Pei-Yong Shi, PhD, professor e presidente do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular da McGovern Medical School da UTHealth Houston, e co-liderada por Juan Jose Buey-Ramos, PhD, professor de virologia no O Departamento de Doenças Infecciosas do MD Anderson usou imagens de ponta e outras técnicas para rastrear todo o ciclo de vida do vírus em tempo real dentro das células pulmonares.

Eles descobriram que o vírus induz a formação de estruturas especializadas da membrana do RE, chamadas esférulas. Essas esférulas tornam-se o centro e o epicentro da infecção viral, onde as proteínas virais são fabricadas e novas cópias do vírus são montadas.

“Usando microscopia avançada e microscopia óptica e eletrônica correlativa, descobrimos que o vírus reprograma a membrana do RE, forçando a célula a produzir essas esférulas únicas, que agem como minifábricas para facilitar a replicação viral eficiente”, disse Shi, o autor correspondente. “Foi incrível ver a notável eficiência e velocidade com que o vírus sequestra o pronto-socorro e o transforma em seu principal centro de replicação”.

As esférulas são formadas em torno de duas proteínas virais, chamadas nsp6 e nsp7. Estas proteínas são essenciais para a replicação viral e, quando inibidas em experiências anteriores, prejudicam gravemente a replicação viral.

Os pesquisadores também observaram que o excesso de esfingomielina, um tipo de lipídio, se acumula nas esférulas. Embora a equipe ainda não compreenda completamente o papel da esfingomielina, sabe-se que ela modula a curvatura e a fluidez da membrana e é essencial para a formação de muitas pequenas “vesículas de transporte” que brotam das esférulas. Essas vesículas transportam o RNA viral recém-montado para células próximas não infectadas, prontas para iniciar o processo novamente.

"A notável transformação que observamos do RE em esférulas não foi relatada para outros vírus. Esta usurpação e transformação sem precedentes do RE hospedeiro, juntamente com a presença de esfingomielina, poderiam ser potencialmente alvo de intervenção terapêutica", disse Shi.

Mais estudos são necessários para compreender o papel preciso das esférulas e da esfingomielina na replicação viral. No entanto, este trabalho fornece novos insights críticos sobre a patogênese viral e alvos potenciais para o desenvolvimento de novos medicamentos antivirais.