Um dos fatores essenciais que o vírus COVID-19 precisa para entrar em um hospedeiro é um receptor em uma célula humana – um local onde a proteína spike universalmente reconhecida pode se prender à superfície da célula, perfurá-la, expelir seu conteúdo infeccioso e se replicar.
Sem um receptor, não há replicação. Sem replicação, não há infecção.

Pesquisadores do Departamento de Química da Universidade de Princeton e do Departamento de Biologia Molecular usaram uma tecnologia de mapeamento celular chamada µMap, introduzida há apenas dois anos pelo MacMillan Lab, para descobrir oito pontos de entrada de interesse anteriormente desconhecidos para a proteína spike.

Quatro deles, descobriram os pesquisadores, são funcionalmente importantes para a entrada viral.

A pesquisa foi publicada no início deste mês no Journal of the American Chemical Society (JACS) . Poderia expandir o conjunto de ferramentas usadas para combater o vírus, principalmente à medida que ele sofre mutações e desenvolve maneiras de evitar vacinas.

O projeto colaborativo foi iniciado no auge da incerteza pandêmica há dois anos sob Alexander Ploss, um importante virologista e professor de biologia molecular, e David MacMillan, o distinto professor universitário James S. McDonnell e ganhador do Nobel de química.

Os cientistas sabem desde que o vírus SARS-CoV-1 apareceu em 2003 que seu principal receptor de entrada viral era uma enzima chamada enzima conversora de angiotensina 2, ou ACE2. Essa enzima foi confirmada em 2020 como o mesmo receptor do SARS-CoV-2, o vírus que causa o COVID-19.

Mas o projeto de Princeton começou com a suposição de que o ACE2 não era a única história.

"Sabíamos que existem certas moléculas hospedeiras das quais este vírus depende absolutamente para entrar nas células pulmonares para causar a infecção, e uma dessas moléculas é chamada ACE2", disse Ploss. "Então basicamente dissemos, ok, vamos ver se há mais por aí. Procuramos ligantes imediatos.

"Mas, como você pode imaginar, o processo de entrada é complexo. O vírus se liga a algo e ainda precisa passar pela membrana celular para entrar na célula e, ao longo desse caminho, pode interagir com outros fatores do hospedeiro. Não quero dizer que tudo é ditado pela entrada do vírus.obviamente, existem vários processos igualmente essenciais dentro da célula após a entrada do vírus que podem influenciar a gravidade da doença.

"Mas é obviamente o primeiro passo importante. Se o vírus não conseguir entrar, o jogo acabou."

Steve Knutson, coautor do artigo e pesquisador de pós-doutorado no MacMillan Lab, acrescentou:“Embora a descoberta do ACE2 como o principal receptor tenha sido um grande marco, certamente não conta toda a história da patologia COVID. A biologia pode ser inerentemente promíscua, e adivinhamos corretamente que a proteína spike SARS-CoV-2 interage com várias proteínas da célula hospedeira para entrada”.

Ele acrescentou que investigações como esta são uma pesquisa "perfeita" para a tecnologia µMap.

O pico como antena µMap

Micromap (µMap) é uma tecnologia de rotulagem de proximidade que identifica proteínas e enzimas "vizinhas" na superfície de uma célula. Ele usa um fotocatalisador – uma molécula que, quando ativada pela luz, estimula uma reação química – para sinalizar essas relações espaciais gerando um marcador que marca os vizinhos moleculares.

Neste trabalho, os pesquisadores usaram a própria proteína spike como marcador ou "antena" para marcar todos os locais do receptor nas proximidades de ACE2.

“Alex tinha esse grande instinto de que existem outras coisas além do ACE2 que podem permitir que você pense em infecciosidade”, disse MacMillan. "Então, o que fizemos foi colocar esse fotocatalisador - e nós os chamamos de antenas - na proteína spike, para que sempre que ela se ligue a coisas na célula perto de ACE2, essa pequena antena absorva a energia fotônica, a luz.

"Mas não pode dar essa energia a longas distâncias. Só pode dar para o que está por perto. A molécula que flutua livremente tem que basicamente encontrá-la dentro de dois nanômetros", acrescentou MacMillan. "Então, sabemos o que está ao lado dele. Sabemos o que está interagindo com ele."

Depois que a tecnologia identificou oito novos receptores que interagiram com a proteína spike, os cientistas os caracterizaram usando uma pseudopartícula de vírus. (Uma pseudopartícula imita a entrada viral, mas não carrega o material genético para espalhar o vírus.) Eles então isolaram quatro fatores de entrada dignos de investigação adicional.

"O sistema de pseudopartículas nos permite desacoplar a captação viral e estudar o processo de entrada de tudo a jusante do ciclo infeccioso", disse Ploss. "Se você está procurando o impacto de certos fatores do hospedeiro na entrada, você quer ver que pode estudá-lo independentemente da replicação. Então aqui, estamos basicamente introduzindo um gene repórter na célula e podemos quantificar a eficiência da entrada ocorreu."

MacMillan disse que é necessário mais trabalho para determinar a função dos receptores, mas os pesquisadores se perguntam se eles podem trazer uma pista para a gravidade da doença.

“Não podemos dizer que todos os oito fatores estão relacionados à entrada do SARS-CoV-2”, disse Saori Suzuki, pesquisadora associada do Ploss Lab. "Quatro dos oito fatores foram excelentes na avaliação virológica. Precisamos avaliar mais e avaliar com mais precisão.

"Na próxima etapa, precisamos avaliar como esses fatores suportam o ACE2 para entrada de vírus e se as variantes virais emergentes utilizam o mesmo conjunto de fatores". + Explorar mais

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