Richard Feynman declarou a famosa frase:“Tudo o que os seres vivos fazem pode ser entendido em termos de movimentos e oscilações dos átomos”. Esta semana, Nanotecnologia da Natureza apresenta um estudo que lança uma nova luz sobre a evolução do coronavírus e suas variantes preocupantes, analisando o comportamento dos átomos nas proteínas na interface entre o vírus e os humanos.



O artigo, intitulado "Estabilidade de força de molécula única da interface SARS-CoV-2-ACE2 em variantes preocupantes", é o resultado de um esforço colaborativo internacional entre pesquisadores de seis universidades em três países.

O estudo apresenta insights significativos sobre a estabilidade mecânica do coronavírus, um fator chave na sua evolução para uma pandemia global. A equipe de pesquisa empregou simulações computacionais avançadas e tecnologia de pinça magnética para explorar as propriedades biomecânicas das ligações bioquímicas no vírus. As suas descobertas revelam distinções críticas na estabilidade mecânica de várias estirpes de vírus, destacando como essas diferenças contribuem para a agressividade e propagação do vírus.

Como a Organização Mundial de Saúde relata quase 7 milhões de mortes em todo o mundo devido à COVID-19, com mais de 1 milhão só nos Estados Unidos, a compreensão destes mecanismos torna-se crucial para o desenvolvimento de intervenções e tratamentos eficazes. O grupo enfatiza que compreender os meandros moleculares desta pandemia é fundamental para moldar a nossa resposta a futuros surtos virais.

Aprofundando o estudo, a equipe da Auburn University, liderada pelo Prof. Rafael C. Bernardi, Professor Assistente de Biofísica, juntamente com o Dr. Utilizando nós NVIDIA HGX-A100 para computação GPU, seu trabalho foi essencial para desvendar aspectos complexos do comportamento do vírus.

O Prof. Bernardi, ganhador do NSF Career Award, colaborou estreitamente com o Prof. Gaub da LMU, Alemanha, e o Prof. Lipfert da Universidade de Utrecht, Holanda. A sua experiência colectiva abrangeu vários campos, culminando numa compreensão abrangente do factor de virulência do SARS-CoV-2. A sua investigação demonstra que a afinidade de ligação de equilíbrio e a estabilidade mecânica da interface vírus-humano nem sempre estão correlacionadas, uma descoberta crucial para a compreensão da dinâmica da propagação e evolução viral.

Além disso, o uso de pinças magnéticas pela equipe para estudar a estabilidade de força e a cinética de ligação da interface SARS-CoV-2:ACE2 em várias cepas de vírus fornece novas perspectivas na previsão de mutações e no ajuste de estratégias terapêuticas. A metodologia é única porque mede a força com que o vírus se liga ao receptor ACE2, um ponto de entrada chave nas células humanas, sob condições que imitam o trato respiratório humano.

O grupo descobriu que, embora todas as principais variantes da COVID-19 (como alfa, beta, gama, delta e omícron) se liguem mais fortemente às células humanas do que o vírus original, a variante alfa é particularmente estável na sua ligação. Isto pode explicar por que se espalhou tão rapidamente em populações sem imunidade prévia à COVID-19. Os resultados também sugerem que outras variantes, como a beta e a gama, evoluíram de uma forma que os ajuda a evitar algumas respostas imunitárias, o que pode dar-lhes uma vantagem em áreas onde as pessoas têm alguma imunidade, seja de infecções anteriores ou de vacinações.

Curiosamente, as variantes delta e omicron, que se tornaram dominantes em todo o mundo, apresentam características que as ajudam a escapar das defesas imunitárias e possivelmente a espalhar-se mais facilmente. No entanto, eles não se ligam necessariamente com mais força do que outras variantes. O professor Bernardi diz:“Esta pesquisa é importante porque nos ajuda a entender por que algumas variantes do COVID-19 se espalham mais rapidamente do que outras. Ao estudar o mecanismo de ligação do vírus, podemos prever quais variantes podem se tornar mais prevalentes e preparar melhores respostas a elas. "

Esta pesquisa enfatiza a importância da biomecânica na compreensão da patogênese viral e abre novos caminhos para a investigação científica sobre a evolução viral e o desenvolvimento terapêutico. É um testemunho da natureza colaborativa da investigação científica na abordagem de desafios significativos de saúde.

Mais informações: Magnus S. Bauer et al, Estabilidade de força de molécula única da interface SARS-CoV-2 – ACE2 em variantes preocupantes, Nanotecnologia da Natureza (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01536-7. www.nature.com/articles/s41565-023-01536-7
Informações do diário: Nanotecnologia da Natureza

Fornecido pela Auburn University