Drogar la síntesis de ARN en el SARS-CoV-2 como nueva vía terapéutica


El inicio de la síntesis de ARN viral ha evolucionado para que tenga lugar mediante una amplia variedad de mecanismos, que se clasifican ampliamente entre independientes de cebadores o dependientes de cebadores. Sin embargo, se observa una variación considerable dentro de estas categorías, y los mecanismos específicos que dirigen la replicación y transcripción del ARN viral en coronavirus aún no se han aclarado por completo.

En un documento subido recientemente al bioRxiv* servidor de preimpresión, se investiga el papel de un dominio de proteína específico de coronavirus en la iniciación de la síntesis viral del SARS-CoV-2 y se han explorado posibles soluciones terapéuticas.

Estudio: síntesis de ARN cebado con proteínas en SARS-CoV y base estructural para la inhibición por AT-527.  Haber de imagen: vchal / Shutterstock

Inicio de la síntesis de ARN

El genoma del coronavirus es comparativamente enorme, siendo alrededor de tres veces más grande que la mayoría de los otros virus ARNsc importantes como el zika o el poliovirus y, por lo tanto, ha desarrollado una serie de nuevos dominios que siguen estando mal caracterizados. El genoma viral traduce 16 proteínas no estructurales involucradas en la replicación y el mantenimiento del genoma, tres de las cuales (nsp12, nsp7 y dos nsp8) se asocian para formar el complejo de replicación-transcripción (RTC).

Tras la entrada en la célula huésped, es el RTC el que inicia la síntesis viral. En los coronavirus, nsp12 parece estructuralmente similar a otras polimerasas de ARN del “pulgar pequeño”, denominadas por la adyacencia conformacional de subdominios en la proteína que se asemejan a una mano. El extremo N del coronavirus nsp12 contiene un dominio específico de nidovirus (el orden al que pertenecen los coronavirus) conocido como NiRAN, que parece ayudar en múltiples operaciones de síntesis de ARN, incluida la transferencia de bases de un solo nucleótido al RTC.

El grupo incubó los componentes del SARS-CoV-2 RTC, nsp12, nsp7 y nsp8, con UTP, y descubrió que para cebarse para la síntesis de ARN, el dominio NiRAN de nsp12 se marca primero con un monofosfato de uridina (UMPilación) , que luego se transfiere de manera específica y eficiente a nsp8. Se demostró que esta estrategia de iniciación de la replicación del virus está presente para la síntesis de cadenas negativas, donde el genoma actúa como una cadena complementaria a partir de la cual el ARNm es sintetizado por el RTC.

Sin embargo, los mutantes de NiRAN sin la capacidad de sufrir la UMPilación de nsp8 todavía pueden sintetizar ARN, lo que sugiere que existen mecanismos alternativos en los coronavirus. Se descubrió una ruta independiente de NiRAN menos activa, en la que la secuencia del cebador peptídico requerida se construye fuera del complejo RTC y luego migra hacia él para su posterior transcripción.

Terapia con análogos de nucleótidos

Los análogos de nucleótidos son una clase de fármacos antivirales que interfieren con la replicación del ARN introduciendo codones de terminación y otras secuencias de nucleótidos disruptivos en la cadena de ARN. En la mayoría de los virus, el RTC incorporaría los análogos de nucleótidos terapéuticos en la secuencia de ARN, provocando la terminación de la cadena.

Sin embargo, los coronavirus poseen una nueva maquinaria celular que les permite reparar pares de bases no coincidentes con una eficacia sorprendente, comprometiendo enormemente la eficacia de estas drogas. Como el dominio NiRAN también utiliza bases de nucleótidos dentro de su función regular, podría ser un objetivo alternativo útil para las terapias con análogos de nucleótidos.

Se probaron dos fármacos análogos de nucleótidos contra el SARS-CoV-2, el análogo de uracilo Sofosbuvir y su equivalente de guanosina AT-511. El primero está clínicamente aprobado para su uso contra la hepatitis C, aunque ha mostrado poca eficacia contra el SARS-CoV-2, mientras que análogos similares al último se han implicado como anticoronavirales de amplio espectro.

Se demostró que ambos fármacos se escindían mediante exonucleasas 3 ‘a 5’ reparadoras del ARN del SARS-CoV-2, lo que reduce su potencia. Sin embargo, cuando se une al sitio activo de NiRAN, AT-511 inhibe la UMPilación de nsp8, el mecanismo primario de iniciación de la síntesis de ARN en el SARS-CoV-2. Los estudios de microscopía crioelectrónica revelaron la forma en que AT-511 se une con el RTC, encontrando que el análogo de nucleótido se une simultáneamente al dominio NiRAN de nsp8 y al sitio activo de nucleótido de nsp12.

El grupo sugiere que la cola hidrófoba de AT-511 crea un obstáculo, lo que evita que las bases de nucleótidos entrantes se coloquen correctamente y, por lo tanto, terminen la cadena de nucleótidos. La potencia observada se explica por la naturaleza de doble focalización del análogo, que bloquea directamente los bolsillos de unión de NiRAN y RTC, que además es poco probable que desarrollen resistencias por mutación en el futuro debido al papel vital y conservado de estas proteínas en los coronavirus.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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