El coronavirus pangolín arroja luz sobre la trayectoria evolutiva de la variante del SARS-CoV-2 del Reino Unido


Investigadores de la División de Infección e Inmunidad, University College London, Reino Unido, han proporcionado información clave sobre las características de la variante B.1.1.7 (o Reino Unido) del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

El equipo informa que la variante B.1.1.7, identificada por primera vez en el Reino Unido en septiembre de 2020, parece tener varias mutaciones funcionales que ayudan en la entrada celular. Además, el virus parece tener cambios similares en la proteína de pico a la del pangolín. coronavirus – Estos cambios también permiten que el coronavirus del pangolín ingrese fácilmente a las células humanas, lo que sugiere vías futuras para que el SARS-CoV-2 evolucione para una entrada celular más eficiente.

Estudio: La caracterización de B.1.1.7 y el pico de coronavirus pangolín proporciona información sobre la trayectoria evolutiva del SARS-CoV-2.  Haber de imagen: Vickey Chauhan / Shutterstock

Una versión preimpresa del trabajo de investigación está disponible para leer en su totalidad en el bioRxiv*servidor.

Variantes de preocupación

El SARS-CoV-2 es el agente causante de la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) que ahora está circulando a nivel mundial. Los orígenes de este virus se desconocen actualmente, pero se presume que son de naturaleza zoonótica, probablemente originados por coronavirus relacionados con murciélagos o pangolines.

Actualmente, se han identificado tres variantes preocupantes y están bajo vigilancia: B.1.1.7 originaria del Reino Unido, B.1.351 de Sudáfrica y P.1 de Brasil. Todos estos linajes variantes están asociados con una serie de mutaciones convergentes que promueven una mayor transmisibilidad, evasión de anticuerpos y / o una entrada celular más eficiente.

La variante B.1.1.7 contiene mutaciones que permiten las tres ventajas mencionadas anteriormente y, como tal, es motivo de gran preocupación ya que continúa siendo más prevalente en numerosos países.

Los investigadores en este estudio buscaron investigar el papel de estas mutaciones, específicamente en qué se diferencian del virus ancestral Wuhan-Hu-1 y los virus del pangolín relacionados, que comparten un 97% de similitud en la proteína de pico responsable de mediar la entrada celular.

El estudio – parte 1

El SARS-CoV-2 se une a los receptores de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en la membrana celular de las células principalmente respiratorias y cardíacas.

Los investigadores primero compararon la eficiencia de la entrada celular de pseudovirus que contienen el pico B.1.1.7 con el pico de la cepa de referencia Wuhan-Hu-1 (ancestral). Observaron que en tres líneas celulares modelo, todas comúnmente explotadas por SARS-CoV-2 (HeLa ACE2, Calu-3 y HEK 293T), B.1.1.7 mostró una mayor entrada a todas estas que Wu-Hu-1, particularmente por lo tanto, en HEK 293T (aumento de ~ 10 veces frente a un aumento de ~ 3 veces en los dos restantes).

Las células HEK 293T tienen una expresión muy baja de ACE2, aproximadamente 500 veces menor que en las células HeLA ACE2 y Calu-3. Los investigadores concluyen de esto que, si bien el pico B.1.1.7 conserva el mismo modo de entrada que el pico ancestral, a través de la unión al receptor ACE2, también tiene mutaciones que permiten una infección mucho mayor en condiciones subóptimas.

El estudio – parte 2

En segundo lugar, los investigadores compararon la eficiencia de la entrada de células entre Wu-Hu-1, B.1.1.7 y un pico de Wu-Hu-1 modificado que lleva la mutación D614G. Esta mutación se encuentra de manera convergente en las tres variantes de interés y se cree que promueve la entrada de células (aunque esto también parece disminuir parcialmente la resistencia de los anticuerpos).

Observaron que los virus Wu-Hu-1 D614G vieron una mayor infección en las células HeLa ACE2 que Wu-Hu-1 y B.1.1.7, además que Wu-Hu-1 D614G exhibió la misma actividad que B.1.1.7 en HEK 293T células. A partir de esto, pudieron concluir que mutaciones adicionales pertenecientes a B.1.1.7 limitan la entrada celular del virus en algunos tipos de células, pero la mantienen en otros.

El virus B.1.1.7 también tiene varias mutaciones por deleción en el dominio N-terminal (NTD). Los investigadores replicaron estas mutaciones por deleción en el pico de Wu-Hu-1 y las restauraron en el pico de B.1.1.7. Los picos de Wu-Hu-1 con deleciones de NTD eran indistinguibles de su pico de origen. Sin embargo, el fenotipo de entrada B.1.1.7 fue erradicado en el pico restaurado. Esto implica que el NTD desempeña un papel actualmente desconocido en la actividad de las proteínas, lo que los autores dicen que justifica una investigación futura.

El estudio – parte 3

Con el presunto origen zoonótico del SARS-CoV-2, el equipo de investigación comparó las capacidades de entrada celular de los coronavirus de murciélago (RaTG13) y pangolín (GD – aislado de Guangdong) en células humanas. El pico de RaTG13 es aproximadamente un 97% similar al de SARS-CoV-2, y el dominio de unión al receptor (RBD) de Pangolin CoV GD es aproximadamente un 97% similar al de SARS-CoV-2.

El equipo observó una infección mínima por RaTG13, como se vio en estudios anteriores, debido a la escasa capacidad de unión. Sin embargo, Pangolin CoV mostró una alta afinidad por ACE2 humano, teniendo una infección de 50-100 veces mayor de HeLa ACE2 y HEK 293T que SARS-CoV-2. Pangolin CoV también exhibió niveles similares de evasión de anticuerpos a B.1.1.7, lo que sugiere mecanismos de evasión similares.

El efecto de los cambios de NTD del pico de SARS-CoV-2 / Pangolin CoV en la entrada del virus.  A. Representación de superficie de la proteína de pico que ilustra los intercambios de NTD entre Wu-Hu-1 y Pangolin CoV.  B. Entrada de PV que lleva las proteínas de pico indicadas en HeLa ACE2 y HEK 293T.  La infección se expresa en relación con Wu-Hu-1, los puntos de datos representan la media de experimentos independientes,

El efecto de los cambios de NTD del pico de SARS-CoV-2 / Pangolin CoV en la entrada del virus. A. Representación de superficie de la proteína de pico que ilustra los intercambios de NTD entre Wu-Hu-1 y Pangolin CoV. B. Entrada de PV con el indicado proteínas de pico en HeLa ACE2 y HEK 293T. La infección se expresa en relación con Wu-Hu-1, los puntos de datos representan la media de experimentos independientes, n = 10. C. La expresión celular y la incorporación de PV de las proteínas de punta indicadas se evaluaron mediante transferencia Western. En todos los gráficos, las barras de error indican el error estándar de la media, el análisis estadístico (ANOVA de una vía) realizado en GraphPad Prism.

El estudio – parte 4

Finalmente, se observaron intercambios genéticos de deleciones de NTD en los picos de Wu-Hu-1 y Pangolin CoV. Curiosamente, el DTN de Wu-Hu-1 / Pangolin CoV produjo los mismos resultados de infección que B.1.1.7 en los tres modelos celulares, mientras que el DTN de Pangolin CoV / Wu-Hu-1 fue indistinguible de Wu-Hu-1. Esto resaltó aún más la probabilidad de que actualmente las mutaciones de los defectos del tubo neural desempeñen un papel importante en la facilitación de la entrada e invasión celular.

Observaciones finales

Los autores destacan el papel que desempeña actualmente la región de las ETD del SARS-CoV-2. Comprender las mutaciones en esta región puede ser crucial para anticipar futuras adaptaciones de entrada de células o de evasión de anticuerpos.

*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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