El receptor NRP-1 potencia la infectividad del SARS-CoV-2

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Haber de imagen: Design_Cells / Shutterstock

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La pandemia de COVID-19 todavía se está propagando activamente en muchas partes del mundo, lo que ha provocado que se redoblen los esfuerzos para desarrollar antivirales y vacunas contra el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Un estudio reciente explora el papel de un segundo tipo de receptor de superficie celular, llamado neuropilina, en la entrada del virus en la célula huésped y su posterior replicación.

Furin Cleavage presenta péptido CendR

El SARS-CoV-2 pertenece a la misma familia que el SARS-CoV y el MERS-CoV, que causaron los primeros brotes de SARS y MERS. Es especialmente similar al SARS-CoV, ambos unidos por el mismo receptor de la célula huésped, la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2). Sin embargo, se propaga mucho más extensa y rápidamente. Mientras que el SARS-CoV se disemina principalmente a través del sistema respiratorio inferior, el otro se transmite a través del desprendimiento faríngeo activo en las secreciones de las vías respiratorias superiores.

Una de las razones más plausibles de la mayor transmisibilidad del SARS-CoV-2 es el sitio de escisión de la furina polibásica en la interfaz de las dos subunidades, S1 y S2, que componen la característica proteína de pico. Este sitio no se encuentra en el SARS-CoV, aunque ocurre en la proteína de pico de algunos otros patógenos, en particular, el Ébola, las cepas virulentas de la gripe aviar y el VIH-1.

Este nuevo sitio de escisión puede aumentar la capacidad del virus para causar enfermedad clínica al preparar el escenario para que el virus se fusione con la membrana celular, lo que le permite ingresar a la célula y establecer la infección.

También podría, además, producir posiblemente más sitios de unión a receptores en la proteína de pico. Cuando este sitio es escindido por furina, muestra una secuencia C-terminal conservada que contiene arginina (y ocasionalmente, lisina en su lugar) en la proteína de pico. Esta secuencia se ajusta a la regla del extremo C (CendR), lo que significa que puede acoplar y activar otro tipo de receptor de superficie celular, las neuropilinas 1 y 2.

La microscopía crioelectrónica confirma que la interfaz S1 / S2 está disponible para interactuar con el receptor.

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La unión de Spike-NRP1 potencia la entrada de células virales

Los investigadores probaron los pseudovirus que expresan la proteína SARS-CoV-2 S para determinar su capacidad para activar NRP1 y, por lo tanto, ingresar e infectar la célula huésped en ausencia de ACE2. La ventaja de un pseudovirus en esta situación es que permite probar la entrada viral de forma aislada de otras partes del ciclo de vida. Utilizaron células negativas para ACE2 y NRP1 que se transfectaron con plásmidos para permitirles expresar ACE2 con TMPRSS2, una serina proteasa transmembrana o NRP1.

Cuando solo se expresó ACE2, las células se volvieron más susceptibles a la infección. Cuando NRP1 se expresó solo, el nivel de infección fue muy bajo. Sin embargo, cuando ACE2, TMPRSS2 y NRP1 se expresaron juntos, la infección aumentó en gran medida, lo que demuestra que este último potencia la entrada e infección viral.

La inhibición de NRP1 reduce la entrada de virus

Luego desarrollaron anticuerpos monoclonales (mAb) para bloquear funcionalmente el dominio b1b2 de NRP1, que se une a los péptidos CendR. Descubrieron que uno de ellos podía bloquear la unión e internalización de nanopartículas de plata que llevaban el péptido CendR clásico que muestra la unión de NRP1.

Este anticuerpo se usó para tratar células portadoras de ACE2, TMPRSS2 y NRP1, y dio como resultado una disminución significativa de la infección. Esto no se observó con células que carecían de NRP1 pero que llevaban ACE2 y TMPRSS2. Además, cuando el pseudovirus se preincubó con el dominio b1b2 soluble recombinante de NRP1 solo, antes de permitir que infectara la célula anterior, hubo una caída marcada en el nivel de infección frente a los resultados anteriores.

Usando una forma mutante de SARS-CoV-2 que no podía sufrir escisión, encontraron que, a diferencia del virus de tipo salvaje, el virus mutante no producía niveles más altos de infección en las células portadoras de ACE2 / TMPRSS2 / NRP1 en comparación con aquellas que expresaban ACE2 o ACE2 / TMPRSS2. Esto respalda la necesidad de la escisión de la furina para producir un péptido CendR que pueda unirse al receptor NRP1. La preincubación con NRP1-mAb provocó que la infección de tipo salvaje cayera en un 40% pero no con el virus mutante.

NRP1 expresado en células infectadas

Los investigadores también demostraron que la secuencia del extremo C-terminal específica producida por la escisión de la proteína de pico en la unión S1 / S2 es captada por células que expresan NRP1 en un nivel alto y en el epitelio olfatorio de ratones, que tiene una alta expresión de NRP1. De hecho, en el último caso, el péptido también se detectó en las neuronas y vasos sanguíneos del cerebro de los ratones evaluados. Esto muestra que es un péptido CendR.

Luego pasaron a examinar los datos ya publicados sobre las proteínas que se encuentran en las células infectadas de dos fuentes. Uno son las células epiteliales bronquiales humanas (HBEC), mientras que el otro son las células recuperadas del líquido de lavado broncoalveolar (BALF) de pacientes con COVID-19 gravemente enfermos. Ambos mostraron un mayor nivel de NRP1. Las células infectadas en el BALF también mostraron un nivel más alto de transcripciones de ARN de NRP1 y NRP2 en comparación con las células no infectadas.

NRP1 expresado en neuronas olfativas

Al comparar los datos publicados sobre la expresión de ACE2 y NRP1 en el tejido pulmonar y olfatorio en humanos, encontraron que los niveles de ACE2 eran extremadamente bajos o casi indetectables. Aún así, tanto NRP1 como NRP2 se expresan en niveles elevados en todas las células de estos tejidos, y especialmente en las células endoteliales. NRP1 también se detectó en neuronas olfativas en desarrollo e inmaduras.

Dado que se ha encontrado anosmia en muchos pacientes con COVID-19, buscaron evidencia de infección por SARS-CoV-2 en el epitelio olfatorio y la encontraron en 5/6 casos. En las cinco, las células infectadas también expresaron NRP1 en un nivel alto, rastreable específicamente a neuronas olfativas de nuevo desarrollo.

Trascendencia

El estudio actual arroja nueva luz sobre uno de los hechos intrigantes sobre el SARS-CoV-2: los tejidos preferentemente infectados por el virus no son los que expresan ACE2 en niveles elevados. Esto indica que este depende de otros factores para lograr la entrada e infección celular como otros virus. Esta función parece ajustarse a NRP1, ya sea como factor potenciador o incluso como ruta de entrada independiente de ACE2 en presencia de títulos virales elevados.

Esta función de los NRP puede deberse a su expresión a altos niveles en las células epiteliales expuestas al exterior y a su capacidad para transportar las moléculas unidas a través de los límites vasculares, las membranas celulares y los tejidos.

Fuente

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