Mapeo lineal de epítopos de la proteína de pico SARS-CoV-2


los proteína de pico del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ha sido el objetivo principal de muchos esfuerzos de descubrimiento de fármacos y se utiliza de manera similar en cada una de las vacunas COVID-19 aprobadas para provocar la generación de anticuerpos anti-proteína de pico, otorgando así inmunidad.

El dominio de unión al receptor de la proteína pico del SARS-CoV-2, en particular, es el objetivo de la mayoría de las terapias y es el principal antígeno contra el cual el virus-huésped genera de forma innata anticuerpos neutralizantes. Sin embargo, también se ha demostrado que otras regiones de la proteína espiga y una estructura de subunidad proteica mayor a la que pertenece provocan la producción de anticuerpos específicos para ellas, algunos de los cuales neutralizan fuertemente la función vital del virus.

Se han planteado preocupaciones adicionales con respecto a fenómenos conocidos como potenciación dependiente de anticuerpos, en los que concentraciones bajas de anticuerpos no neutralizantes pueden, de hecho, ayudar al virus en la unión proporcionando una hidrofobicidad y una carga favorables que permiten una mejor penetración en la membrana celular.

De manera similar, se ha expresado la preocupación de que las vacunas podrían, en algunos casos, proporcionar un mecanismo similar para mejorar la virulencia, como se ha observado en algunas vacunas de virus inactivados tempranos en el pasado. Además de influir directamente en el movimiento de las partículas virales a través de las membranas celulares, dichos anticuerpos no neutralizantes también pueden bloquear el acceso a los anticuerpos neutralizantes a los sitios de unión o producirse a favor de mejores anticuerpos neutralizantes. Por lo tanto, sería beneficioso identificar los anticuerpos no neutralizantes que pueden competir con los anticuerpos neutralizantes por el espacio en la proteína de pico del SARS-CoV-2 diana.

En un artículo de investigación subido recientemente a Informes de celda por Li et al. (12 de marzoth, 2021) el panorama completo de epítopos lineales de proteína de pico de SARS-CoV-2 se mapea en base a muestras recolectadas de más de 1,000 pacientes, revelando dos regiones ricas en epítopos lineales y correlacionando la variedad de anticuerpos generados en un paciente con la gravedad de la enfermedad.

Estudio: paisaje de epítopos lineales de la proteína espiga del SARS-CoV-2 construida a partir de 1.051 pacientes con COVID-19.  Crédito de la imagen: NIAID

Identificación de epítopos lineales

El grupo sintetizó 211 péptidos que constan de 12 aminoácidos cada uno, que abarcan toda la longitud de la proteína de pico del SARS-CoV-2, y los implementó en una micromatriz de péptidos.

Se probaron los sueros de más de 1000 pacientes positivos para COVID-19 y 500 voluntarios sanos frente a la matriz, y se trazaron las intensidades de señal para describir la interacción entre los péptidos y cualquier anticuerpo adecuado presente en las muestras.

Se identificaron dieciséis péptidos de interés de entre estos 211, curiosamente sin que ninguno se originara en el dominio de unión al receptor de la proteína de pico, normalmente la región más diana.

La presencia de N-glicosilación no redujo la respuesta de estos epítopos, lo que indica que la in vitro las condiciones estudiadas no afectaron el resultado.

Se recolectaron todas las muestras de pacientes con COVID-19 15 días después del inicio de los síntomas, ya que se cree que esta es la etapa en la que la infección por SARS-CoV-2 se estabiliza. Estas muestras exhibieron un mayor número y variedad de epítopos de respuesta que el grupo de control y se categorizaron más en función de la gravedad de la enfermedad. Los individuos con infección severa por SARS-CoV-2 exhibieron un número y variedad de epítopos sensibles notablemente más significativos, y estas cifras se correlacionan fuertemente con el título de IgG específica de proteína de pico en suero, lo que demuestra que la presencia de epítopos derivados de proteína de pico contribuye a la aumento de la respuesta inmune específica de la proteína, como se esperaba. También se observaron tendencias en la población de epítopos en función de la edad, el sexo y otros parámetros clínicos como el recuento de linfocitos.

Al aumentar la sensibilidad del ensayo de péptidos, el grupo pudo identificar varios epítopos lineales en el dominio de unión al receptor de la proteína de pico y los anticuerpos que los atacan. Sin embargo, la utilización de estos anticuerpos contra la proteína de pico de longitud completa del SARS-CoV-2 reveló poca afinidad, que el grupo sugiere que se debe a la naturaleza altamente dependiente de la conformación de los epítopos del dominio de unión al receptor.

Anticuerpos dirigidos a epítopos lineales

Además, el grupo recolectó muestras de suero de pacientes durante varias semanas y rastreó los niveles de anticuerpos contra la proteína de pico y otros epítopos identificados específicamente. Curiosamente, se encontró que la proteína de pico IgG disminuyó comparativamente lentamente en el transcurso de 40 días en comparación con los anticuerpos contra epítopos lineales identificados aquí, que se eliminan casi por completo el día 30. Se observó una ligera relación entre estos valores. Los autores sugieren que la disminución de anticuerpos contra algunos epítopos puede contribuir posteriormente al cese de la producción de IgG específica de proteína de pico.

Los 14 epítopos lineales más significativos identificados en este estudio, la mayoría de los cuales se había demostrado que provocaban la producción de un anticuerpo específico, se probaron luego en un modelo murino. Los ratones se inmunizaron con una selección de péptidos para permitir que ocurriera la producción de anticuerpos, y luego se recogieron los sueros y se aplicaron a ensayos de neutralización de SARS-CoV-2. Algunos de los epítopos lineales fueron capaces de inducir solo una leve actividad de neutralización en el suero, mientras que el resto no provocó ninguna actividad, incluidos los epítopos lineales procedentes del dominio de unión al receptor de la proteína de pico, lo que demuestra el papel vital de la conformación en el reconocimiento de anticuerpos. La concentración de anticuerpos hacia estos epítopos es muy baja en el suero en comparación con los anticuerpos más influyentes que se dirigen al dominio de unión al receptor. Sin embargo, el enriquecimiento del suero de ratón con anticuerpos contra tres de los epítopos demostró una actividad de neutralización contra la proteína espiga del SARS-CoV-2 a concentraciones inhibidoras superiores a las observadas para los anticuerpos del dominio de unión al receptor en el suero de los pacientes.

Este trabajo podría ayudar a potenciar la actividad de las vacunas mediante la identificación de epítopos lineales dentro de la proteína pico del SARS-CoV-2 que provocan la producción de anticuerpos menos eficaces que los anticuerpos del dominio de unión al receptor más activo. Varios de los epítopos lineales identificados son altamente inmunogénicos, provocando la producción de anticuerpos contra ellos sin ser fuertemente neutralizantes hacia el SARS-CoV-2. La prevención de la producción de estos anticuerpos puede estimular la producción de anticuerpos más útiles en su lugar y evitar potencialmente los efectos de la potenciación dependiente de anticuerpos.

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