¿Podría GRP78 ser un objetivo terapéutico contra COVID-19?


A medida que la pandemia de la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) continúa cobrando un precio enorme en la salud pública y la economía en muchas partes del mundo, la búsqueda de nuevos tratamientos efectivos y seguros sigue siendo urgente.

Un nuevo estudio realizado por un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California, EE. UU., Informa sobre un objetivo terapéutico potencialmente importante en forma de una molécula llamada GRP78 que promueve la entrada y la producción de proteínas por parte de muchos virus. El artículo del equipo se ha publicado en la Revista de química biológica.

El lanzamiento de las vacunas ofrece alguna esperanza de que la propagación viral se pueda contener en unos pocos años, aunque esta esperanza se ve amenazada por la aparición de nuevas variantes preocupantes (COV) parcialmente resistentes, como las variantes sudafricana, brasileña o india. La identificación exitosa de enfoques de tratamiento podría ayudar a lidiar con estas variantes resistentes o tratar a aquellos que no pueden recibir la vacuna por diversas razones.

Estudio: La chaperona GRP78 es un factor auxiliar del huésped para el anticuerpo que agota el SARS-CoV-2 y GRP78 bloquea la entrada e infección viral.  Haber de imagen: Dana. S / Shutterstock

Entrada SARS-CoV-2

El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) media la unión de la célula huésped a través de la espiga antígeno, a través del receptor de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en la célula huésped.

Después de la participación del receptor, el proteína de pico provoca la fusión de la membrana de la célula huésped-virus para facilitar la entrada del virus, y la fusión adicional de las células adyacentes para formar un sincitio.

Además de la molécula ACE2, otros factores del huésped actúan como cofactores para establecer una infección productiva. Uno de esos sitios es GRP78 (proteína regulada por glucosa de 78 kilo-Dalton) que parece interactuar con el dominio de unión al receptor viral (RBD).

Esto puede indicar que es un receptor alternativo para la entrada de virus. El modelado computacional mostró que este receptor promueve el reconocimiento mediado por GRP78 por el VOC del Reino Unido, B.1.1.7, y la variante sudafricana, B.1.351.

GRP78

Esta proteína es una proteína de choque térmico que se encuentra abundantemente dentro del retículo endoplásmico (RE). GRP78 es un acompañante importante de ER, que permite la síntesis y maduración adecuadas de proteínas virales. Por ejemplo, asegura un correcto plegamiento de proteínas, que es esencial para la función de las proteínas. Regula el despliegue de proteínas requerido para las respuestas celulares a las tensiones dirigidas al ER.

Esta proteína se expresa en las células de las vías respiratorias y en muchos otros tejidos y se sobreexpresa en la infección por SARS-CoV-2. Durante las infecciones virales, como ocurre con el Zika, el Ébola y ahora el SARS-CoV-2, migra a la superficie de la célula (superficie celular GRP78, csGRP) y promueve la entrada viral.

Una vez más, GRP78 promueve el tráfico de ACE2 a la superficie celular (csACE2) y mejora la unión con el pico viral.

Y finalmente, las condiciones de estrés del ER inducidas por virus aumentan la expresión de GRP78 en la superficie, mejorando aún más la entrada viral. Por lo tanto, la infección viral establece un ciclo de retroalimentación positiva y secuestra esta chaperona molecular para actuar como un correceptor de múltiples moléculas de señalización y también para la entrada viral.

Múltiples funciones de GRP78 en la infección por SARS-CoV-2

El estudio actual proporcionó pruebas experimentales para respaldar las predicciones de modelos computacionales anteriores, que en la infección por SARS-CoV-2, el pico viral RBD forma complejos con GRP78 y ACE2. Esto depende de la presencia del dominio de unión de picos (SBD) de GRP78, como se muestra en un estudio de modelado anterior.

GRP78 también se une directamente a ACE2, a través del dominio de unión SBD y ATP. Por tanto, el GRP78 estabiliza la unión de la espiga-ACE2 además de actuar como correceptor. Esto mejora la entrada viral eficiente.

Interacciones de GRP78 con la proteína de pico de SARS-CoV-2 y ACE2 por inmunofluorescencia confocal y ensayo de ligadura de proximidad.  (A) Imágenes de inmunofluorescencia confocal (IF) de células VeroE6-ACE2 que expresan HA-Spike sondeadas con anticuerpos anti-HA (rojo) y anti-GRP78 (verde).  La fila superior e inferior representan células permeabilizadas (Perm) y no permeabilizadas (no Perm) respectivamente.  Las áreas encuadradas se agrandan a la derecha.  Las flechas indican tinción conjunta.  (Barras de escala, 20 μm).  (B) Diagrama esquemático del ensayo de ligadura de proximidad (PLA).  (C) Las células VeroE6-ACE2 transfectadas con el vector que expresa HA-Spike o el vector vacío (pcDNA3) como se indica se sometieron a PLA usando anticuerpos contra HA y GRP78.  DAPI (azul) representa la tinción de núcleos.  El amarillo indica colocalización.  (Barras de escala, 10 μm).  (D) Similar a A excepto por la tinción IF para ACE2 (rojo) y GRP78 (verde).  (Barras de escala, fila superior de 20 μm, fila inferior de 5 μm).  (E) Similar a C, excepto que las células VeroE6-ACE2 se sometieron a PLA usando anticuerpos anti-ACE2 y anti-GRP78.  (Barras de escala, 10 μm).  (F) Grupos de control negativo de PLA.  Fila superior: isotipo anti-GRP78 + IgG de conejo (GRP78 / IgG);  fila central: isotipo anti-ACE2 + IgG de ratón (ACE2 / IgG) y fila inferior: IgG de ratón + IgG de conejo (IgG / IgG) en células VeroE6-ACE2 permeabilizadas.  (Barra de escala 40 μm).

Interacciones de GRP78 con la proteína de pico de SARS-CoV-2 y ACE2 por inmunofluorescencia confocal y ensayo de ligadura de proximidad. (A) Imágenes de inmunofluorescencia confocal (IF) de células VeroE6-ACE2 que expresan HA-Spike sondeadas con anticuerpos anti-HA (rojo) y anti-GRP78 (verde). La fila superior e inferior representan células permeabilizadas (Perm) y no permeabilizadas (no Perm) respectivamente. Las áreas encuadradas se agrandan a la derecha. Las flechas indican tinción conjunta. (Barras de escala, 20 μm). (B) Diagrama esquemático del ensayo de ligadura de proximidad (PLA). (C) Las células VeroE6-ACE2 transfectadas con el vector que expresa HA-Spike o el vector vacío (pcDNA3) como se indica se sometieron a PLA usando anticuerpos contra HA y GRP78. DAPI (azul) representa la tinción de núcleos. El amarillo indica colocalización. (Barras de escala, 10 μm). (D) Similar a A excepto por la tinción IF para ACE2 (rojo) y GRP78 (verde). (Barras de escala, fila superior de 20 μm, fila inferior de 5 μm). (E) Similar a C, excepto que las células VeroE6-ACE2 se sometieron a PLA usando anticuerpos anti-ACE2 y anti-GRP78. (Barras de escala, 10 μm). (F) Grupos de control negativo de PLA. Fila superior: isotipo anti-GRP78 + IgG de conejo (GRP78 / IgG); fila central: isotipo anti-ACE2 + IgG de ratón (ACE2 / IgG) y fila inferior: IgG de ratón + IgG de conejo (IgG / IgG) en células VeroE6-ACE2 permeabilizadas. (Barra de escala 40 μm).

El hallazgo de que GRP78 se encuentra cerca de ACE2 tanto en la región perinuclear donde se encuentra típicamente el RE como en la superficie celular, confirma su papel como correceptor tanto para la proteína de pico viral como para la ACE2 humana.

Cuando la expresión de GRP78 se bloqueó mediante la desactivación del gen correspondiente, los niveles de csACE2 y csGRP78 fueron notablemente más bajos. Las células también mostraron evidencia de desarrollo de proteínas. Sin embargo, en condiciones de estrés del RE, las células normales mostraron niveles más altos de GRP78 y csGRP78, pero ningún aumento en los niveles de ACE2.

Los investigadores también encontraron que un anticuerpo monoclonal dirigido a GRP78 (MAb159 humanizado, hMAb159) podría usarse en células epiteliales pulmonares, para agotar GRP78 y csACE2 de la superficie celular. Además, el número de células con csACE2 también disminuyó.

Las células pretratadas con hMAb159 mostraron reducciones específicas y significativas en la entrada de pseudovirus que expresan espigas de SARS-CoV-2.

Además, las células incubadas con hMAb159 antes de introducir el virus SARS-CoV-2 vivo desarrollaron muchas menos placas en comparación con las células preincubadas con anticuerpo de inmunoglobulina humana G1 (IgG1), como se esperaría si redujera la expresión de csACE2.

¿Cuáles son las implicaciones?

Nuestro trabajo proporciona la primera evidencia experimental de que GRP78 es un socio vinculante directo de SARS-2-S. ” Estos hallazgos validan los hallazgos de modelos computacionales anteriores, lo que indica que GRP78 no solo es un promotor de la unión de SARS-CoV-2-spike-ACE2, sino que también facilita la expresión de csACE2.

Esta molécula es, por lo tanto, un cofactor para la entrada del SARS-CoV-2 y un objetivo potencial para el tratamiento con COVID-19.

Se ha probado la seguridad del anticuerpo GRP78 específico hMAb159 en modelos preclínicos y está a punto de desarrollarse como fármaco. Podría usarse no solo por sí solo sino en combinación con otras terapias para combatir esta enfermedad.

Además, su sobreexpresión en células estresadas puede, en parte, al menos, ser la base de la mayor gravedad de COVID-19 en pacientes con enfermedades crónicas. Mientras que las células normales requieren GRP78 para su función, las células infectadas suelen tener cantidades más altas.

En esta situación, el uso de hMAb159 y otros fármacos que bloquean la actividad de chaperones ER como GRP78, que son necesarios para la síntesis de proteínas virales, podrían formar múltiples enfoques efectivos para la inhibición del SARS-CoV-2. Y no solo este virus, sino también las nuevas cepas que puedan surgir, podrían ser el objetivo.

Por lo tanto, en lugar de apuntar a virus individuales que son propensos a mutaciones, apuntar a sus acompañantes críticos del hospedador auxiliar, como GRP78, podría tener un efecto antivírico de amplio espectro más allá del SARS-CoV-2 con amplias implicaciones clínicas.. “

.



Source link