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Assim como um núcleo rígido é um componente de boa aptidão física para humanos, ajudando a estabilizar nossos corpos, as mutações que apertaram o núcleo da proteína spike SARS-CoV-2 em novas variantes podem ter aumentado a aptidão do vírus.
Uma nova pesquisa liderada pela Penn State revela que a região do tronco da proteína spike tornou-se progressivamente mais apertada ao longo do tempo, e a equipe acredita que isso provavelmente melhorou a capacidade do vírus de transmitir através de gotículas nasais e infectar células hospedeiras uma vez no corpo. A equipe disse que a região do tronco da proteína que surgiu nas variantes Omicron mais recentes é tão rígida quanto possível, o que pode significar que as vacinas mais recentes podem ser eficazes por mais tempo do que as que visam a variante original.
“Queríamos ver como a proteína spike se transformava estruturalmente à medida que evoluía da cepa original do vírus, passando pelas variantes alfa, delta e, mais recentemente, Omicron”, disse Ganesh Anand, professor associado de química e de bioquímica e molecular biologia, Penn State. “Descobrimos que a proteína spike era inicialmente mais flexível na região do caule, que é onde a proteína spike é agrupada, mas com o tempo, as mutações fizeram com que a proteína se tornasse progressivamente mais compacta e rígida, e achamos que agora é tão rígida quanto pode obter. Isso é importante porque significa que as vacinas que são desenvolvidas para atingir a variante atual com essas proteínas de pico rígidas provavelmente serão eficazes por muito mais tempo do que as vacinas anteriores contra a cepa de tipo selvagem mais flexível.”
Para estudar como a proteína spike mudou com cada uma das novas variantes, a equipe estudou o vírus in vitro (em um tubo de ensaio) usando uma técnica chamada espectrometria de massa de troca de amida hidrogênio/deutério.
Anand explicou que a proteína spike do SARS-CoV-2 é composta por três moléculas de cadeia chamadas monômeros que se unem para formar um trímero. A proteína spike é composta por duas subunidades, uma subunidade S1 e S2. A subunidade S1 contém um domínio de ligação ao receptor, enquanto a subunidade S2 contém a região da haste responsável por agrupar o trímero.
“É análogo a uma árvore, com o caule formando o tronco e o domínio de ligação ao receptor formando os galhos”, disse Anand.
Os resultados da equipe, publicados na revista eLife, revelou que a haste da proteína spike tornou-se mais rígida com a mutação D614G, que é comum a todas as variantes do SARS-CoV-2. A haste tornou-se progressivamente mais torcida com o surgimento de novas mutações em variantes subsequentes, e a variante Omicron BA.1 mostrou o maior aumento de magnitude na estabilização em relação às variantes anteriores.
Por que o vírus se beneficiaria de um núcleo mais rígido?
“Não estudamos o vírus em pacientes, então não podemos determinar se as mudanças que observamos na proteína spike afetaram diretamente as variantes mais recentes, como a capacidade do Omicron de transmitir mais prontamente; no entanto, podemos dizer que as mudanças provavelmente tornaram o vírus mais ajuste, o que pode se traduzir em melhor transmissão”, disse Anand. “Um núcleo mais apertado provavelmente poderia tornar o vírus mais estável em gotículas nasais e mais rápido na ligação e entrada nas células hospedeiras. Então, por exemplo, o que inicialmente levou cerca de 11 dias para desenvolver uma infecção após a exposição agora leva apenas cerca de quatro dias.”
Anand observou que uma das razões pelas quais as vacinas não foram capazes de neutralizar totalmente o vírus é porque foram geradas contra a proteína spike da variante original do tipo selvagem.
“O mais recente reforço bivalente – que visa variantes mais recentes – ajuda, mas as pessoas que nunca receberam esse reforço não estão recebendo essa proteção mais direcionada”, disse ele. “As vacinas futuras que se concentram especificamente no Omicron provavelmente serão eficazes por mais tempo”.
Finalmente, Anand disse que a proteína spike agora se tornou tão torcida que é improvável que mude estruturalmente ainda mais na região do caule.
“Há limites para o quanto pode apertar”, disse ele. “Acho que podemos ter algum otimismo cauteloso, pois não teremos variantes continuamente surgindo, pelo menos o aperto não será um mecanismo”.
Outros autores da Penn State no artigo incluem os estudantes de graduação em química Sean Braet, Theresa Buckley e Varun Venkatakrishnan. Kim-Marie Dam, pesquisadora de pós-doutorado, e Pamela Bjorkman, professora assistente de biologia e engenharia biológica, Caltech, também são autoras.
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