La rápida propagación de COVID-19 puede deberse en parte a cambios en la estructura del virus SARS-CoV-2 provocados por una mutación temprana en su genoma, según sugiere un análisis detallado realizado por investigadores de RIKEN. El hallazgo, publicado en Biophysical Journal, podría ayudar a informar el desarrollo de vacunas y medicamentos antivirales de próxima generación.
Alpha, Delta, Ómicron y otras variantes de interés han sido noticia durante la pandemia de COVID-19. Pero la mutación más significativa puede haber ocurrido en los primeros días de la pandemia y podría haber permitido que el virus se propagara tan rápidamente.
«Un cambio único y local en una interacción dentro de la molécula causada por una sola mutación podría afectar la estructura global de la proteína espiga [de COVID-19]«
Yuji Sugita, del Centro RIKEN para Ciencias Computacionales (R-CCS) e Hisham Dokainish, que estaba en R-CCS en el momento del estudio, investigaron el efecto de las mutaciones en la estructura viral. Lo hicieron simulando las posiciones atómicas de las moléculas que se encuentran en diferentes formas de la importante proteína espiga del virus, una herramienta que usan los coronavirus para unirse y entrar en las células humanas.
Descubrieron que la sustitución de un solo aminoácido alteraba la forma de esta proteína, lo que ayudaba al SARS-CoV-2 a adaptarse a los huéspedes humanos y causaba COVID-19. Este hallazgo demuestra cómo incluso las mutaciones más pequeñas, en este caso, el intercambio de un solo aminoácido, pueden afectar en gran medida la dinámica de las proteínas.
Simulaciones de estructura y estabilidad de la proteína
Para comprender por qué la mutación resultó tan ventajosa para el virus, la pareja realizó simulaciones detalladas de la estructura y estabilidad de la proteína. Su análisis, realizado con la supercomputadora RIKEN Fugaku, una de las más rápidas del mundo, reveló cómo la mutación (conocida como D614G) rompe un enlace iónico con una segunda subunidad de la proteína Spike. También cambia la forma de una estructura de bucle cercana, lo que altera la orientación de toda la proteína, bloqueándola en una forma que facilita la entrada del virus en las células.
«Un cambio único y local en una interacción dentro de la molécula causada por una sola mutación podría afectar la estructura global de la proteína espiga«, explica Sugita, quien también está afiliado al Centro RIKEN para la Investigación de Dinámica de Biosistemas. El mutante resultante demostró ser mejor en la replicación y transmisión entre huéspedes humanos, y el linaje D614G superó rápidamente a sus linajes ancestrales y se extendió por todo el mundo. Sigue siendo un elemento fijo de cada variante dominante que ha seguido.
Mayores oportunidades para encontrar medicamentos efectivos
El equipo de Sugita ahora está realizando investigaciones similares de mutaciones virales adaptativas que surgieron más tarde en el curso de la pandemia, incluidas las encontradas en la variante Ómicron.
«La información obtenida de nuestras simulaciones de dinámica molecular debería ayudar a aumentar las oportunidades para que encontremos medicamentos efectivos y otras terapias«, asegura Sugita.
Fuente: Biophysical Journal.
