Analizarán al zinc de una proteína clave en la infección por el nuevo coronavirus

Con los resultados de este proyecto se podría diseñar un ensayo in vitro que permita evaluar el potencial de moléculas para inhibir la infección.

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, el primer brote de la enfermedad covid-19 fue notificado en Wuhan (China) el 31 de diciembre de 2019. Desde entonces científicos de todo el mundo han tratado de entender diversos aspectos acerca del origen del nuevo coronavirus y de cómo logra infectar a los humanos, información vital para desarrollar y evaluar pruebas de diagnóstico, vacunas y tratamientos.

En lo que se refiere al proceso de infección, uno de los pasos clave es la interacción de dos proteínas: la spike o S del nuevo coronavirus (ubicada en su superficie) y la ACE2 (enzima convertidora de angiotensina 2) del humano. Esta última se encuentra en la parte externa de las células y es el receptor utilizado por el virus para entrar a la célula.

La ACE2 es necesaria en el proceso de regulación de la presión sanguínea, y se expresa en los pulmones, el corazón, los riñones y los intestinos, aunque cabe destacar que puede estar en mayor cantidad en personas con hipertensión arterial y en fumadores, lo cual podría ser un factor de riesgo para contraer la infección, explicó Liliana Quintanar, del Departamento de Química del Cinvestav.

Agregó que para su funcionamiento la proteína ACE2 requiere de zinc y a partir del análisis de la estructura de la proteína cristalizada, se ha observado que está unida a ese metal por tres aminoácidos y una molécula de agua.

Pero, la estructura reportada en el artículo de este año “Cryo-EM Structure of the SARS Coronavirus Spike Glycoprotein in Complex With Its Host Cell Receptor ACE2”, publicado en la revista Science, sugiere que el sitio de unión a zinc cambia cuando la ACE2 interactúa con la proteína S del virus.

Por lo que en el proyecto “El sitio de zinc de la ACE2 como reportero de la interacción con la proteína spike del virus SARS-CoV-2”, se propone estudiar por absorción de rayos X el sitio de zinc en la ACE2 para observar sus cambios una vez que se ha unido a la proteína viral S, en específico al segmento RBD (las siglas en inglés de Receptor Binding Domain).

Además de Liliana Quintanar, los investigadores Nils Schuth del Departamento de Química y Édgar Morales del Departamento de Bioquímica del Cinvestav, participarán en el que es uno de los proyectos aceptados en la “Convocatoria para acceso a tiempo de luz Sincrotrón para combatir el covid-19”, emitida por el gobierno del estado de Hidalgo en colaboración con el Instituto Paul Scherrer, ubicado en Suiza.

Los experimentos de esta investigación consistirán en enviar al Sincrotrón Suizo (Swiss Light Source) dos muestras de proteínas purificadas, una en la que la ACE2 esté sola y otra en la cual se haya unido al segmento RBD de la proteína viral.

Posteriormente, los científicos que trabajan de manera permanente en el Sincrotrón, guiados por el protocolo diseñado por los investigadores del Cinvestav, realizarán los experimentos. En éstos se hará incidir un haz de luz en las muestras para obtener espectros (señales de absorción de rayos X), que brindan información de la estructura del sitio de zinc en la proteína ACE2 y del ambiente químico a su alrededor.

Una vez que sean analizados los datos y de haber diferencias entre ambos espectros, el siguiente paso sería hacer ensayos in vitro a fin de evaluar el potencial de moléculas desarrolladas en otros grupos de investigación, para inhibir la interacción de la proteína ACE2 y el segmento RBD de la proteína S.

Un experimento así se podría llevar a cabo sin ningún riesgo asociado a trabajar directamente con el nuevo coronavirus, ya que se colocarían en un tubo de ensayo las proteínas ACE2 y S, además de la molécula que podría bloquear su interacción. Después, se usaría espectroscopia de absorción de rayos X, nuevamente en el Sincrotrón Suizo, para evaluar si se logra evitar la interacción entre la proteína viral y el receptor ACE2 (y por ende, los cambios en el sitio de zinc), lo que equivaldría a impedir la infección.

Aunque por el momento el proyecto no está enfocado en la generación de fármacos contra la enfermedad covid-19, es una manera de contribuir desde la investigación básica y lo que se conoce de los sitios de unión a metales en el organismo. Otra de las aportaciones de este estudio es que repercute en la formación de recursos humanos, tanto en el uso de luz sincrotrón como en la interpretación de los datos obtenidos, finalizó Liliana Quintanar.

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