Martes, 20 Octubre 2020 17:32

Nuevos análisis computaciones determinan la flexibilidad de la proteína de la espícula (Spike) del SARS-CoV2

Distintas conformaciones que adopta la espícula del SARS-CoV-2. Los colores corresponden a distintos niveles de tensión (stress) estructural, desde zonas muy estables (en azul) hasta muy inestables (en rojo), pasando por zonas de tensión intermedia (en verde) Distintas conformaciones que adopta la espícula del SARS-CoV-2. Los colores corresponden a distintos niveles de tensión (stress) estructural, desde zonas muy estables (en azul) hasta muy inestables (en rojo), pasando por zonas de tensión intermedia (en verde) Unidad de Biocomputación, CNB-CSIC

Los investigadores han cuantificado la flexibilidad de la espícula, e identificado las bisagras moleculares sobre la que se producen estos cambios conformacionales.

El virus SARS-CoV2 posee varias características especiales que lo hacen mas infeccioso que otros beta coronavirus. Entre estas diferencias destaca una mayor flexibilidad de la proteína S (o Spike), que actúa como la llave de entrada del virus a las células a las que infecta. De esta forma, y gracias a su flexibilidad, el virus interacciona con más facilidad con el receptor celular, facilitando su entrada en la célula. En este contexto, el estudio de la estructura y flexibilidad de la Spike, son objetivos fundamentales para un conocimiento detallado y cuantitativo de los procesos de reconocimiento celular. Ahora bien, si ya es complejo analizar la estructura tridimensional de una macromolécula, aún más lo es estudiar su dinámica y flexibilidad estructural. La mayoría de métodos actuales de análisis de imagen no pueden analizar correctamente la flexibilidad estructural, lo que se traduce en resultados inestables y difíciles de interpretar.

Ahora, un estudio internacional liderado por investigadores de la Unidad de Biocomputación del Centro Nacional de Biotecnología (Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CNB-CSIC) publican nuevos datos de la flexibilidad estructural de la Spike en la revista de la Unión internacional de Cristalógrafos (International Union of Crystallography Journal). El trabajo, realizado por varios grupos de investigación del CNB y el Centro de Química Física Rocasolano (IFQR-CSIC) en colaboración con la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Yale y la Universidad de Texas en Estados Unidos desarrolla nuevos métodos computacionales mediante el estudio de cientos de miles de imágenes de crio-microscopía electrónica, y definen por primera vez los movimientos globales de la Spike, sin ambigüedades y de forma cuantitativa, proponiendo la localización de algunas de las bisagras moleculares sobre las que se realizan estos movimientos.

José María Carazo, investigador del Centro Nacional de Biotecnología y uno de los responsables del trabajo, destaca que “mediante los nuevos desarrollos propuestos en análisis de imagen hemos podido comenzar a entender la flexibilidad de la espícula infectiva del virus, detectando algunas de las bisagras moleculares que facilitan su entrada en la célula. Para lograrlo hemos estudiado cientos de miles de imágenes de microscopía electrónica en condiciones criogénicas, unido grupos de trabajo en España y Estados Unidos, utilizado recursos computaciones en diferentes instituciones, logrando resultados impensables sólo hace unos años y en un tiempo record”  remarca Carazo. “De esta forma, hemos podido identificar el movimiento que sigue la proteína S para fusionarse con las membranas celulares”.

Roberto Melero, primer autor del trabajo, junto con Carlos Oscar Sanchez Serrano, señala, “este trabajo prueba la existencia de una flexibilidad continua y característica en la proteína S del SARS-CoV2 que no habíamos sido capaces de detectar previamente, y que podría ser útil en el diseño de nuevas terapias dirigidas a bloquear la entrada del virus en la célula”.

 

En la obtención de estos resultados han colaborado el Centro Nacional de Biotecnología y Centro de Química Física Rocasolano pertenecientes ambos al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CNB-CSIC y IFQR-CSIC) en colaboración con la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Yale y la Universidad de Texas en Estados Unidos, y han contado con el apoyo del Instituto de Física de Cantabria, del Centro de Supercomputación de Barcelona así como de la Infraestructura Europea de Biología Estructural “Instruct-ERIC”.

 

Más información:

Nota de prensa del CSIC Comunicación

Artículo científico

Continuous flexibility analysis of SARS-CoV-2 spike prefusion structures. R Melero, COS Sorzano, B Foster, JL Vilas, M Martínez, R Marabini, E Ramírez-Aportela, R Sánchez-García, D Herreros, L del Caño, P Losana, YC Fonseca-Reyna, P Conesa, D Wrapp, P Chacón, JS McLellan, HD Tagareb, JM Carazo. IUCrJ Volume 7| Part 6| November 2020 DOI: https://doi.org/10.1107/S2052252520012725

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