Un nuevo estudio desarrollado por investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) apunta que el genoma del virus SARS-CoV-2 codifica 29 proteínas, una de las cuales es un canal iónico E, que transporta protones e iones de calcio, y a su vez, induce a las células infectadas a lanzar una respuesta inflamatoria que daña los tejidos y contribuye a los síntomas de Covid-19.
Los químicos del MIT han descubierto la estructura del estado “abierto” que permite el paso de iones, y que, combinado con la estructura cerrada que analizaron en el 2020, podría suponer un gran avance para comprender que desencadena tanto la apertura como el cierre del canal.
El genoma del virus SARS-CoV-2 codifica 29 proteínas, una de las cuales es un canal iónico E, que transporta protones e iones de calcio, y a su vez, induce a las células infectadas a lanzar una respuesta inflamatoria
Según apunta Mei Hong, profesora de química del MIT y autora principal del estudio, el canal E es el objetivo de un fármaco antiviral, esto significa que si se puede evitar que el canal envíe calcio al citoplasma, entonces se tendrá una forma de reducir los efectos citotóxicos del virus. Junto con Hong, el estudio contó con Joao Medeiros-Silva, Aurelio Dregni, Pu Duan y Noah Somberg.
Sin embargo, Mei Hong es la única que cuenta con una amplia experiencia en el estudio de estructuras de proteínas que están incrustadas en las membranas celulares, por lo que cuando comenzó la pandemia de Covid-19, empezó a centrarse en el canal E del coronavirus.
Según apuntan los autores del estudio, cuando el SARS-CoV-2 infecta las células, el canal E se incrusta dentro de la membrana que rodea un orgánulo celular llamado compartimento intermedio ER-Golgi (ERGIC). Este cuenta con una alta concentración de protones e iones de calcio, que el propio canal E transporta fuera de ERGIC hacia el citoplasma celular. Una afluencia de protones y calcio que conduce a la formación de complejos multiprotéicos llamados inflasomas, que finalmente inducen a la inflamación.
Con el objetivo de estudiar proteínas integradas en membranas, Hong ha desarrollado técnicas basadas en espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) para relevar las estructuras a nivel atómico de esas proteínas. Ya en trabajos anteriores, su laboratorio utilizó estas técnicas para descubrir la estructura de una proteína de la influenza, conocida como canal de protones M2, al igual que la proteína E del coronavirus, que consta de un conjunto de varias proteínas helicoidales.
"En 2020, habíamos madurado todas las tecnologías de RMN para resolver la estructura de este tipo de haces de hélice alfa en la membrana, por lo que pudimos resolver la estructura E cerrada en aproximadamente seis meses", apuntó Hong.
Una vez establecida la estructura cerrada, los investigadores se centraron en determinar la estructura del estado abierto del canal. Con el objetivo de que el canal adoptara esta forma, los investigadores lo expusieron a un ambiente más ácido, junto con niveles más altos de iones de calcio. Descubriendo así, que la apertura se ensanchaba y se cubría de moléculas de agua que provocaban una mayor entrada de iones.
"En 2020, habíamos madurado todas las tecnologías de RMN para resolver la estructura de este tipo de haces de hélice alfa en la membrana, por lo que pudimos resolver la estructura E cerrada en aproximadamente seis meses"
Además, los autores del estudio descubrieron que, mientras el canal cerrado tiene una apertura muy estrecha en la parte superior y una apertura más amplia en la inferior, el estado abierto es lo contrario, es decir, más ancho en la parte superior y más estrecho en la parte inferior. La apertura inferior también contiene aminoácidos hidrófilos que ayudan a atraer iones a través de una estrecha “puerta hidrófoba”, lo que permite que los iones finalmente salgan al citoplasma.
Investigaciones anteriores han demostrado que cuando los virus SARS-CoV-2 mutan para que no produzcan el canal E, generan mucha menos inflamación y causan mucho menos daño a las células. Ahora, en colaboración con la Universidad de California, Hong está desarrollando moléculas que podrían unirse al canal E y evitar que los iones viajen a través de él, con la esperanza en mente de generar medicamentos antivirales que reduzcan la inflamación producida por este virus.