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Una vacuna de la subunidad SARS-CoV-2 puede ofrecer una protección más amplia contra virus

Dentro de un año del comienzo del pandémico COVID-19, los científicos han descubierto que es lejos más complejo que preveído. Con sobre 31 millones de casos y casi millón de fatalidades, el logro de la inmunidad de la manada todavía está lejos. Mientras tanto, los centenares de equipos de investigación están trabajando para encontrar una vacuna tan rápido come sea posible, centrado principalmente en la proteína viral del pico usando muchas diversas estrategias.

Un nuevo estudio de los investigadores en los Biopharmaceuticals del trébol y el instituto de Tsinghua de la investigación biomédica multidisciplinaria, la universidad de Tsinghua y publicado en el bioRxiv* del servidor de la prueba preliminar denuncia en septiembre de 2020 sobre la estructura de esta proteína, según lo revelado por la microscopia del cryo-electrón (cryoEM).

Consideraciones vaccíneas

Para que cualquier vacuna sea acertada, cuatro consideraciones deben ser cumplidas. A saber, debe ser segura, de manera efectiva, escalable, y debe ser convertida rápidamente. Las vacunas de la subunidad de la proteína resuelven los primeros tres, según lo demostrado por el papillomavirus humano (HPV) Gardasil vaccíneo y la vacuna Shingrix del zoster de herpes. No obstante, tardan un tiempo muy largo para ser producido, ejecutándose en décadas.

Una razón grande es la dificultad de asegurarse de que el antígeno de la subunidad de la proteína conserva su estructura muy cerca a la forma nativa en el proceso de fabricación. En el caso del coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática, la proteína del pico es un antígeno superficial trímero que es esencial para el asiento viral en la célula huesped. El reto aquí es estabilizar esto en la conformación trímera mientras que también introduce una mutación en el antígeno viral de modo que ` congele' en el estado del prefusion. El primer está usando un trímero-foldon no-covalente de la proteína bacteriana del fago GCN4. El segundo está generalmente previniendo hendidura del pico con una mutación en el sitio de la hendidura del furin.

Flujo de trabajo de proceso de datos Cryo-EM para el S-Trímero de la TA.
Flujo de trabajo de proceso de datos Cryo-EM para el S-Trímero de la TA.

Tecnología de la Trímero-Etiqueta

Aunque estas técnicas se han utilizado durante décadas de investigación sobre vacunas del VIH y de RSV, es significativo que ambos todavía no han rendido una única vacuna acertada. La investigación actual, por lo tanto, utilizó otra ruta, a saber, Trímero-Etiqueta, para producir formas del salvaje-tipo (WT) soluble y de un mutante del sitio (MT) del furin del S-Trímero en un biorreactor con los rendimientos grandes de 0.5-1 g/l.

Esto se excede denunció previamente rendimientos del antígeno por tres órdenes de magnitud referentes a las proteínas derivadas foldon de S con una doble-Favorable mutación, así probando su capacidad de conversión a escala.

La estructura de CryoEM del S-trímero muestra un ectodomain del residuo 1-1211, fundido a la región de la C-terminal de tipo humano colágeno de I para formar un homotrimer vía ligazones de disulfuro. Los investigadores utilizaron una proteína de la fusión del receptor del colágeno de la alto-afinidad para atar a la Trímero-Etiqueta en una purificación de la afinidad fijada de modo que los S-trímeros secretados fueran purificados casi homogéneo en un paso.

Una contagiosidad más alta debido a la hendidura de Furin

El análisis de esta proteína revela una proteína metaestable del PESO S en la forma trímera, hendida parcialmente entre el S1 y S2. Cuando la mutación monopunto fue introducida en el trímero de la TA S, la proteína permanecía intacto. Interesante, la proteína de los SARS-CoV S del PESO también uncleaved por la proteasa del furin.

Las tres variantes del pico discutidas hasta ahora tienen una alta afinidad similar a ACE2-Fc en la concentración nanomolar. Los investigadores comentan que esto muestra que “la contagiosidad mucho más alta de SARS-CoV-2 es más probable atribuida a la hendidura del furin de la proteína del pico que está en gran parte ausente en la de SARS-CoV-1,” bastante que siendo debido a la diferencia en sus afinidades respectivas al receptor.

Estructura apretado cerrada

Los trímeros del PESO y de la TA S se revelan para ser partículas homogéneas bajo microscopia electrónica de coloración negativa. La estructura interna estaba sin obstrucción, y observaron que la Trímero-Etiqueta no fue vista en la estructura molecular debido a la adaptabilidad de la máquina para hacer chorizos. La máquina para hacer chorizos es la serie que ensambla el S soluble al C-prodomain de la molécula del colágeno.

También encontraron que los dominios de RBD en los tres protomers estaban en hacia abajo la conformación, a diferencia del de la proteína previamente observada de S con una doble-Favorable mutación. En la alineación de los dominios S2, encontraron que los tres dominios S1 cambio hacia el eje triple en relación con su posición en la estructura de S-2P. Esto llevó a una estructura apretado cerrada.

Las acciones recíprocas ácidas de PS80/Fatty estabilizan el estado cerrado

Por otra parte, había densidad inesperada en el dominio de la N-terminal y el RBD del dominio S1. El anterior era probablemente debido a la presencia del detersorio PS80, soterrada profundamente en los residuos hidrofóbicos de la cavidad mientras que algunos residuos hidrofílicos de la proteína del pico forman ligazones de hidrógeno con el grupo de oxhidrilo PS80.

La naturaleza alargada de la densidad del EM en el RBD sugirió que pueda ser debido al ácido oléico o linoleico en el medio de cultivo. El EM de alta calidad que correlaciona la característica permite que ambo ácido de las moléculas (P80 y el oléico o linoleico) sea ajustado bien en la densidad de estos dominios, y su identidad fue confirmada por análisis de la espectrometría de masa. Así, PS80 presta probablemente estabilidad y orden a los rizos desordenados de NTD.

El ácido oléico en la cavidad hidrofóbica del RBD está limitado vía un puente de sal al protomer adyacente, de modo que ambos dominios de RBD vengan en gran proximidad el uno al otro, explicando la conformación cerrada.

Estado cerrado del favor ácido de las condiciones

El trímero de S es estable bajo condiciones ácidas, según lo confirmado por un aspecto más homogéneo de estas partículas en un pH de 5,5 comparados al pH fisiológico. Sin embargo, en este pH, el NTD también no fue visto en la TA S como en el trímero del PESO S.

Los investigadores observaron un elemento del interruptor, que llamaron el interruptor 2 del pH, en la C-terminal domain-1. En la estructura de la TA, esto experimentó el cambio estructural pH-relacionado. En un pH ácido, forma una estructura que relanza espiral, mientras que era desordenado en el pH fisiológico.

Se piensa que es éste porque el protonation ocurre en un pH más inferior. Esto da lugar a acciones recíprocas hidrofóbicas en vez de la ordenación desordenada anterior, con una ordenación que relanza pedida.

Este adorno estructural entra en contacto con el interruptor 1 del pH del protomer vecino y estabiliza el trímero en un estado apretado cerrado, donde están los tres RBDs también en gran proximidad el uno al otro. Esta observación es soportada por estudios anteriores e indica que el cambio en la conformación de la TA comparado con la proteína trímera del PESO S es accionado por el cambio en el pH bastante que la mutación de la hendidura del furin.

Los favores de D614G abren la conformación de RBD

Totales, por lo tanto, los investigadores encontraron tres estados de la proteína de S. Esto incluye un estado apretado cerrado, un estado flojo cerrado, y un estado abierto, con el interruptor del primer al tercer estado vía el interruptor conformacional o del pH, también llamado el fusión-péptido la región próxima (FPPR), que se pide altamente.

Se ha observado que emerge la mutación de D614G llega a ser dominante por todas partes él debido a su contagiosidad creciente. El D614 es responsable de la formación de puente de sal que implica un residuo en la conformación apretado cerrada de RBD en la región del interruptor. Para que esto se abra, tiene que experimentar un cambio marcado a una ordenación desordenada.

Cuando ocurre la mutación de D614G, este puente de sal se forma no más. El cambio causa mover de un tirón del residuo que obró recíprocamente antes con el puente de sal de modo que en su nueva posición, obre recíprocamente con otros residuos en el CTD1. El resultado es un movimiento hacia abajo del S1 en relación con el S2. El movimiento a la baja final del dominio CTD1 da lugar a la conformación abierta del RBD que permite que ate al receptor de la célula huesped ACE2.

Implicaciones

Los investigadores en este estudio utilizaron la Trímero-Etiqueta para generar el salvaje-tipo (WT) y las variantes trímeras de la proteína (MT) del pico del mutante del sitio del furin. Examinaron ambas estructuras de la proteína con el cryoEM. Encontraron que ambos están en una conformación apretado cerrada, pero son estructural casi idénticos a la proteína integral del pico del PESO cuando están visualizada en una solución con detergente.

Los investigadores señalan que esto es una estructura cryo-EM se ha descrito la primera vez para la proteína del trímero del PESO S en forma metaestable soluble. La integridad estructural de la proteína descrita permite para que los candidatos vaccíneos sean desarrollados sobre la base de la proteína del trímero del pico del PESO bastante que, como antes, de la mutación de la hendidura del furin variable o de la variante de S-2P.

Esto se debe asociar a una protección más amplia y a mayor eficacia vaccínea. Los investigadores dicen, la “tecnología de la Trímero-Etiqueta que se ha demostrado aquí poder producir rápidamente una gran cantidad nativo-como el antígeno del S-Trímero, pueden ofrecer una tecnología de la plataforma para el revelado vaccíneo de la subunidad para los virus envueltos del ARN que utilizan los antígenos trímeros ubicuos para invadir las células huesped.”

Los investigadores dicen que no están seguros si el sitio de la hendidura del furin en esta estructura se hiende o intacto, no podrían ellos eliminar otros estados conformacionales en la muestra del PESO. A pesar de esto, dicen que el trímero purificado del PESO S está sobre todo en un estado del prefusion, mientras que la proteína integral del pico del PESO se encuentra para adoptar estados pre- y de la poste-fusión en presencia de detersorio.

La demostración preclínica de los estudios este candidato vaccíneo puede inducir rápidamente niveles de anticuerpos de neutralización, con una inmunorespuesta celular beneficiosa de Th1-skewed en roedores y primates no humanos. Este último también fue protegido totalmente contra la infección SARS-CoV-2 después de la inmunización. Tal vacuna de la subunidad ahora se está probando en juicios clínicas.

Advertencia *Important

el bioRxiv publica los partes científicos preliminares que par-no se revisan y, por lo tanto, no se deben mirar como concluyentes, conduce práctica clínica/comportamiento relativo a la salud, o tratado como información establecida.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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