Los investigadores dan un paso clave hacia nuevos medicamentos y vacunas para combatir el COVID-19

Los investigadores de la Facultad de Ciencias de la Universidad Estatal de Oregón han dado un paso clave hacia nuevos medicamentos y vacunas para combatir el COVID-19 al profundizar en las interacciones de una proteína con el material genético del SARS-CoV-2. La proteína de la nucleocápside del virus, o proteína N, es un objetivo principal para las intervenciones de lucha contra la enfermedad debido a los trabajos críticos que realiza para el ciclo de infección del nuevo coronavirus y porque muta a un ritmo comparativamente lento. Los medicamentos y las vacunas elaborados en torno al trabajo de la proteína N tienen el potencial de ser muy eficaces y durante períodos de tiempo más prolongados, es decir, menos susceptibles a la resistencia. Entre las proteínas del SARS-CoV-2, la proteína N es el socio más importante del ARN viral.
El ARN contiene las instrucciones genéticas que usa el virus para hacer que las células vivas, como las células humanas, produzcan más de sí mismo, y la N la proteína se une al ARN y lo protege. Publicado en Biophysical Journal, los hallazgos son un importante punto de partida para estudios adicionales de la proteína N y sus interacciones con el ARN como parte de una mirada exhaustiva a los mecanismos de la infección, transmisión y control del SARS-CoV-2. Elisar Barbar, profesor de bioquímica y biofísica en el estado de Oregon, y Ph.
D. la candidata Heather Masson-Forsythe dirigió el estudio con la ayuda de los estudiantes universitarios Joaquín Rodríguez y Seth Pinckney. Los investigadores utilizaron una variedad de técnicas biofísicas que miden los cambios en el tamaño y la forma de la proteína N cuando se une a un fragmento de ARN genómico: 1,000 nucleótidos del genoma de 30,000 nucleótidos.
"El genoma es bastante grande para un virus y requiere muchas copias de la proteína N para adherirse al ARN para darle al virus la forma esférica que es necesaria para que el virus haga más copias de sí mismo", dijo Barbar. "Nuestro estudio nos ayuda a cuantificar cuántas copias de N se necesitan y qué tan cerca están unas de otras cuando se adhieren al ARN". Los estudios biofísicos de N con grandes segmentos de ARN por resonancia magnética nuclear son raros, dijo Barbar, debido a la dificultad de preparar la proteína N parcialmente desordenada y los segmentos largos de ARN, ambos propensos a la agregación y degradación, pero este tipo de estudios son una especialidad. del laboratorio Barbar.
Los estudios de otros investigadores generalmente se han limitado a piezas mucho más pequeñas de ARN y piezas más pequeñas de la proteína N. En lugar de solo observar las regiones de unión de ARN de la proteína N por sí mismas, la vista de 1,000 nucleótidos permitió a los científicos aprender que la proteína se une mucho más fuertemente cuando es un dímero de longitud completa, dos copias unidas entre sí, y para identificar regiones de la proteína que son esenciales para la unión del ARN. "La proteína completa tiene partes estructuradas, pero en realidad es realmente flexible, por lo que sabemos que esta flexibilidad es importante para la unión del ARN", dijo Masson-Forsythe.
"También sabemos que a medida que las proteínas N comienzan a unirse al ARN más largo, el resultado es una colección diversa de complejos de proteína / ARN unidos a diferencia de una forma de unión ". Por tanto, los fármacos que frustran la flexibilidad de la proteína N serían una vía potencial para los investigadores farmacéuticos, dijo. Otra posibilidad serían los fármacos que alteran cualquiera de esos complejos de proteína / ARN que resultan de especial importancia.
Una subvención de concepto temprano de la Fundación Nacional de Ciencias para la Investigación Exploratoria (EAGER) apoyó esta investigación a través de la División de Biociencias Moleculares y Celulares de la NSF. La instalación de resonancia magnética nuclear del estado de Oregon utilizada en el estudio está financiada en parte por los Institutos Nacionales de Salud y M.J.
Murdock Charitable Trust, y los NIH también apoyaron la parte de la investigación de adquisición de datos de espectrometría de masas nativa. Zhen Yu, Richard Cooley, Phillip Zhu y Patrick Reardon del estado de Oregon y James Prell y Amber Rolland de la Universidad de Oregon fueron los otros investigadores del proyecto.