Cientistas Brasileiros mapeiam a mais importante proteína do novo coronavírus

A pandemia do novo coronavírus (SARS-CoV-2) continua avançando, e já acumula mais de 7 milhões de casos confirmados ao redor do mundo. Sua doença associada (COVID-19) é responsável por quase 405 mil mortes. E esses números provavelmente estão muito subestimados. Tratamentos específicos efetivos e vacinas ainda não existem, e por isso a importância de frear ao máximo a disseminação do vírus através de intervenções não-farmacológicas, como isolamento social, aplicação de testes em massa e rastreamento dos casos.

Outra importante ferramenta para o combate da atual pandemia é o entendimento minucioso tanto da estrutura viral quanto do genoma viral do SARS-CoV-2 (constituído de RNA e o maior entre os coronavírus conhecidos: 26-32 kb de comprimento). Idealmente, o desenvolvimento de medicamentos, testes de diagnóstico e de vacinas deve levar em conta toda a diversidade viral da população viral, presente e futura. Portanto, esforços devem focar em um contínuo estudo das variações genômicas e suas implicações para a mudança em antígenos, visando guiar a produção de intervenções farmacológicas efetivas contra todas as cepas do SARS-CoV-2.

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Nesse sentido, pesquisadores da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) resolveram analisar milhares de sequências da principal proteína do SARS-CoV-2, visando aprofundar nosso conhecimento do fenótipo e genótipo desse patógeno. Participaram do estudo estudantes de doutorado, mestrado e iniciação científica do grupo de pesquisa de "Nanobiotecnologia aplicada ao diagnóstico molecular de vírus" do Laboratório de Biologia e Tecnologia de Micro-organismos (LBTM), do Departamento de Ciências Biológicas (DECBI) da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), em parceria com os pesquisadores da Universidade Federal de Alfenas (Unifal) e da Universidade de Oxford (Inglaterra).

O objetivo específico do estudo foi identificar as mutações na proteína Spike (S) - proteína crucial do SARS-CoV-2 que permite esse vírus infectar as células do hospedeiro - em amostras isoladas de diferentes continentes ao redor do mundo e apontar as regiões desta proteína que podem ser identificadas pelo sistema imunológico dos seres humanos, para a geração de uma resposta do nosso organismo contra o vírus.

Os dados obtidos foram tratados e analisados com ferramentas de bioinformática.

Após análise de 2363 sequências da proteína S entre as amostras isoladas, os pesquisadores identificaram variabilidade em 44 resíduos de aminoácidos e - através de predições antigênicas - mapearam regiões da proteína (epítopos) onde essas variações estavam presentes, algo de fundamental importância para o desenvolvimento de vacinas, terapias farmacológicas e de testes sorológicos de diagnósticos efetivos. Foram identificados um total de 45 epítopos.

PROTEÍNA SPIKE

Evidências acumuladas até o momento fortemente indicam que o SARS-CoV-2 possui uma mais forte transmissibilidade quando comparado com o SARS-CoV, mas os mecanismos moleculares responsáveis por essa diferença permanecem não esclarecidos. Uma das principais causas sugeridas é justamente a proteína Spike, presente como um homo-trímero na superfície de coronavírus e constituída de duas subunidades (S1 e S2).

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Também chamada "proteína S", essa é a proteína que o vírus utiliza para infectar as células do ser humano e de outros animais que possuem o receptor glicoproteico ACE2, especialmente mamíferos. Segundo o coordenador do estudo, professor da UFOP Breno de Mello Silva, essa proteína é literalmente a chave que o novo coronavírus possui para invadir o nosso organismo. "Os vírus utilizam esta proteína como uma chave para abrir uma fechadura, proteínas que estão presentes na superfície das células humanas. Portanto, é preciso estudar esta chave para entender como ela funciona e como podemos gerar drogas para anular o seu funcionamento bem como vacinas e testes de diagnóstico que possam ter esta proteína como alvo," disse Breno.

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De acordo com o doutorando Ricardo Lemes Gonçalves, um dos autores do trabalho, essa chave não é nova. "Há algumas décadas, seu primo SARS-CoV [responsável pela pandemia de 2002-2003 de SARS e evolutivamente próximo do novo coronavírus] já a possuía. Entretanto, o SARS-CoV-2 tornou-a mais eficiente e aumentou a capacidade deste vírus de infectar as pessoas. Agora é muito importante monitorar como o vírus está usando essa chave em todo o mundo e se há possibilidade de novos aprimoramentos, o que poderia ser um obstáculo para o desenvolvimento de uma vacina eficaz", explica, completando que essa proteína é o alvo mais promissor quanto à indução de anticorpos para o desenvolvimento de vacinas e de métodos de diagnóstico direto.

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Ele também explica que a análise de várias sequencias de forma rápida e simultânea só é possível devido a existência de bancos públicos de sequencias que são alimentados por pesquisadores de todo o mundo numa ação coletiva e colaborativa. "Quando o vírus é isolado dos pacientes, o material genético é extraído e analisado usando a técnica de sequenciamento de DNA. As informações sobre o material genético dos vírus isolados de pacientes são depositadas nestes bancos na medida que eles são sequenciados", complementou Ricardo.

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No vídeo abaixo, produzido pela equipe responsável pelo novo estudo, é possível ver em detalhes tridimensionais a estrutura da proteína S pertencente ao SARS-CoV-2.

VACINA

Os resultados do estudo representam mais uma peça a ser integrada ao grande quebra-cabeça que é a busca por estratégias mais eficientes para o desenvolvimento de vacinas. Segundo os autores, o mapeamento das mutações e dos domínios mais imunogênicos desta proteína podem orientar o desenvolvimento de vacinas elaboradas com fragmentos desta proteína ou mesmo ajudar a aprimorar as vacinas já em desenvolvimento no futuro.

ISOLAMENTO SOCIAL

Devido ao isolamento social, o grupo se organizou para realizar a pesquisa com ferramentas de comunicação on-line, utilizando servidores de análise computacional, além dos bancos de dados públicos que contém sequências virais. Segundo o professor, essa foi uma maneira de não interromper as pesquisas durante o período de isolamento social e de gerar dados para a continuidade dos estudos do grupo, contribuindo com o enfrentamento à COVID-19.

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O grupo já iniciou pesquisas para o desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico direto do vírus SARS-CoV-2 com a utilização de dados deste trabalho e o uso de nanotecnologia, que também é uma das especialidades da equipe, porém, necessitam de apoio financeiro aos projetos, enviados para agências de fomento.

PUBLICAÇÃO

O artigo associado ao estudo encontra-se em processo de revisão, para ser publicado em revista Britânica especializada, e apesar de não ter sido revisado pelos pares, está disponível em versão preprint na bioRxiv. Para acessá-lo, clique aqui.