Investigadores de la Universidad de Utrecht (Países Bajos) han descubierto un sofisticado mecanismo por el que las proteínas de espiga de los coronavirus pueden activarse para la entrada en las células, según publican en la revista ´Nature´.

El estudio ha utilizado potentes microscopios y simulaciones informáticas para revelar cómo una diminuta molécula de azúcar se une a una espiga del coronavirus humano y desencadena la exposición de los componentes necesarios para invadir la célula huésped.

Estos hallazgos aportan nuevos conocimientos fundamentales sobre los complejos mecanismos que pueden utilizar los coronavirus para eludir el sistema inmunitario e iniciar una infección.

Los picos de coronavirus desempeñan un papel crucial en la fijación y entrada del virus en nuestras células. Conocer a fondo estas proteínas es importante porque son factores clave para la transmisión entre especies y las principales dianas de los anticuerpos neutralizantes.

Para penetrar en la célula huésped y liberar el genoma vírico, las proteínas espiga deben pasar de un estado cerrado a otro abierto. Esto deja al descubierto un dominio de unión al receptor, que se engancha a un receptor proteínico necesario para la entrada.

En el caso de los coronavirus más conocidos, es decir, los causantes del SRAS, el MERS y el COVID19, los picos pueden alternar libremente entre estos dos estados. Sin embargo, las proteínas de espiga de otros coronavirus humanos y animales sólo se han visualizado en estado cerrado.

Esto ha llevado a pensar que la mayoría de las proteínas de espiga de los coronavirus podrían no alternar aleatoriamente entre los dos estados, sino que podría haber señales biológicas específicas que desencadenen su apertura.

Para investigar este antiguo enigma, los autores principales Raoul de Groot y Daniel Hurdiss, de la Sección de Virología de la Facultad de Veterinaria, en la Universidad de Utrecht) se centraron en la proteína de espiga del coronavirus humano HKU1, que, como la mayoría de las espigas, sólo se ha visualizado en estado cerrado.

Se calcula que, en conjunto, los cuatro coronavirus del resfriado común (HKU1, OC43, NL63 y 229E) causan cada año entre el quince y el treinta por ciento de las infecciones de las vías respiratorias. Investigaciones anteriores del laboratorio demostraron que la proteína espiga del HKU1 depende críticamente de la unión a una molécula de azúcar específica, pero la razón de ello seguía siendo desconocida.

En el presente estudio, los autores descubrieron que la unión del azúcar induce la apertura de la proteína espiga y la exposición del dominio de unión al receptor, necesario para los pasos de entrada posteriores.

Los investigadores hallaron así un mecanismo biomolecular hasta ahora desconocido para la ciencia. "Se trata de un interruptor de azúcar afinado --afirma Hurdiss--. Desde el punto de vista de los virus, es una forma inteligente de mantener oculto su talón de Aquiles, el dominio de unión al receptor, hasta el momento más oportuno".

"Nuestros hallazgos pintan un cuadro más elaborado de la unión de los coronavirus, con posibilidades de uso del receptor dual como medio de escape inmunológico", añade.

Matti Pronker, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Utrecht y primer autor del estudio, modelizó cada conformación de la espiga y dedujo una serie escalonada de acontecimientos inducidos por la unión del azúcar.

En colaboración con Robert Creutznacher, de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Utrecht, y Martin Frank, químico computacional de Biognos AB, pudieron dar una explicación atomística de cómo una diminuta molécula de azúcar provoca una cascada de cambios conformacionales en este complejo macromolecular comparativamente gigante. "Es como un efecto dominó", dice Pronker.

"Fue intrigante ver cómo los cambios conformacionales pequeños y locales, inducidos por la unión del azúcar, desencadenan movimientos de dominio mayores y, finalmente, la apertura de la espiga", señala.

"Años de investigación sobre las interacciones entre coronavirus y azúcar han culminado en este trabajo --resalta De Groot--. Ha sido un esfuerzo multidisciplinar conjunto, que se ha beneficiado de la experiencia única de Geert-Jan Boons y Martin Frank, y en el que Yifei Lang, Zeshi Li y Ruben Hulswit han sentado las bases del presente estudio".

Según destaca, sus hallazgos "sugieren la posibilidad de que los coronavirus se basen en el uso de multirreceptores con unión a receptores de cebado basados en azúcares o proteínas que sirven como señal biológica para activar los picos para los pasos posteriores de adhesión y entrada".

"En el grupo de virología seguiremos investigando cómo los coronavirus se unen a sus células huésped y entran en ellas --asegura--. Tales estudios son importantes para comprender las interacciones virus-huésped y la transmisión zoonótica, así como para el desarrollo de contramedidas eficaces".