Uma equipe da Universidade da Califórnia, em Riverside, fez progressos significativos na compreensão do vírus SARS-CoV-2 ao estudar a proteína M. A sua investigação revelou como esta proteína ajuda o vírus a atingir a sua forma esférica, oferecendo novos caminhos potenciais para a intervenção viral. Crédito: SciTechDaily.com
Os pesquisadores descobriram como a proteína M é a chave para a estrutura esférica do SARS-CoV-2 vírusabrindo novos caminhos para o combate a outros surtos de coronavírus patogénicos.
Durante séculos, os coronavírus desencadearam crises sanitárias e desafios económicos, com o SARS-CoV-2, o coronavírus que se espalha COVID 19, sendo um exemplo recente. Uma pequena proteína no SARS-CoV-2, a proteína de membrana, ou proteína M, é a mais abundante e desempenha um papel crucial na forma como o vírus adquire a sua estrutura esférica. No entanto, as propriedades desta proteína não são bem compreendidas.
Pesquisa inovadora sobre proteína M
Uma equipe de pesquisa liderada por um físico da Universidade da Califórnia, em Riverside, desenvolveu um novo método para produzir grandes quantidades de proteína M e caracterizou as interações físicas da proteína com a membrana – o envelope, ou “pele” – do vírus. A modelagem teórica e as simulações da equipe mostram como essas interações provavelmente estão contribuindo para a formação do vírus.
Os pesquisadores relatam em seu artigo publicado hoje em Avanços da Ciência que quando a proteína M, que é adjacente à proteína spike do SARS-CoV-2, se aloja na membrana, ela induz a membrana a se curvar, reduzindo localmente a espessura da membrana. Esta indução de curvatura leva à forma esférica do SARS-CoV-2.
Da esquerda para a direita: Roya Zandi, Thomas Kuhlman e Umar Mohideen. Crédito: Laboratório Kuhlman, UC Riverside
“Se conseguirmos compreender melhor como o vírus se forma, então, em princípio, poderemos encontrar formas de parar esse processo e controlar a propagação do vírus”, disse Thomas E. Kuhlman, professor assistente de física e astronomia, que liderou o projeto de pesquisa. “A proteína M já resistiu a qualquer tipo de caracterização porque é muito difícil de produzir.”
Kuhlman e seus colegas superaram essa dificuldade usando a bactéria Escherichia coli como uma “fábrica” para produzir a proteína M em grande número. Kuhlman explicou que embora a E. coli possa produzir grandes quantidades de proteínas M, as proteínas tendem a se aglomerar nas células da E. coli, acabando por matá-las. Para contornar este desafio, os investigadores induziram as células de E. coli a produzirem a proteína Small Ubiquitin- Related Modifier, ou SUMO, juntamente com a proteína M.
Técnicas inovadoras
“Em nossos experimentos, quando a E. coli produz proteína M, ela produz SUMO ao mesmo tempo”, disse Kuhlman. “A proteína M se funde com a proteína SUMO, o que evita que as proteínas M grudem umas nas outras. A proteína SUMO é relativamente fácil de remover através de outra proteína que simplesmente a corta. A proteína M é assim purificada e separada do SUMO.”
O trabalho fornece insights fundamentais sobre os mecanismos que impulsionam a montagem viral do SARS-CoV-2.
“Como as proteínas M também são um componente integral de outros coronavírus, as nossas descobertas fornecem informações úteis que podem melhorar a nossa compreensão e potencialmente permitir intervenções na formação viral não apenas no SARS-CoV-2, mas também em outros coronavírus patogénicos”, disse Kuhlman.
Direções futuras
Em seguida, os investigadores planeiam estudar as interações da proteína M com outras proteínas do SARS-CoV-2 para potencialmente interromper estas interações com medicamentos.
Kuhlman foi acompanhado na pesquisa pelos colegas físicos da UCR, Roya Zandi e Umar Mohideen. Kuhlman foi encarregado de produzir as proteínas M. Mohideen, um ilustre professor de física e astronomia, usou microscopia de força atômica e microscopia eletrônica criogênica para medir como a proteína M interage com a membrana. Zandi, especialista em montagem de vírus e professor de física e astronomia, desenvolveu simulações de como as proteínas M interagem entre si e com a membrana.
Outros co-autores do artigo são Yuanzhong Zhang, Siyu Li, Michael Worcester, Sara Anbir, Pratyasha Mishra da UCR; e Joseph McTiernan, Michael E. Colvin e Ajay Gopinathan da UC Merced. Os co-autores Zhang e Anbir contribuíram igualmente para o trabalho.
A pesquisa foi apoiada por uma bolsa do Gabinete do Presidente da Universidade da Califórnia para investigar como o vírus COVID-19 se monta.
O artigo de pesquisa é intitulado “Síntese, inserção e caracterização da proteína da membrana SARS-CoV-2 nas bicamadas lipídicas”.
Referência: “Síntese, inserção e caracterização da proteína de membrana SARS-CoV-2 dentro de bicamadas lipídicas” por Yuanzhong Zhang, Sara Anbir, Joseph McTiernan, Siyu Li, Michael Worcester, Pratyasha Mishra, Michael E. Colvin, Ajay Gopinathan, Umar Mohideen , Roya Zandi e Thomas E. Kuhlman, 28 de fevereiro de 2024, Avanços da Ciência.
DOI: 10.1126/sciadv.adm7030
