Nos complace informar que el conjunto de modelos moleculares de Rosetta se utilizó recientemente para predecir con precisión la estructura a escala atómica de una importante proteína de coronavirus semanas antes de que pudiera medirse en el laboratorio. El conocimiento adquirido al estudiar esta proteína viral ahora se está utilizando para guiar el diseño de nuevas vacunas y medicamentos antivirales.
El 30 de enero, la Organización Mundial de la Salud declaró el brote de coronavirus en curso (COVID-19, causado por el virus SARS-CoV-2) una emergencia de salud pública de preocupación internacional. Los científicos de todo el mundo están compitiendo para aprender más sobre este virus mortal que ya se ha extendido a más de 30 países.
Es importante destacar que los biólogos estructurales están adquiriendo rápidamente información sobre cómo son las proteínas que componen este virus y cómo funcionan.
Una proteína viral en particular, la proteína espiga, permite al SARS-CoV-2 fusionar su membrana con las de las células humanas, lo que lleva a la infección.
Los investigadores de UT Austin utilizaron esta semana la microscopía crioelectrónica para crear el primer mapa a escala atómica en 3D de la proteína espiga del SARS-CoV-2 en su estado de prefusión. Al igual que otras proteínas con picos virales, se cree que esta molécula con forma de lanza adopta dos conformaciones distintas: una antes de que infecte las células y un estado diferente de ‘post fusión’ después. Otros grupos también están aplicando técnicas similares en sus laboratorios para aprender aún más sobre esta proteína de importancia crítica.
Las proteínas de pico de coronavirus, como las proteínas que se encuentran en su cuerpo, se “pliegan” para funcionar.
El servidor de predicción de estructura de proteínas en línea basado en Rosetta que es de uso gratuito para académicos, pudo predecir con precisión los resultados de este proceso de plegado. A principios de febrero, calculó modelos tridimensionales a escala atómica de la proteína de la punta del SARS-CoV-2 en su estado de prefusión que coinciden estrechamente con los descubiertos más tarde en el laboratorio.
Para descargar estos modelos, haga clic aquí .
Diseño de terapias
Con este conocimiento en mano, los investigadores del Instituto de Diseño de Proteínas ahora están trabajando para crear nuevas proteínas para neutralizar el coronavirus. Si tiene éxito, estas proteínas antivirales se adherirán a la proteína de la punta del SARS-CoV-2 y evitarán que las partículas virales infecten las células sanas.
Estos nuevos candidatos a fármacos, un tipo de molécula que llamamos ‘aglutinantes de mini-proteínas’, buscan combinar la especificidad de los anticuerpos con la alta estabilidad y capacidad de fabricación de los fármacos de moléculas pequeñas. Los mini aglutinantes de proteínas están diseñados a medida en la computadora para adherirse solo a objetivos específicos, como surcos específicos en la proteína de pico de SARS-CoV-2.
En 2017, fue informado por primera vez la estrategia de diseño de aglutinante de mini proteínas de alto rendimiento . Los especialistas, diseñaron y probaron más de 22,000 miniproteínas que atacan la influenza y la neurotoxina B botulínica, junto con más de 6,000 secuencias de control para investigar las contribuciones al plegamiento y la unión, e identificamos 2,618 aglutinantes de alta afinidad.
Los aglutinantes de mini proteínas diseñados por de novo producidos en ese estudio exhibieron una estabilidad mucho mayor a temperaturas elevadas y una mejor neutralización en modelos animales que los anticuerpos comparables y los derivados de proteínas naturales. Probablemente como resultado de su pequeño tamaño y muy alta estabilidad, también provocaron poca respuesta inmune. El mejor de los diseños dirigidos a la gripe proporciona protección profiláctica (antes de la infección) y terapéutica (después de la infección) contra la infección por influenza en modelos de ratones con una potencia que rivaliza o supera la de los anticuerpos.
Los investigadores ahora están diseñando en la computadora decenas de miles de aglutinantes de mini-proteínas anti-coronavirus. En las próximas semanas esperamos producir estas mini-proteínas en el laboratorio y medir su capacidad para unirse a la proteína de pico. Después de esto, aún se necesitarían muchas más pruebas de laboratorio para evaluar la seguridad y la eficacia de estos medicamentos de coronavirus experimentales.
Diseñando vacunas de coronavirus
La tecnología desarrollada en el King Lab del Institute for Protein Design también se está aplicando para tratar de crear una vacuna eficaz contra el SARS-CoV-2.
Nuestros colegas en el Veesler Lab en UW Biochemistry y en el Centro de Investigación de Vacunas de los Institutos Nacionales de Salud han fusionado las proteínas de la punta del coronavirus al exterior de las nanopartículas de proteínas diseñadas por Rosetta para formar vacunas autoensambladas. Algunos de estos se están evaluando actualmente en ratones. Este trabajo se basa en los esfuerzos recientes para crear vacunas respiratorias por diseño .
“Estamos trabajando con nuestros colaboradores en UW, NIH y la Fundación Bill y Melinda Gates para ayudar a crear una vacuna segura y efectiva no solo para el SARS-CoV-2 sino también para otros coronavirus”, dijo Neil King, quien dirige el Esfuerzos de diseño de vacunas de IPD.
“Este brote ha ilustrado que todo está en juego, y todos juntos contra los insectos, en la lucha contra las enfermedades infecciosas. La buena noticia es que la comunidad ha desarrollado métodos robustos para el diseño y exhibición de antígenos en los últimos años que están permitiendo la generación rápida de candidatos a vacunas que probablemente serán altamente inmunogénicos ”.
Fuente:
https://www.ipd.uw.edu/2020/02/rosettas-role-in-fighting-coronavirus/
El aporte desde Chile y el mundo frente al COVID-19
En Chile y en las condiciones dadas, esperar una cuarentena total es algo que podría darse en el corto plazo, pero mientras ello ocurre, cualquier persona puede aportar con su computador y aplicar el poder de cómputo en la búsqueda de tratamientos efectivos para el COVID-19
Finalmente y por mi parte me alegra ser uno de los principales colaboradores desde Chile en el equipo de Rosetta@home, ciertamente si este esfuerzo sirve para mitigar el riesgo y aportar con un tratamiento efectivo contra el COVID-19, daría por pagado todas las horas de cómputo dispuestos en este proyecto.
https://boinc.bakerlab.org/rosetta/show_user.php?userid=1040418