Fonte: COVID-19 Research 06 de dezembro de 2020
Pesquisa COVID-19 : Um novo estudo realizado por
pesquisadores do Instituto de Biologia Molecular, Academia Sinica,
Taipei-Taiwan mostra que as variantes de pico do SARS-CoV-2 D614 e G614
prejudicam as sinapses neuronais, causando manifestações neurológicas. O estudo
também mostrou que essas variantes de pico exibem capacidade de fusão
diferencial.
No resumo do estudo, os pesquisadores disseram que o
coronavírus SARS-CoV-2 que causa a doença COVID-19 exibe duas variantes
principais com base nas mutações de sua proteína spike, ou seja, o protótipo
D614 e a variante G614.
Embora os sintomas neurológicos tenham sido freqüentemente
relatados em pacientes, ainda não está claro se o SARS-CoV-2 prejudica a
atividade ou função neuronal.
Neste estudo, os pesquisadores mostram que a expressão das
proteínas de pico D614 e G614 é suficiente para induzir fenótipos de morfologia
neuronal prejudicada, incluindo espinhas dendríticas defeituosas e comprimento
dendrítico encurtado.
Utilizando anticorpos monoclonais específicos da proteína
spike, a equipe de estudo descobriu que as proteínas spike D614 e G614
apresentam clivagem S1 / S2 diferencial e eficiência de fusão celular.
Os resultados do estudo fornecem uma explicação para a
transmissão mais elevada da variante G614 e as manifestações neurológicas
observadas em pacientes COVID-19.
Os resultados do estudo foram publicados em um servidor de
pré-impressão e atualmente estão sendo revisados por pares.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.03.409763v1
O vírus SARS-CoV-2 liga-se aos receptores da enzima
conversora de angiotensina 2 (ACE2) e neuropilina-1 (NRP1) na superfície da
célula hospedeira por meio de sua glicoproteína de envelope de pico,
desencadeando a fusão da membrana para a entrada viral. https://www.thailandmedical.news/news/breaking-news-covid-19-study-shows-that-sars-cov-2-can-bind-to-human-host-neuropilin-1-receptor-nrp-
1, -blocking-certos-sinais-de-dor-no-hospedeiro
Além da entrada viral, a proteína spike SARS2 também
desencadeia a fusão de células hospedeiras, dando origem a células gigantes que
abrigam múltiplos núcleos (também conhecidos como sincícios) em pacientes.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32221306/
Como o ACE2 é amplamente distribuído em tipos de células
divergentes, incluindo neurônios e células gliais, o SARS2 pode infectar vários
órgãos, incluindo os sistemas olfatório e nervoso
central.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.07.030650v3
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.25.169946v2
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 32492193 /
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschemneuro.0c00172
2333487 / "> https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32333487/ https:
//pubmed.ncbi.nlm.nih .gov / 32314810 /
https://www.thelancet.com/pdfs/journals/lanpsy/PIIS2215-0366(20)30287-X.pdf As
culturas organoides do cérebro humano confirmaram ainda que o SARS2 é capaz de
infectar neurônios corticais humanos, evidenciado pela presença dos respectivos
genomas virais e proteínas nos neurônios.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.05.30.125856v1
Estudos de modelos animais também confirmam que o SARS e o
SARS2 podem infectar neurônios do sistema nervoso central (SNC) de roedores.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18495771/
A infecção por SARS2 resulta em manifestações neurológicas e
doenças neuropsiquiátricas em pacientes adultos e recém-nascidos, incluindo
perda de olfato e / ou paladar, tontura, dor de cabeça, consciência
prejudicada, delírio / psicose, convulsões, síndromes inflamatórias do SNC e
casos raros de ataxia e epilepsia. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32007143/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7170017/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 32275288 /
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7249973/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32469387/
Os sintomas neurológicos persistem em COVID-19 de longa
distância, que ainda apresentam sinais de danos após a recuperação da infecção,
indicando impactos de longo prazo do COVID-19 no sistema nervoso.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32929257/
https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.08.11.20172742v1
Morte de células neuronais e níveis reduzidos de proteína de
marcadores neuronais foram relatados no SARS2- organóides do cérebro humano
infectados. Entretanto, ainda não está claro se o SARS2 influencia a função ou
atividade neuronal para causar sintomas neurológicos. Estudos proteômicos
recentes analisaram as interações proteína-proteína entre as proteínas virais
do SARS2 e as proteínas do hospedeiro e a paisagem de fosforilação das células
infectadas com o SARS2.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.03.22.002386v3
https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674%2820%2930811-4.pdf
Esses estudos indicam que as proteínas virais SARS2
interagem com as proteínas do hospedeiro, alterando assim o estado celular.
Mutações na proteína spike SARS2 influenciam a infectividade viral. Em
particular, a mutação D614G do pico de SARS2 resultou em uma transição global
do SARS2 do protótipo D614 originalmente identificado de Wuhan para a variante
G614 que se tornou dominante desde o final de maio de 2020. Até o momento, não
está claro por que a mutação D614G aumenta a infectividade do SARS2.
Nesta pesquisa, a equipe de estudo usou neurônios cultivados
primários e três diferentes linhas de células para investigar as propriedades
bioquímicas e de biologia celular das variantes do pico D614 e G614.Eles
descobriram inesperadamente que as proteínas de pico D614 e G614 alteram a
morfologia neuronal. Além disso, essas duas variantes de pico têm propriedades
diferenciais em termos de proteólise S1 / S2 e fusão celular, o que pode ser
responsável pela infecciosidade variante das variantes SARS-CoV-2.
O estudo mostra que a expressão da proteína spike SARS2 é
suficiente para prejudicar a morfologia neuronal. Ambas as variantes de pico
D614 e G614 causam defeitos nas espinhas dendríticas de neurônios maduros e
reduzem o comprimento dendrítico dos neurônios em desenvolvimento. Uma vez que
a morfologia neuronal é altamente relevante para a função neuronal, os defeitos
morfológicos causados pela proteína spike SARSCoV-2 implicam que os neurônios
infectados funcionam de forma anormal, o que é provavelmente relevante para os
sintomas neurológicos e neuropsiquiátricos apresentados por pacientes com
COVID-19.
Para confirmar a atividade neuronal alterada após a infecção
por SARS2, é imperativo realizar registros eletrofisiológicos no futuro.
Não está claro como as proteínas do pico controlam a
morfologia neuronal. Uma vez que a distribuição da proteína de pico se sobrepõe
à da F-actina e dado que os citoesqueletos de F-actina são reguladores críticos
da morfologia neuronal, as proteínas de pico podem controlar a dinâmica ou o
rearranjo da F-actina por meio de um mecanismo desconhecido para influenciar a
morfologia neuronal. Será intrigante investigar o mecanismo pelo qual as
proteínas de pico podem ter como alvo a F-actina e regular a dinâmica da
F-actina. Foi questionado se o SARS2 pode infectar neurônios ligando-se ao ACE2
porque os níveis de expressão de ACE2 são baixos no sistema nervoso.
A equipe do estudo postula três mecanismos possíveis pelos
quais o SARS2 pode infectar neurônios.
Primeiro, embora baixos, os transcritos de ACE2 ainda são
detectáveis nos neurônios. A expressão de ACE2 de baixo nível pode ser
suficiente para a infecção quando os títulos virais são altos.
Em segundo lugar, a infecção pode ser mediada por outro
receptor de pico, NRP1, que é altamente expresso em neurônios.
Em terceiro lugar, a fusão da membrana pode ser mediada por
fragmentos S2 digeridos, uma vez que tais fragmentos estão presentes em
superfícies de vírions e células expressando proteína de pico de SARS2
(presumivelmente células infectadas por vírus em pacientes).
Consequentemente, os neurônios podem ser infectados por
altas dosagens de vírion localmente liberadas de tecidos infectados proximais
ou por fusão com células infectadas vizinhas.
Certamente, essas três possibilidades não são mutuamente
exclusivas e mais investigações são necessárias para elucidar as vias de
infecção detalhadas do SARS2 in vivo.
Utilizando uma série de estudos bioquímicos e biológicos
celulares, a equipe de estudo relata três diferenças entre as proteínas de pico
D614 e G614. Em primeiro lugar, os resultados ecoam um estudo anterior de
crio-EM de que as proteínas de pico são prontamente processadas em fragmentos
S1 e S2 em células hospedeiras.
A clivagem S1 / S2 do pico G614 é mais pronunciada em
comparação com a do protótipo D614. Em segundo lugar, talvez devido a ter
maiores quantidades de fragmentos S2, as células que expressam a proteína de
pico G614 exibiram uma fusão celular mais eficiente do que as células que
expressam D614. Terceiro, as proteínas de pico G614 e D614 exibem mobilidades
ligeiramente diferentes em géis de SDS-PAGE, indicando que a mutação D614G pode
influenciar modificações pós-tradução para modular a atividade da proteína de
pico.
Em termos de processamento proteolítico de variantes do
pico, as conclusões de vários estudos são conflitantes.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.14.151357v1
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.20.161323v2
https://www.cell.com/cell/fulltext/ S0092-8674 (20) 31229-0
Utilizando vírus pseudotipado contendo a proteína spike
SARS2, alguns pesquisadores não observaram clivagem proteolítica distinta entre
as variantes D614 e G614.
Mas, ao produzir vírus pseudotipados, o local de clivagem da
furina e o sinal de retenção de ER da proteína spike tende a ser mutado ou
removido para obter títulos de vírions de alta concentração.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32221306/
Certos estudos estruturais também usaram a mesma estratégia
para gerar altos rendimentos de proteínas de pico homogêneas.
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31229-0
Como resultado, esse tipo de modificação pode alterar as
propriedades da proteína de pico, contribuindo para discrepâncias entre os
resultados.
A equipe do estudo concluiu: “Embora se espere que os
mecanismos de infecção em células infectadas por vírus sejam mais complexos do
que a expressão da proteína spike sozinha e algumas conclusões importantes
devam ser validadas em células infectadas por SARS2, nosso estudo lança luz
sobre as propriedades do SARS2 pico de proteína em células hospedeiras. Nossas
descobertas também fornecem possíveis explicações para o motivo pelo qual a
mutação D614G aumenta a infectividade e como a infecção por SARS2 prejudica a
função neuronal. ”
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