Newswise — RIVERSIDE, California — Durante siglos, los coronavirus han desencadenado crisis de salud y desafíos económicos, siendo el SARS-CoV-2, el coronavirus que propaga el COVID-19, un ejemplo reciente. Una pequeña proteína del SARS-CoV-2, la proteína de membrana o proteína M, es la más abundante y desempeña un papel crucial en la forma en que el virus adquiere su estructura esférica. Sin embargo, las propiedades de esta proteína no se conocen bien.
Un equipo de investigación dirigido por un físico de la Universidad de California en Riverside, desarrolló un nuevo método para producir grandes cantidades de proteína M y caracterizó las interacciones físicas de la proteína con la membrana (la envoltura o «piel») del virus. Los modelos teóricos y las simulaciones del equipo muestran cómo estas interacciones probablemente contribuyan a la formación de virus.
Los investigadores informan en su artículo publicado hoy en Avances científicos que cuando la proteína M, que es adyacente a la proteína de pico del SARS-CoV-2, se aloja en la membrana, induce a la membrana a doblarse, reduciendo localmente el grosor de la membrana. Esta inducción de curvatura conduce a la forma esférica del SARS-CoV-2.
«Si podemos comprender mejor cómo se forma el virus, entonces, en principio, podremos encontrar formas de detener este proceso y controlar la propagación del virus», afirmó. Thomas E. Kuhlmanprofesor asistente de física y astronomía, quien dirigió el proyecto de investigación. “La proteína M ya ha resistido cualquier tipo de caracterización porque es muy difícil de producir”.
Kuhlman y sus colegas superaron esta dificultad utilizando la bacteria Escherichia coli como “fábrica” para producir la proteína M en grandes cantidades. Kuhlman explicó que aunque E. coli puede producir grandes cantidades de proteínas M, las proteínas tienden a agruparse en las células de E. coli, matándolas finalmente. Para superar este desafío, los investigadores indujeron células de E. coli para que produjeran la proteína Modificador pequeño relacionado con la ubiquitina, o SUMO, junto con la proteína M.
«En nuestros experimentos, cuando E. coli produce proteína M, produce SUMO al mismo tiempo», dijo Kuhlman. “La proteína M se fusiona con la proteína SUMO, lo que evita que las proteínas M se peguen. La proteína SUMO es relativamente fácil de eliminar a través de otra proteína que simplemente la elimina. De este modo, la proteína M se purifica y se separa del SUMO”.
El trabajo proporciona conocimientos fundamentales sobre los mecanismos que impulsan el ensamblaje viral del SARS-CoV-2.
«Dado que las proteínas M también son un componente integral de otros coronavirus, nuestros hallazgos proporcionan información útil que podría mejorar nuestra comprensión y potencialmente permitir intervenciones en la formación viral no sólo en el SARS-CoV-2, sino también en otros coronavirus patógenos», dijo Kuhlman.
A continuación, los investigadores planean estudiar las interacciones de la proteína M con otras proteínas del SARS-CoV-2 para alterar potencialmente estas interacciones con los medicamentos.
A Kuhlman se le unieron en la investigación colegas físicos de la UCR. Roya Zandi Es Omar Mohideen. A Kuhlman se le asignó la tarea de producir las proteínas M. Mohideen, un distinguido profesor de física y astronomía, utilizó microscopía de fuerza atómica y microscopía electrónica criogénica para medir cómo interactúa la proteína M con la membrana. Zandi, especialista en ensamblaje de virus y profesor de física y astronomía, desarrolló simulaciones de cómo las proteínas M interactúan entre sí y con la membrana.
Otros coautores del artículo son Yuanzhong Zhang, Siyu Li, Michael Worcester, Sara Anbir, Pratyasha Mishra de la UCR; y Joseph McTiernan, Michael E. Colvin y Ajay Gopinathan de UC Merced. Los coautores Zhang y Anbir contribuyeron igualmente al trabajo.
La investigación fue apoyada por una subvención de la Oficina del Presidente de la Universidad de California para investigar cómo se ensambla el virus COVID-19.
El artículo de investigación se titula “Síntesis, inserción y caracterización de la proteína de membrana del SARS-CoV-2 en bicapas lipídicas”.
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