Kit de ferramentas Fly criado para investigar os mecanismos de infecção da COVID-19

Milhões de mortes e doenças contínuas causadas pela pandemia do COVID-19 levaram os cientistas a buscar novas maneiras de entender como os vírus entram e reprogramam com tanta habilidade as células humanas. São necessárias inovações urgentes que levem ao desenvolvimento de novas terapias, pois os virologistas preveem que futuros vírus e pandemias mortais podem emergir novamente da família dos coronavírus.

Uma abordagem para desenvolver novos tratamentos para esses coronavírus, incluindo o vírus SARS-CoV-2 que causa o COVID-19, é bloquear os mecanismos pelos quais o vírus reprograma nossas células e as força a produzir mais partículas virais. Mas estudos identificaram cerca de 1.000 proteínas humanas que têm o potencial de se ligar a proteínas virais, criando grandes desafios na identificação de quais das muitas interações possíveis são mais relevantes para a infecção.

Uma colaboração multi-institucional desenvolveu agora um kit de ferramentas em moscas-das-frutas (Drosophila) para classificar a pilha de possibilidades. O novo Drosophila COVID Resource (DCR) fornece um atalho para avaliar os principais genes SARS-CoV-2 e entender como eles interagem com proteínas humanas candidatas.

O estudo, publicado na Relatórios de Célulasfoi liderado por Annabel Guichard e Ethan Bier da Universidade da Califórnia em San Diego e Shenzhao Lu, Oguz Kanca, Shinya Yamamoto e Hugo Bellen do Baylor College of Medicine e Texas Children’s Hospital.

“Uma característica definidora dos vírus é sua capacidade de evoluir rapidamente – uma característica que se mostrou particularmente desafiadora no controle do vírus SARS-CoV-2”, disse Bier, professor da Escola de Ciências Biológicas da UC San Diego. “Prevemos que esse novo recurso oferecerá aos pesquisadores a capacidade de avaliar rapidamente os efeitos funcionais dos fatores produzidos por esse patógeno que ocorre uma vez a cada século, bem como futuras variantes de ocorrência natural”.

Os pesquisadores projetaram o DCR como um sistema de descoberta versátil. Ele apresenta uma variedade de linhagens de moscas-das-frutas que produzem cada uma das 29 proteínas SARS-CoV-2 conhecidas e mais de 230 de seus principais alvos humanos. O recurso também oferece mais de 300 linhagens de moscas para analisar a função de contrapartes de alvos virais humanos.

“Ao aproveitar as poderosas ferramentas genéticas disponíveis no sistema modelo da mosca da fruta, criamos uma grande coleção de reagentes que estarão disponíveis gratuitamente para todos os pesquisadores”, disse Bellen. “Esperamos que essas ferramentas ajudem na análise global sistemática de na Vivo interações entre o vírus SARS-CoV-2 e células humanas no nível molecular, tecidual e orgânico e ajudam no desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para enfrentar os desafios de saúde atuais e futuros que podem surgir do vírus SARS-CoV-2 e familiares relacionados.”

Ao testar e analisar o potencial do DCR, os pesquisadores descobriram que nove das 10 proteínas SARS-CoV-2 conhecidas como proteínas não estruturais (NSPs) expressas em moscas resultaram em defeitos nas asas de moscas adultas. Esses defeitos podem servir de base para entender como as proteínas virais afetam as proteínas do hospedeiro para interromper ou reorientar processos celulares essenciais para beneficiar o vírus.

Eles também fizeram uma observação intrigante: uma dessas proteínas virais, conhecida como NSP8, funciona como uma espécie de hub, coordenando-se com outros NSPs de maneira que se reforçam mutuamente. NSP8 também interagiu fortemente com cinco das 24 proteínas candidatas de ligação humana, observaram os pesquisadores. Eles descobriram que a proteína humana que exibia as interações mais fortes com NSP8 era uma enzima conhecida como arginiltransferase 1, ou “ATE1”.

“ATE1 adiciona o aminoácido arginina a outras proteínas para alterar suas funções”, disse Guichard. “Um desses alvos do ATE1 é a actina, uma proteína chave do citoesqueleto que está presente em todas as nossas células.” Guichard observou que os pesquisadores encontraram níveis muito mais altos de actina modificada por arginina do que o normal em células de mosca quando NSP8 e ATE1 foram produzidos juntos. “Intrigantemente, estruturas anormais semelhantes a anéis revestidas com actina se formaram nessas células de moscas”, disse ela, “e estas eram reminiscentes de estruturas semelhantes observadas em células humanas infectadas com o vírus SARS-CoV-2”.

No entanto, quando as moscas receberam drogas que inibem a atividade da enzima ATE1 humana, os efeitos do NSP8 foram consideravelmente reduzidos, oferecendo um caminho para novas terapêuticas promissoras.

Chamando seu método de recurso “fly-to-bedside”, os pesquisadores dizem que esses resultados iniciais são apenas a ponta do iceberg para a triagem de drogas. Oito dos outros NSPs testados também produziram fenótipos distintos, estabelecendo as bases para identificar outros novos candidatos a medicamentos.

“Em vários casos, a identificação de novos medicamentos candidatos direcionados a interações virais-humanas funcionalmente importantes pode ser valiosa em combinação com formulações antivirais existentes, como Paxlovid”, disse Bier. “Essas novas descobertas também podem fornecer pistas sobre as causas de vários sintomas e estratégias de longo prazo da COVID-19 para tratamentos futuros”.