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Dos anticuerpos fuertes contra el SARS-CoV-2 que son activos contra las variantes B.1.351 y B.1.1.7

Al analizar las estructuras crioEM de los anticuerpos contra el SARS-CoV-2, los investigadores informaron que las capacidades neutralizantes de dos anticuerpos no se ven afectadas por las nuevas cepas porque estos anticuerpos se dirigen a regiones del virus alejadas de las regiones de unión de ACE2.

A medida que la pandemia de COVID-19 continúa propagándose por todo el mundo, han surgido muchas mutaciones nuevas para el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Cabe destacar la cepa B.1.1.7 que se descubrió en el Reino Unido (Reino Unido) y B.1.351 que apareció en Sudáfrica a finales de 2020. La variante B.1.1.7 ahora se ha extendido a más de 50 países, Se cree que ambas mutaciones aumentan la transmisibilidad del virus.

Algunos estudios informaron que los anticuerpos neutralizantes, particularmente los anticuerpos neutralizantes dirigidos al dominio N-terminal, tenían menos influencia sobre estas variantes. Sin embargo, muchos anticuerpos RBD parecen retener la mayor parte de su potencia.

En un estudio anterior, los investigadores informaron de dos anticuerpos RBD muy fuertes, 1-57 y 2-7, que las nuevas variantes no bloquearon su efecto. Para comprender cómo estos anticuerpos eran efectivos contra nuevas cepas, examinaron sus estructuras con microscopía electrónica criogénica (EM). Informan sus hallazgos en un artículo de investigación publicado en bioRxiv* Preimpresión del servidor.

El anticuerpo 1-57 usa el bolsillo hidrofílico para acomodar la mutación E484K en cepas emergentes.  (A) reconstrucciones crio-EM del complejo de espigas con anticuerpos 1-57 desde dos puntos de vista ortogonales;  Se observó una única similitud con todos los RBD reducidos.  La NTD se muestra en naranja, la RBD en verde, los glucanos en rojo, la cadena pesada del anticuerpo en azul y la cadena ligera en gris.  (B) Visualización de nivel de campo de 1-57 en un complejo con RBD, con mutantes emergentes resaltados en rojo.  (C) Detalle del reconocimiento del anticuerpo 1-57 de RBD que muestra la interfaz general (panel izquierdo), el reconocimiento por CDR H3 (panel central) y el reconocimiento por CDR L1 y L2 (panel derecho).  CDR H1, H2 y H3 están coloreados en tonos de azul;  CDR L1, L2 y L3 están coloreados en tonos de gris.  E484 está resaltado en rojo brillante (panel derecho).  Los átomos de nitrógeno son de color azul y los de oxígeno son rojos; Los enlaces de hidrógeno (distancia <3,2 Å) se representan como líneas discontinuas.

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El anticuerpo 1-57 usa el bolsillo hidrofílico para acomodar la mutación E484K en cepas emergentes. (A) reconstrucciones crio-EM del complejo de espigas con anticuerpos 1-57 desde dos puntos de vista ortogonales; Se observó una única similitud con todos los RBD reducidos. La NTD se muestra en naranja, la RBD en verde, los glucanos en rojo, la cadena pesada del anticuerpo en azul y la cadena ligera en gris. (B) Visualización de nivel de campo de 1-57 en un complejo con RBD, con mutantes emergentes resaltados en rojo. (C) Detalle del reconocimiento del anticuerpo 1-57 de RBD que muestra la interfaz general (panel izquierdo), el reconocimiento por CDR H3 (panel central) y el reconocimiento por CDR L1 y L2 (panel derecho). CDR H1, H2 y H3 están coloreados en tonos de azul; CDR L1, L2 y L3 están coloreados en tonos de gris. E484 está resaltado en rojo brillante (panel derecho). Los átomos de nitrógeno son de color azul y los de oxígeno son rojos; Los enlaces de hidrógeno (distancia <3,2 Å) se representan como líneas discontinuas.

Comprender los complejos de unión de los anticuerpos.

Usando los complejos de proteínas SARS-CoV-2 con los anticuerpos 1-57, el equipo reconstruyó la estructura con una resolución de 3.42 (aproximadamente tres partes diez mil millonésimas de metro). Identificaron una forma única con tres fragmentos ligados a antígenos para cada cortador. Cada fragmento se asoció con un RBD en la configuración inferior.

La interacción principal de RBD con el anticuerpo fue a través de CDR H3, formando enlaces disulfuro, reacciones hidrofóbicas y enlaces de hidrógeno. Entre las mutaciones en las variantes en el Reino Unido y Sudáfrica, solo E484K de la cepa sudafricana estaba cerca del sitio de unión 1-57. El modelado estructural reveló que los residuos de lisina eran geométricamente compatibles con la unión 1-57.

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Para los anticuerpos 2-7, el análisis cryoEM reveló tres fragmentos unidos a un solo pico, con dos vinculados a RBD en la configuración superior y uno a RBD en la configuración inferior. Las interacciones con RBD fueron predominantemente con los residuos 438-451 y 495-502. CDR H2 formó múltiples puentes salinos y enlaces de hidrógeno. En las mutaciones del Reino Unido y Sudáfrica, los anticuerpos 2-7 se unen únicamente a cerca de N501.

Los anticuerpos 1-57 y 2-7 usaron genes de cadena pesada y no se replicaron en el grupo de anticuerpos SARS-CoV-2. Esto indica que los anticuerpos genéticamente similares con 1-57 y 2-7 pueden no ser comunes en una respuesta humana al virus.

Las partes del virus que a menudo son el objetivo de los anticuerpos pueden hacer que el virus desarrolle mecanismos de evasión. Utilizando estructuras previamente informadas de los complejos de anticuerpos RBD, los autores encontraron que los epítopos de anticuerpos 1-57 y 2-7 son menos dirigidos. Estos epítopos también se encuentran en regiones que no son importantes para unirse a la enzima convertidora de angiotensina (ACE2) o para neutralizar el escape de anticuerpos.

Aunque los anticuerpos 1-57 y 2-7 no se vieron afectados por las mutaciones de RBD en las variantes de Reino Unido y Sudáfrica, otras mutaciones de RBD podrían afectarlos. Por ejemplo, las mutaciones en las posiciones 452 y 494 pueden afectar la unión 1-57 y una mutación en la posición 439 puede afectar la unión 2-7. Sin embargo, es necesario realizar más investigaciones para comprender esto mejor.

Comparación de epítopos 1-57 y 2-7 con clases de anticuerpos que representan respuestas de alta frecuencia. La frecuencia de cada residuo es reconocida por 52 anticuerpos RBD conocidos. Las clases de anticuerpos VH1-2 y VH3-53 / 66 reconocen residuos de RBD con alta frecuencia de dirección. 1-57 y 2.7 reconocen residuos de RBD a bajas frecuencias de dirección.

Algunos anticuerpos son eficaces contra cepas mutantes.

Para comprender si las mutaciones de escape del SARS-CoV-2 se seleccionaron neutralizando el anticuerpo y si las mutaciones resistentes a los anticuerpos son el resultado de la selección de anticuerpos, el equipo relacionó la replicación de la mutación localizada y la frecuencia de reconocimiento de anticuerpos. Solo encontraron una asociación débil entre los dos, a pesar de tener frecuencias de mutación más altas en los residuos más específicos.

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Los autores encontraron una fuerte correlación entre las frecuencias de mutación de RBD y su influencia en la afinidad de unión de ACE2. Esto sugiere que las mutaciones RBD podrían surgir de la característica de elección para unirse a ACE2, lo que ayuda al virus a unirse con más fuerza a ACE2.

Sin embargo, dado que la mayoría de las mutaciones RBD son desfavorables para la unión de ACE2, el virus puede tener opciones limitadas para escapar de la neutralización por anticuerpos. Esto puede explicar las mutaciones similares en las diferentes cepas de SARS-CoV-2.

Los autores escriben: “Nuestro análisis indica que los anticuerpos fuertes 2-7 y 1-57 pueden no ejercer un estrés significativo sobre las cepas circulantes y, por lo tanto, es menos probable que desarrollen mutaciones de resistencia a estos dos anticuerpos”.

Dado que estos dos anticuerpos se unen a regiones del virus, no a la región asociada con ACE2, y su capacidad para neutralizar no se ve muy afectada por mutaciones, pueden ser buenos candidatos para desarrollar terapias que puedan proteger durante mucho tiempo.

*Nota IMPORTANTE

bioRxiv Publica informes científicos preliminares que no han sido revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, que dirigen la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud, ni deben tratarse como información estática.