SARS

Sep 02, 2023

Nature volume 592, páginas 122–127 (2021)Cite este artigo

50 mil acessos

282 citações

814 Altmétrico

Detalhes das métricas

Durante a evolução do SARS-CoV-2 em humanos, surgiu uma substituição D614G na glicoproteína spike (S); O vírus contendo esta substituição tornou-se a variante circulante predominante na pandemia de COVID-191. No entanto, permanece desconhecido se a prevalência crescente desta variante reflete uma vantagem de aptidão que melhora a replicação e/ou transmissão em humanos ou se é meramente devida a efeitos fundadores. Aqui usamos variantes isogênicas do SARS-CoV-2 para demonstrar que a variante que contém S (D614G) melhorou a ligação ao receptor da superfície celular humana enzima conversora de angiotensina 2 (ACE2), aumentou a replicação no epitélio primário das vias aéreas brônquicas e nasais humanas. culturas, bem como em um modelo de camundongo knock-in de ACE2 humano, e aumentou significativamente a replicação e a transmissibilidade em modelos de hamster e furão de infecção por SARS-CoV-2. Nossos dados mostram que a substituição D614G em S resulta em aumentos sutis na ligação e replicação in vitro e proporciona uma vantagem competitiva real in vivo - particularmente durante o gargalo de transmissão. Os nossos dados fornecem, portanto, uma explicação para a predominância global da variante que contém S(D614G) entre os vírus SARS-CoV-2 que circulam atualmente.

No final de 2019, o SARS-CoV-2 foi detetado em Wuhan (província de Hubei, China)2,3 e conduziu rapidamente à pandemia de COVID-19; até dezembro de 2020, haviam sido confirmados 70 milhões de casos e 1,5 milhão de mortes atribuíveis a esta doença4. O SARS-CoV-2 causa uma pneumonia potencialmente fatal em grupos vulneráveis ​​de pessoas5. A entrada do SARS-CoV-2 nas células depende da interação do S e da ECA23,6. S é uma proteína de fusão homotrimérica de classe I que compreende duas subunidades (S1 e S2) que são separadas por um sítio de clivagem de protease. S1 forma uma cabeça globular e é essencial para a ligação ao receptor, e S2 medeia a fusão do envelope viral com as membranas da célula hospedeira. Durante a entrada, o domínio de ligação ao receptor dentro da subunidade S1 liga-se à ECA2, o que gera alterações conformacionais na subunidade S2 e facilita a internalização do vírus7,8. S(D614G) é uma variante de S que contém uma substituição fora do domínio de ligação ao receptor que se acredita causar uma alteração conformacional na proteína, o que melhora a ligação da ECA2 e aumenta a probabilidade de infecção1,9.

À medida que a pandemia progrediu, a variante SARS-CoV-2 que contém S(D614G) (doravante, SARS-CoV-2G614)) substituiu rapidamente a variante parental (com D na posição de aminoácido 614 de S; daqui em diante, SARS- CoV-2D614) em frequência para se tornar globalmente dominante. Tal mudança na frequência genotípica pode ser causada por um efeito fundador após a introdução numa população altamente interligada; alternativamente, o SARS-CoV-2G614 pode ter uma vantagem de aptidão sobre o SARS-CoV-2D614. Alguns estudos sugeriram que a substituição D614G em S pode conferir uma vantagem de aptidão ao vírus, melhorando a entrada celular8,9. Para abordar o papel da substituição D614G em S na disseminação e predominância de SARS-CoV-2G614 durante a pandemia de COVID-19, caracterizamos a ligação de S à ACE2 humana (hACE2) e a cinética de replicação in vitro, e avaliamos a dinâmica de infecção e transmissão em vivo usando três modelos animais. Nossos dados mostram que a substituição D614G em S confere maior ligação ao receptor hACE2 e maior replicação em culturas epiteliais primárias das vias aéreas humanas. Além disso, a comparação de variantes isogênicas recombinantes de SARS-CoV-2 demonstra que a substituição D614G em S fornece vantagem competitiva em um modelo de camundongo knock-in para hACE2 e aumenta acentuadamente a replicação e a transmissão em modelos de hamster sírio e furões de infecção por SARS-CoV-2 .

Para medir os efeitos da substituição D614G em S, primeiro quantificamos a ligação dos monômeros do domínio S1 ao hACE2 usando interferometria de biocamada. Tanto S1 como S1(D614G) ligam-se eficientemente ao hACE2; no entanto, S1 (D614G) mostrou uma afinidade cerca de duas vezes maior que a de S1 (Fig. 1a, Tabela Suplementar 2). Da mesma forma, S (D614G) teve uma afinidade maior com hACE2 do que S quando foram utilizadas formas monoméricas completas (Extended Data Fig. 1a, Tabela Suplementar 2). A substituição D614G em S também resultou em ligação aumentada de S1 ao hACE2 expresso exogenamente em células renais de hamster bebê (doravante, células BHK – hACE2) (Fig. 1b, Dados Estendidos Fig. 1b). A ligação de S1 ou S1 (D614G) marcados com poli-histidina a células BHK – hACE2 mostrou que mais S1 (D614G) se ligou a células BHK – hACE2 do que S1, por citometria de fluxo (Fig. 1b, Dados Estendidos Fig. 1b). Ao utilizar construções recombinantes homodiméricas compreendendo S1 ligadas a um terminal C de IgG, observamos um efeito mais notável no aumento da ligação da proteína S1 (D614G) à célula BHK – hACE2 (Fig. 1b, Dados Estendidos Fig. 1b).