Representación esquemática de las principales rutas de entrada que utiliza el SARS-CoV-2 para la infección. La entrada comienza con la unión a la membrana y termina con la fusión de la membrana catalizada por proteína S que libera el contenido viral en el citosol. La actividad de fusión depende de dos pasos de escisión proteolítica, a saber, uno típicamente llevado a cabo por furina en la célula productora y el segundo por TMPRSS2 en la superficie celular en los endosomas de la célula diana. Alternativamente, las catepsinas endosómicas pueden llevar a cabo ambas escisiones. La exposición del virus a un medio ácido es esencial para la fusión de membranas, la penetración del genoma y la infección productiva. La fusión y la penetración ocurren solo en los compartimentos endosomal/lisosomal temprano y tardío ácidos, pero no en la superficie celular, incluso cuando se han producido las escisiones de furina y TMPRSS2. La fusión y la penetración pueden ocurrir en la superficie celular de las células que expresan TMPRSS2 si el pH extracelular es ~6,8. Crédito:Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI:10.1073/pnas.2209514119
Por primera vez, los científicos han capturado en video todos los pasos que sigue un virus cuando ingresa e infecta una célula viva en tiempo real y en tres dimensiones.
Los científicos lograron la hazaña mediante el uso de imágenes avanzadas llamadas microscopía de lámina de luz de celosía, así como la manipulación química y genética.
La primera parte del video que se muestra aquí sigue a un virus diseñado para generar proteínas de pico de SARS-CoV-2 (etiquetadas en rosa) a medida que es capturado en la superficie de una célula y engullido por un compartimento celular llamado endosoma. Luego, el virus se fusiona con la membrana del endosoma e inyecta su material genético (marcado en azul) dentro de la célula, los pasos necesarios para iniciar un ciclo de infección y replicación viral.
La segunda parte del video muestra muchos de estos virus dentro de la célula. El video cubre 4 minutos de actividad, con instantáneas tomadas cada 4 segundos.
Los hallazgos, publicados el 1 de septiembre en PNAS , brinda nuevos conocimientos sobre la mecánica fundamental de la infección viral y podría señalar el camino hacia nuevos métodos para intervenir antes de la aparición de COVID-19.
El trabajo de los investigadores revela que los virus no pueden fusionarse con la membrana y liberar sus genomas a menos que estén bañados en un ambiente ligeramente ácido. Los experimentos indicaron que el pH debe caer entre 6,2 y 6,8, apenas por debajo de la neutralidad y a la par con los fluidos corporales como la saliva y la orina. Los endosomas tienen tal acidez, y las mediciones del equipo confirmaron que este también es el rango de pH dentro de una nariz humana típica, donde a menudo comienza la infección por SARS-CoV-2.
"Curiosamente, la medición del pH de la cavidad nasal rara vez se había hecho antes", señaló el coautor principal Tomas Kirchhausen, profesor de biología celular en el Instituto Blavatnik de la Facultad de Medicina de Harvard y profesor de pediatría HMS en el Hospital Infantil de Boston.
El ambiente ácido permite que las enzimas en el endosoma o en la superficie celular, incluido TMPRSS2, un habilitador clave de la infección por SARS-CoV-2, corten la proteína del pico y faciliten la fusión de la membrana, encontró el equipo.
El trabajo estuvo a cargo de los laboratorios de Kirchhausen; el ex profesor de HMS Sean Whelan, ahora en la Universidad de Washington en St. Louis; y Giuseppe Balistreri en la Universidad de Helsinki. Alex Kreutzberger, instructor de pediatría del HMS en el laboratorio de Kirchhausen, es el primer autor del artículo. Un nuevo y potente anticuerpo neutraliza todas las variantes conocidas del SARS-CoV-2
