Cómo la replicación y la recombinación contribuyen a la aparición de variantes del SARS-CoV-2

La pandemia del coronavirus 2019 (COVID-19) fue causada por la rápida propagación del nuevo coronavirus, el síndrome respiratorio agudo severo coronavirus-2 (SARS-CoV-2). El SARS-CoV-2 se informó por primera vez a fines de diciembre de 2019 en Wuhan, China. Desde entonces, el virus ya se ha cobrado más de 4,3 millones de vidas en todo el mundo.

Las vacunas contra el SARS-CoV-2 se desarrollaron en un tiempo récord gracias al rápido intercambio de información entre investigadores. Sin embargo, el virus evoluciona a medida que se propaga.

El SARS-CoV-2 es un virus de ARN que pertenece a la familia Coronaviridae. Como todos los virus de ARN, este virus tiene un proceso de replicación propenso a errores, que conduce a mutaciones y da como resultado nuevas variantes de SARS-CoV-2.

Los investigadores informan que prevalece una mayor presión de selección entre las cepas circulantes de SARS-CoV-2. Solo aquellas cepas que pueden evitar la infección natural y la inmunidad causada por la vacuna afectarán la selección de variantes virales.

Un nuevo estudio publicado en la revista Tendencias en microbiología, centrado en la contribución de dos procesos, la replicación y la recombinación, a la generación de variantes actuales y futuras del SARS-CoV-2.

Errores genómicos durante la replicación

El SARS-CoV-2, como cualquier otro coronavirus, requiere una ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp) para la replicación. RdRp es inherentemente propenso a errores y, por lo tanto, ayuda en la evolución del virus a través de cambios relacionados con la replicación. La tasa de mutación es baja debido al escrutinio de la exonucleasa 3 ‘codificada por el virus. Para el SARS-CoV-2, nsp14 realiza la corrección de pruebas. Sin embargo, la corrección de pruebas por sí sola no puede evitar que el virus experimente cambios o mutaciones genéticas, que son muy importantes para la aparición de variantes del SARS-CoV-2.

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Los científicos creen que comprender los factores moleculares y otros factores externos asociados con la generación de variantes del SARS-CoV-2 es fundamental para la contención de la epidemia.

El análisis de reservorios zoonóticos (por ejemplo, murciélagos), donde ocurren la mayoría de los cambios adaptativos en el virus, es esencial. La verdadera diversidad de este virus se puede determinar estudiando la tasa de acumulación de errores causados ​​por la replicación en los genomas de virus asociados con SARS-CoV-2 o SARS-CoV-2 en otras especies de mamíferos.

No está claro si la adaptación de virus dentro de los murciélagos resultó en la producción de una subpoblación de virus sarpic más diversa que otras especies de mamíferos.

Los diferentes tipos de células de diferentes huéspedes tienen sus propias vías bioquímicas únicas. Por ejemplo, las interacciones catalíticas de la polimerasa viral requieren un sustrato específico cuyas características distintivas (calidad y cantidad) pueden diferir entre los tipos de células huésped. Por lo tanto, la replicación de los coronavirus y el grado de errores dependen del hospedador y del tipo de célula.

Además, otros factores del huésped, como las enzimas, influyen en la evolución de las variantes virales. Por ejemplo, la secuencia de codificación de la enzima llamada TMPRSS2 difiere entre especies de mamíferos lejanos.

Durante la propagación de la enfermedad zoonótica, el virus infecta a una especie de mamífero con un ortólogo diferente de TMPRSS2. La proteína con púas del SARS-CoV-2 cambia lo suficiente como para ingresar a la nueva especie. Por lo tanto, existe un alto riesgo de que la población de virus co-evolucione dentro de la línea celular con la enzima ortóloga y sea seleccionada como la variante con mayor contagio.

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Estudios previos han resaltado que los genomas con mutaciones aleatorias asociadas con la reproducción se acumulan dentro de la misma célula, donde ocurre una mezcla heterogénea de proteínas virales. Esto plantea preguntas sobre la verdadera diversidad de proteínas en la superficie de virus individuales y los posteriores brotes a nivel de tejido de SARS-CoV-2 y sus variantes.

Sin embargo, no está claro si existe un proceso más regulado a la baja a nivel molecular que regule la distribución homogénea de las variantes de proteínas de pico en viriones individuales.

Mutaciones relacionadas con la recombinación

La recombinación, a diferencia de la replicación, puede resultar en modificaciones más significativas del genoma viral. Estas alteraciones pueden conducir a cambios significativos en el fenotipo del SARS-CoV-2. Además, la transcripción discontinua de genomas de coronavirus permite la recombinación en una célula infectada con múltiples tipos de coronavirus, lo que conduce a la formación de ARN y proteínas en todo el subgenoma, que tienen implicaciones para el destino de las células infectadas.

La recombinación homóloga también ocurre en el genoma del SARS-CoV-2. En este tipo de recombinación, las moléculas de ARN se unen a través de regiones de alta similitud. En los virus betacoron, la recombinación ocurre comúnmente, especialmente en murciélagos. Además, los eventos de recombinación también están presentes en los coronavirus humanos.

Un estudio reciente identificó ocho posibles eventos de recombinación entre los genomas del SARS-CoV-2. Cuatro ocurrieron en los genes esqueléticos y dos se encontraron dentro del gen esquelético. Sin embargo, estos eventos de recombinación estuvieron ausentes en todos los subconjuntos de datos. También hay una brecha en la investigación con respecto a la frecuencia de recombinación de SARS-CoV-2 y los factores que permiten la recombinación. Estudios como estos ayudarán a comprender la ruta evolutiva del SARS-CoV-2 dentro de la pandemia en curso, así como también ayudarán a predecir la eficacia a largo plazo de una vacuna y la inmunidad inducida por infecciones naturales.

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investigación futura

Los científicos explicaron que la distribución de receptores y la proliferación celular son los principales determinantes de la coinfección por dos coronavirus estrechamente relacionados, que son susceptibles de recombinación. Sin embargo, se desconocen los factores virales y los factores que influyen fuertemente en la recombinación. También es necesario caracterizar el mecanismo de replicación del SARS-CoV-2. Estos estudios ayudarán a determinar si el SARS-CoV-2 es más propenso a errores causados ​​por la replicación y la recombinación.

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