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La proteína ‘Spike’ de la variante ómicron

La tercera ola en el Perú ha superado con creces el número de infectados de las dos anteriores juntas. Más que una ola nos topamos con una pared. La responsable es la variante ómicron que fue reportada por primera vez en Sudáfrica hace solo dos meses. El número fallecidos aumenta, pero no en la misma proporción al número de infectados gracias a las vacunas. Solo miren las gráficas publicadas por Rodrigo Parra en su Twitter. Pero no nos confiemos, el número de hospitalizados (incluyendo niños) y pacientes en UCI aumentan y están cerca de saturar nuestro precario sistema de salud.

¿En qué radica el éxito de la variante ómicron? Un estudio publicado en Science muestra, con lujo de detalles, los cambios que ha sufrido la proteína ‘Spike’ —la que usa el SARS-CoV-2 para infectar las células humanas a través del receptor ACE2— gracias a las mutaciones que ha adquirido. Los investigadores emplearon la criomicroscopía electrónica. Esta técnica permite analizar la estructura tridimensional de las proteínas y componentes celulares.

En realidad la proteína ‘Spike’ está formada por tres proteínas idénticas o protómeros (imagen A en color morado). Técnicamente es un homotrímero. Además, cada proteína tiene dos partes o subunidades: la S1, que es la que se une al receptor ACE2 de las células humanas, y la S2, que es la que permite la fusión del virus con la célula humana para infectarla. La unión entre el receptor ACE2 (en color celeste en las imágenes A y B) y la proteína ‘Spike’ se da en un lugar particular de la S1 conocida como dominio RBD (imagen B).


La variante ómicron presenta 37 mutaciones en la proteína ‘Spike’. Una mutación es un cambio en la secuencia genética que codifica cada uno de los aminoácidos que conforman una proteína. El cambio de un solo aminoácido puede modificar la estructura de la proteína, su interacción con otras proteínas o componentes celulares o inactivarlas. Cuando esto ocurre, el virus puede perder su capacidad de infectar y desaparece. A veces una mutación pasa desapercibida porque no cambia ningún aminoácido o lo hace por otro que tiene las mismas propiedades fisicoquímicas. Pero ocurren casos en que estas mutaciones le dan una ventaja al virus. 


Los científicos observaron que 15 de las 37 mutaciones se hallaban en el dominio RBD, el cual es clave para la infección del virus y que es el objetivo de los anticuerpos neutralizantes (que bloquean su interacción con el receptor ACE2) generados por las vacunas. 

La interacción entre dos proteínas (como ‘Spike’ y ACE2) es compleja. Se basa en fuerzas electrostáticas (como la de los imanes) que se pegan o repelen de acuerdo con las cargas de los aminoácidos. El cambio de un aminoácido por otro puede modificar la estructura de la proteína (incluso ligeramente), afectando su interacción con otras. Imaginen 15 modificaciones solo en el dominio RBD. 

Lo que mostraron los análisis de criomicroscopía electrónica fue que, si bien habían cambios que afectaban la eficiencia de la interacción de ‘Spike’ y ACE2, habían otros que la restituían, evitando que ómicron pierda su capacidad de infectar las células humanas. Es decir, algunas de estas mutaciones, por sí solas, serían perjudiciales para el virus, pero cuando actúan en conjunto le confieren ventajas. En este caso, también les permite evadir mejor los anticuerpos neutralizantes. Esta es la razón de por qué tantas personas, incluyendo vacunados, se están infectando.


Lo que falta saber es ¿cómo surgió esta variante? Los científicos piensan que este virus pudo haber surgido en una persona con el sistema inmunológico comprometido (como un paciente de VIH, cáncer o transplante). El virus vivió de forma prolongada en esta persona, multiplicándose y generando nuevas mutaciones. Un laboratorio viviente. Esto también explicaría por qué no provoca síntomas tan fuertes como otras variantes. De haberlo hecho, su hospedero carente de defensas hubiera muerto.

Mientras hayan personas no vacunadas, muchas por falta de acceso (como en los países africanos) y otras por creer en las teorías de los antivacunas, el virus seguirá teniendo chances de evolucionar y generar nuevas variantes. No dejemos a la suerte la aparición de un “nuevo ómicron”, pero más peligroso.

Referencia e imágenes:

Mannar, D., et al. (2022). SARS-CoV-2 Omicron variant: Antibody evasion and cryo-EM structure of spike protein–ACE2 complex. Science. DOI 10.1126/science.abn7760

Comentarios

  1. Hola David señalo estas dos partes del texto para hacerte algunas preguntas y cuestionamientos por favor:

    “(…) En este caso, también les permite evadir mejor los anticuerpos neutralizantes. Esta es la razón de por qué tantas personas, incluyendo vacunados, se están infectando.”

    “Mientras haya personas no vacunadas, muchas por falta de acceso (como en los países africanos) y otras por creer en las teorías de los antivacunas, el virus seguirá teniendo chances de evolucionar y generar nuevas variantes. No dejemos a la suerte la aparición de un “nuevo ómicron”, pero más peligroso.”

    1.
    ¿Si los vacunados también se infectan al igual que los no vacunados por qué pensar que solo los no vacunados generaran las nuevas variantes?

    2.
    Pensar que los no vacunados generaran las nuevas variantes no sería equivalente a decir que las personas que no toman antibióticos son las que crean la resistencia a los antibióticos; generando una presión selectiva sobre ciertas variantes de bacterias, cuando es evidente que la presión selectiva la crean las personas que si los toman.
    ¿No son los vacunados mas bien los que han ejercido una presión selectiva para la aparición de estas nuevas variantes?

    3.
    Desde la perspectiva de la biología evolutiva los virus que entran en contacto con el ser humano con el paso del tiempo van a tender a ser menos letales, pues su permanencia y éxito en su replicación (adaptación) van a depender de que evolucionen a formas menos virulentas. De lo contrario, no podrían contagiar a una mayor cantidad de personas si su letalidad se elevara.
    Es curioso que al principio del texto atribuyas la baja mortalidad de la variante ómicron solo a las vacunas y no al mismo virus, el cual es menos virulento en sí.
    Al final planteas la posibilidad de que el virus podría volverse mas peligroso, supongo que te referirás a la letalidad. ¿Es posible que SARS-CoV-2 se vuelva más letal de lo que actualmente es con la variante ómicron?

    Agradeceré mucho tus respuestas.

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  2. Hola Anderson. Interesantes preguntas. Trataré de responderlas brevemente.
    1. Las evidencias apuntan a que las vacunas reducen también la infección y contagios (no al nivel de reducir hospitalización y muerte, pero sí en torno al 50 %). Es decir, los vacunados se contagian mucho menos. Reduce también la carga viral. Todo esto disminuye las chances que el virus adquiera una mutación beneficiosa.
    2. No confundir una vacuna (preventivo) con un antibiótico (tratamiento). La vacuna evita infección (que el virus se replique y mute) y el antibiótico detiene la infección matando al agente infeccioso (que ya se multiplicó y pudo generar un individuo mutante). La presión selectiva es mucho menor en la vacuna.
    3. La evolución es ciega. No tiene una finalidad. De ser así la rabia o el ébola tendrían tasas de mortalidad cada vez más bajas, cosa que no ocurre. Además la adaptabilidad y equilibrio por selección natural se llega en condiciones ideales y se altera con intervención externa (vacunas, mascarillas, aislamiento, etc). Ómicron es más débil que otras variantes, pero de no haber vacuna su efecto global hubiera sido más serio como se ve en países con porcentajes más bajos de población vacunada.
    Saludos.

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