Revelan información molecular de la replicación del virus de la COVID-19 útil para nuevos fármacos

El Grupo de Investigación en Bioquímica Computacional de la Universitat Jaume I de Castelló (UJI) ha logrado revelar el mecanismo molecular de la SARS-CoV-2 Mpro, una de las enzimas esenciales para el proceso de replicación del virus responsable de la pandemia de la COVID-19. Los resultados de esta investigación, que pueden ser útiles para el desarrollo de nuevos fármacos antivirales, han sido obtenidos por Katarzyna Świderek y Vicent Moliner y se han publicado en Chemical Science. Además, este estudio ha sido seleccionado por esta revista como uno de los más relevantes de 2020.

El trabajo, realizado en el Departamento de Química Física y Analítica de la Escuela Superior de Tecnología y Ciencias Experimentales (ESTCE), se ha centrado en el estudio del funcionamiento de la enzima SARS-CoV-2 Mpro por medio de métodos computacionales que combinan la mecánica cuántica con la mecánica molecular (QM/MM, de sus siglas en inglés).

El catedrático de Química Física de la UJI, Vicent Moliner, argumenta que la descripción a nivel atómico de cómo funciona esta enzima «sugiere que el proceso completo implica cuatro reacciones químicas que tienen lugar en dos etapas en el mismo centro activo de la enzima. El mecanismo de acción difiere de otras enzimas de la misma familia, las cisteína proteasas, presentes en otros seres vivos, incluidos los humanos».

Antivirales específicos

Los científicos explican que, por ejemplo, cuando el virus entra en las células humanas para replicarse, la SARS-CoV-2 Mpro presenta una clara especificidad para romper las cadenas peptídicas humanas después del aminoácido Gln, una capacidad no observada en las proteasas humanas. «Esta característica hace que esta enzima sea un excelente objetivo para diseñar nuevos fármacos antivirales específicos», asevera la investigadora Katarzyna Świderek.

«La credibilidad de nuestros resultados, obtenidos mediante estas técnicas computacionales, viene avalada por el hecho de que algunas de nuestras conclusiones, como son la velocidad de reacción de la enzima o algunas de las interacciones que se establecen entre el centro activo de la enzima y la cadena peptídica humana que está troceando, coinciden con datos experimentales publicados en los últimos meses por otros grupos de investigación internacionales», expone K. Świderek. En definitiva, concluye Moliner, «los resultados derivados de nuestro estudio pueden utilizarse para guiar el diseño de compuestos antivirales para el tratamiento eficaz de la COVID-19».

Vicent Moliner es catedrático de Química Física en la Universitat Jaume I e investigador principal del Grupo de Bioquímica Computacional Computacional. Por su parte, la doctora Katarzyna Świderek es investigadora Juan de la Cierva-Incorporación del mismo grupo y, recientemente, ha obtenido un contrato en el programa de excelencia JIN del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

Este grupo de la UJI se dedica al desarrollo y aplicación de métodos teóricos para el estudio de procesos biológicos mediante simulaciones con ordenadores de grandes prestaciones. Entre otros hallazgos, ha revelado cómo funcionan las enzimas en sistemas relacionados con procesos degenerativos como la enfermedad de Alzheimer. También han diseñado, en colaboración con grupos de universidades de Canadá y Reino Unido, pequeñas moléculas que inhiben otras enzimas en procesos infecciosos. Este último estudio, centrado en el papel de las glicosidasas, clave para digerir carbohidratos, controlar las infecciones por patógenos o la defensa antibacteriana, se publicó en Nature Communications.

Esta línea de investigación está siendo subvencionada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (refs. PGC2018-094852-B-C21 y PID2019-107098RJ-I00), por la Generalitat Valenciana (refs. AICO/2019/195 y SEJI/2020/007) y por la Universitat Jaume I (UJI-B2017-31 y UJI-A2019-04). Todas las simulaciones computacionales se han llevado a cabo en el centro de cálculo de la Universitat Jaume I.

Referencia bibliográfica

Katarzyna Świderek, Vicent Moliner. Revealing the Molecular Mechanisms of Proteolysis of SARS-CoV-2 Mpro from QM/MM Computational Methods, Chemical Science 2020, DOI: 10.1039/D0SC02823A.

2020 Chemical Science HOT Article Collection.

Fuente: UJI







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