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

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¿Cómo eran los primeros tomates que llegaron a Europa?

Las primeras exploraciones europeas al continente americano, allá por inicios del siglo XVI, trajeron consigo muchas riquezas, especialmente, plantas que eran cultivas y consumidas al otro lado del mundo. Una de ellas fue el tomate. Hoy es la hortaliza más cultivada en el mundo. Anualmente se producen unas 180 millones de toneladas en 4.85 millones de hectáreas.

Los tomates de hoy no se parecen ni saben como los que llegaron a Europa hace 500 años. Esto se debe a que la selección y mejora genética, que se ha dado por décadas, se orientó hacia la obtención de frutos más redondos, uniformes y resistentes, que duren más en los anaqueles de los supermercados y resistan el aplastamiento. La consecuencia fue que, en el proceso, se perdieron aquellos genes y alelos que codifican mayores niveles de azúcares y compuestos volátiles, que son claves en el sabor de este fruto.

Con el fin de saber la apariencia que tenían los primeros tomates que llegaron a Europa, un grupo de investigadores neerlandeses recopiló información de herbarios, publicaciones e ilustraciones del siglo XVI. De acuerdo con el estudio publicado en PeerJ la primera descripción del tomate la hizo el naturalista italiano Pietro Andrea Matthioli, allá por 1544. Asimismo, a inicios la década de 1550, aparecieron las primeras ilustraciones de los tomates.

Las ilustraciones muestran tomates con una gran variedad de formas (alargadas y rechonchas, otras con surcos similares a calabazas) y colores (rojos, naranjas y amarillos). Esto explica su nombre italiano: pomo d’oro (manzana dorada).

Sin embargo, no se pudo determinar la procedencia ni el año exacto en el que llegaron los primeros tomates a Europa. Para acercarse a esta respuesta, los investigadores lograron aislar y analizar una pequeña porción de ADN de una muestra herborizada de tomate, que fue colectada por Francesco Petrollini en 1558, y que se conserva en el Herbario En Tibi.

Si bien solo se secuenció el 2 % del genoma de este tomate herborizado, se pudo comparar las secuencias con otras depositadas en el GenBank. El árbol filogenético muestra una relación cercana con tres variedades locales mexicanas y dos accesiones procedentes de Perú. 

La evidencia histórica apunta a que los tomates llegaron a Europa de Mesoamérica. No obstante, hoy se sabe que en el Perú también existían formas semidomesticadas y primitivas del tomate moderno, que posiblemente eran manejadas y consumidas por las poblaciones locales, pero que en algún momento de la historia se perdieron ya que se desconocen nombres del tomate en lenguas nativas andinas y amazónicas.

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