Análisis bioinformático de la expresión proteica en la COVID-19: interacción entre las células huésped infectadas, el SARS-COV2 y posibles dianas terapéuticas

Abstract

La pandemia COVID-19 ha supuesto un fuerte impacto para los sistemas sociosanitarios, además de un nuevo reto para la comunidad científica en el estudio del nuevo SARS-CoV2 y su interacción con el huésped humano. La presencia de modelos de infecciones virales previas como las del SARS-CoV1 y el MERS ha permitido establecer comparaciones a nivel de sus proteínas, fundamentalmente con algunos elementos de la proteína S Spike, capaz de establecer comunicación con los receptores de membrana de las células diana del huésped y activar el ciclo infectivo viral. La homología observada en la secuencia de algunas subunidades de dicha proteína entre los SARS-CoV y la predicción de potenciales regiones de epítopos similares en los tres virus han centrado el estudio de la fisiopatología de la enfermedad en la interacción entre el virus y las células huésped. Además del receptor ACE2 se han descrito formas alternativas de interacción virus-huésped como CD147 o CD26/DPP-4 y se ha estudiado la capacidad del huésped para activar la proteína S mediante diferentes proteasas para facilitar la entrada del virus. También se han descrito proteínas multifuncionales en el virus y el huésped que pueden potenciar diversas respuestas inmunológicas según la función que adopten. La diferente proporción y combinación en la expresión proteica de los receptores y proteasas tanto en células epiteliales del sistema respiratorio como en el sistema inmnunológico, tal como señalan los estudios de expresión proteica en modelos celulares in vitro, puede ser clave para definir endotipos y fenotipos de pacientes, con potenciales implicaciones clínico-terapéuticas.

The COVID-19 pandemic has deeply impacted the sociosanitary healthcare systems as well as becoming a new challenge for the scientific community in terms of research about SARS-CoV2 and its interplay with the human host. The existance of previous viral infectious models like SARS-CoV1 and MERS has enabled making comparisons from a protein level, mainly with some components of the Spike S protein, a protein capable of establishing communication with host cell membrane receptors and activating the viral infective cycle. The encountered homology in the sequence of some S protein subunits among the SARS-CoV as well as the prediction of similar potential epitope regions in the three viruses has focused the physiopathological research of the disease in the interaction between the virus and host cells. Not only ACE2 receptor but other alternative ways of interaction such as CD147 and CD26/DPP-4 have been described. Also has been analyzed the host cell ability to activate the S protein through different proteases, making possible the viral entry. It is noteworthy the description of multifunctional proteins in the virus and host cells that may enhance immune responses according to the function being adopted. The different proportion and combination in the protein expression of the receptors and proteases in the epithelial airway cells and in the immune system, as noted in the protein expression studies from in vitro cellular models, could be detrimental to better define the endotypes and phenotypes of patients, with potential clinical and therapeutic repercussions.

La pandèmia COVID-19 ha suposat un fort impacte per als sistemes sociosanitaris, a més d'un nou repte per a la comunitat científica en l'estudi de el nou SARS-CoV2 i la seva interacció amb l'hoste humà. La presència de models d'infeccions virals prèvies com les de la SARS-CoV1 i el MERS ha permès establir comparacions a nivell de les seves proteïnes, fonamentalment amb alguns elements de la proteïna S Spike, capaç d'establir comunicació amb els receptors de membrana de les cèl·lules diana de l'hoste i activar el cicle infectiu viral. La homologia observada en la seqüència d'algunes subunitats d'aquesta proteïna entre els SARS-CoV i la predicció de potencials regions d'epítops similars en els tres virus han centrat l'estudi de la fisiopatologia de la malaltia en la interacció entre el virus i les cèl·lules hoste . A més de l'receptor ACE2 s'han descrit formes alternatives d'interacció virus-hoste com CD147 o CD26 / DPP-4 i s'ha estudiat la capacitat de l'hoste per activar la proteïna S mitjançant diferents proteases per facilitar l'entrada de virus. També s'han descrit proteïnes multifuncionals al virus i l'hoste que poden potenciar diverses respostes immunològiques segons la funció que adoptin. La diferent proporció i combinació en l'expressió proteica dels receptors i proteases tant en cèl·lules epitelials de sistema respiratori com en el sistema inmnunológico, tal com assenyalen els estudis d'expressió proteica en models cel·lulars in vitro, pot ser clau per definir endotipos i fenotips de pacients, amb potencials implicacions clínic-terapèutiques.