Las redes polares median la conducción iónica de la proteína de la envoltura del SARS-CoV-2

Área de la Ciencia:

• Biología estructural
• La biofísica
• Virología

Sus antecedentes:

• La proteína E del SARS-CoV-2 forma canales cationales cruciales para la patogenicidad viral.
• Los estudios estructurales anteriores determinaron las estructuras de ETM en estados cerrados y abiertos, pero carecían de detalles mecánicos.
• El mecanismo preciso de conducción de iones a través del canal de la proteína E sigue siendo poco conocido.

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar el mecanismo de conducción iónica del dominio transmembrana de la proteína E del SARS-CoV-2 (ETM).
• Investigar el papel de los residuos polares en las entradas del canal del terminal N y del terminal C.
• Comprender cómo las puertas de los canales (estados abiertos/cerrados) y las interacciones lipídicas influyen en el transporte de iones.

Principales métodos:

• Se empleó espectroscopia de RMN de estado sólido para estudiar el ETM.
• Estudio de la estructura de la cadena lateral, la dinámica y las interacciones de los principales residuos polares (Glu8, Asn15, Ser16, Arg38).
• Efectos analizados de pH, Ca2+, lípidos y mutación de T9I en el comportamiento de los residuos y la función del canal.

Principales resultados:

• El N-terminal Glu8 interactúa con los protones, Ca2+ y los residuos de Thr, mostrando una dinámica dependiente de los lípidos.
• La mutación T9I (variante Omicron) interrumpe estas interacciones, afectando la dinámica N-terminal.
• Asn15 y Ser16 forman enlaces de hidrógeno interhelical en el estado cerrado, separados por agua en el estado abierto.
• La dinámica de la cadena lateral Arg38 del terminal C cambia de una reorientación rápida (cerrada) a un movimiento restringido (abierto).
• Evidencia de una red polar N-terminal dinámica que recluta iones y un C-terminal hidrófilo mediado por Arg38.

Conclusiones:

• La red polar N-terminal recluta y transmite dinámicamente protones y Ca2+ de una manera dependiente de los lípidos.
• La apertura del canal implica el influjo de agua y el enlace de hidrógeno alterado entre Asn15 y Ser16.
• La inserción de Arg38 en el extremo C mejora la hidrofilidad, facilitando la permeación iónica a través del núcleo hidrofóbico.