Em resumo
Para entrar numa célula, o vírus Andes encaixa-se numa estrutura da sua superfície. Os investigadores descobriram que esse encaixe acontece num bolso fundo, que o vírus forma com várias partes. A descoberta ajuda a explicar por que algumas defesas do corpo conseguem bloquear o vírus e pode orientar a criação de moléculas capazes de impedir a entrada nas células.
Um primeiro contacto que pode começar com roedores e passar entre pessoas
Os hantavírus são um grupo de vírus transmitidos aos seres humanos por roedores infetados e que podem causar doenças graves. Uma das doenças mais graves que podem causar é uma síndrome pulmonar que pode evoluir rapidamente para insuficiência respiratória. Entre os hantavírus conhecidos por infetar seres humanos, o vírus Andes destaca-se por uma característica adicional: também pode passar de uma pessoa para outra, ao contrário dos outros vírus conhecidos do grupo que causam doenças em seres humanos.
Isso não significa que qualquer contacto leve à infeção, mas torna particularmente importante compreender como o vírus começa a infetar uma célula. Se os investigadores descobrirem como ele se liga a um recetor na superfície celular, poderão identificar com mais precisão os seus pontos fracos e explorar formas de bloquear essa primeira etapa. O novo estudo não apresenta um tratamento pronto a usar. Em vez disso, explica a estrutura de que o vírus depende para iniciar a ligação e abre caminho a novas estratégias para o desativar.
O recetor não reconhece uma peça isolada
Estudos anteriores já tinham mostrado que o vírus Andes, assim como outros hantavírus do Novo Mundo, usa uma proteína humana presente à superfície das células, chamada protocaderina-1, ou PCDH1. Mas saber o nome do recetor não bastava para compreender como se dá a ligação. A questão principal continuava em aberto: de que forma a proteína viral reconhece esse recetor e onde, exatamente, ocorre o contacto entre ambos?
As experiências anteriores revelaram um obstáculo importante: uma unidade isolada da proteína da espícula viral não conseguia ligar-se à PCDH1. A ligação só ocorria quando as quatro unidades da espícula se juntavam numa única estrutura. Isso indica que o local de reconhecimento não é uma zona já formada na superfície de uma só unidade. É uma estrutura composta, que surge quando as unidades se organizam em conjunto. Por isso, era necessário estudar a estrutura completa, em vez de analisar cada componente separadamente.
A espícula é a estrutura superficial que o vírus utiliza para interagir com a célula. Neste caso, é formada por quatro cópias de uma glicoproteína chamada Gn. A equipa procurou estabilizar essa estrutura fora do vírus, de modo a poder analisá-la e compará-la com o recetor humano. Para isso, concebeu uma versão solúvel da espícula do vírus Andes e acrescentou-lhe um suporte estrutural que ajudou a manter as quatro unidades numa disposição estável, semelhante à necessária para estudar a ligação.
Uma imagem tridimensional revela o bolso central
Os investigadores combinaram a microscopia eletrónica de amostras congeladas com experiências funcionais. Esta técnica permite observar moléculas biológicas congeladas em posições que preservam os seus detalhes estruturais e, a partir daí, construir uma representação precisa da sua forma. Depois de misturarem a espícula concebida em laboratório com a proteína PCDH1, os investigadores analisaram o complexo resultante. Participaram no trabalho equipas do Albert Einstein College of Medicine, em Nova Iorque, do Institut Pasteur, em Paris, e do Louisiana State University Health Sciences Center, em Shreveport. O estudo foi publicado na revista Nature.
A estrutura mostrou que a PCDH1 se liga no interior de uma cavidade profunda, situada no centro da espícula e formada pela interação das quatro cópias de Gn. A ligação é também assimétrica: o recetor não ocupa uma posição exatamente igual em relação a todas as partes da estrutura. Assim, é a espícula como um todo que cria o local de ligação. As quatro unidades funcionam como paredes adjacentes que desenham um bolso central, onde uma parte do recetor consegue entrar.
Este pormenor estrutural é importante para além da descrição da forma das moléculas. Se o local de ligação estivesse numa unidade isolada, compreendê-lo e alterá-lo poderia ser uma tarefa diferente. Mas o estudo indica que o vírus organiza as partes da sua superfície de maneira a criar um local que só se revela por inteiro na estrutura formada pelas quatro unidades. Isso explica por que a proteína isolada não era suficiente para mostrar a interação e demonstra que a organização dos componentes da espícula é essencial para o reconhecimento da célula.
Três segmentos ajudam a formar o local de ligação
Para identificar as partes que contribuem efetivamente para formar o bolso, os investigadores alteraram posições específicas na proteína Gn e observaram o efeito dessas mudanças na ligação. As experiências com mutações revelaram que três segmentos em forma de alça participam na formação do local de ligação da PCDH1. O resultado apoia a ideia de que o local de reconhecimento não é uma característica de uma unidade independente, mas depende de detalhes estruturais que atuam em conjunto no complexo viral.
A equipa fez ainda outro teste para avaliar a importância dessas características: introduziu alterações relacionadas com as três alças em glicoproteínas de hantavírus do Velho Mundo. Segundo o estudo, essas modificações permitiram transferir para essas proteínas a capacidade de se ligar à PCDH1, antes observada nas proteínas dos hantavírus do Novo Mundo. O resultado fornece evidências funcionais de que a organização de elementos específicos da Gn pode determinar a capacidade de uma proteína reconhecer o recetor. Não se trata apenas de uma observação visual numa imagem microscópica.
Isso não significa que todas as diferenças entre os vírus se resumam a essas alças, nem que a sua alteração, por si só, explique todas as diferenças entre eles. O que as experiências demonstram, de forma específica, é que os três segmentos contribuem para formar o local de ligação e que as alterações introduzidas foram suficientes para transferir a capacidade de reconhecer a PCDH1 no teste realizado pelos investigadores. Assim, o estudo combinou a observação da estrutura com testes do seu funcionamento, em vez de se limitar a descrever uma possível forma de contacto.
Os anticorpos enfrentam o bolso de duas maneiras
A equipa testou quatro anticorpos neutralizantes, ou seja, anticorpos capazes de dificultar a ação do vírus. As análises estruturais e funcionais mostraram que eles impedem a interação entre a espícula e o recetor de duas formas diferentes. Num dos casos, os anticorpos bloqueiam o caminho até ao local de ligação da PCDH1. No outro, formam uma barreira física que impede o recetor de se aproximar da espícula ou de se encaixar nela.
Mas o bolso profundo cria um paradoxo interessante: permite que o recetor alcance uma zona interior e, ao mesmo tempo, limita a capacidade dos anticorpos de entrar nessa mesma região. A PCDH1 é comprida e estreita, pelo que consegue estender-se até ao interior da cavidade. A maioria dos anticorpos, por sua vez, é maior e pode não conseguir penetrar até à mesma profundidade. Assim, o vírus não esconde o local de ligação retirando-o da superfície; coloca-o numa reentrância que certas moléculas têm dificuldade em alcançar.
Rohit Jangra, professor assistente de microbiologia e imunologia no Louisiana State University Health Sciences Center, em Shreveport, explicou que a profundidade do bolso ajuda a compreender por que é difícil para os anticorpos alcançarem essa região. De forma simples, o recetor estreito consegue entrar no espaço onde ocorre o contacto, enquanto um anticorpo maior pode embater na borda da cavidade ou não conseguir posicionar-se corretamente para chegar ao local. Isso não significa que todos os anticorpos sejam incapazes de atuar: os resultados mostraram que os quatro anticorpos neutralizantes testados conseguiram bloquear a ligação, seja ocultando o local, seja criando uma barreira à sua frente.
Da forma do bolso a uma possível estratégia de tratamento
A estrutura descoberta aponta para uma direção que poderá ser explorada no desenvolvimento de antivirais: conceber moléculas estreitas e alongadas, capazes de alcançar o fundo da cavidade e competir com o vírus pela ligação, ou de bloquear o local de que o recetor precisa. Não são medicamentos cuja eficácia tenha sido demonstrada pelo estudo. Trata-se de uma possibilidade baseada nas características do local identificado pelos investigadores. Saber que o bolso é profundo e que o recetor consegue alcançá-lo graças à sua forma dá aos cientistas uma ideia do que poderá ser necessário para levar uma molécula terapêutica até ao mesmo ponto.
O valor desta hipótese está em relacionar a forma do alvo biológico com a forma da molécula que poderá bloqueá-lo. Um composto incapaz de entrar na cavidade pode não ser adequado para atingir a sua parte mais profunda, mesmo que consiga ligar-se a outras regiões da espícula. Já uma molécula concebida com uma forma alongada e estreita poderá ser testada para avaliar se consegue alcançar o local e interromper a ligação entre Gn e PCDH1. A equipa pretende explorar esta vulnerabilidade estrutural como ponto de partida para estratégias contra o vírus Andes e, possivelmente, contra vírus próximos, como o vírus Sin Nombre.
Este trabalho é o início de uma linha de investigação, não o seu ponto final. O estudo oferece uma estrutura para compreender a interação do vírus com o seu recetor e identifica características relevantes para a ligação e para a ação de alguns anticorpos. No entanto, não demonstra que as moléculas propostas venham a tornar-se tratamentos eficazes. Será necessário concebê-las e testá-las para descobrir se conseguem chegar ao bolso e impedir a interação em condições adequadas. Ainda assim, identificar com precisão o local a atingir dá aos investigadores um ponto de partida mais claro do que tentar bloquear o vírus sem conhecer os detalhes do seu contacto com a célula.
Conclusão
Um estudo publicado na Nature mostra que o vírus Andes utiliza uma espícula composta por quatro unidades Gn para formar um bolso central profundo, onde se liga ao recetor humano PCDH1. As imagens obtidas por microscopia eletrónica de amostras congeladas e as experiências funcionais revelaram que três segmentos em forma de alça da Gn ajudam a formar o local de ligação e que alterações relacionadas com esses segmentos podem transferir a capacidade de ligação para glicoproteínas de hantavírus do Velho Mundo. Os testes com quatro anticorpos neutralizantes mostraram que eles bloqueiam a ligação ao ocultar o local ou ao criar uma barreira, embora a profundidade do bolso dificulte o acesso de anticorpos grandes, em comparação com o recetor comprido e estreito. Estes resultados oferecem uma base para investigar moléculas terapêuticas alongadas, capazes de entrar na cavidade e impedir a ligação, numa tentativa de combater o vírus Andes e, talvez, vírus relacionados, como o Sin Nombre.