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¿Cómo es el coronavirus visto con un microscopio electrónico?
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¿Cómo es el coronavirus visto con un microscopio electrónico?

martes 07 de abril de 2020, 14:23h

En estos días en los que la vida laboral se encuentra reducida a actividades esenciales y ciudadanos de muchos países, incluidos España, están confinados en sus hogares para tratar de frenar la pandemia del coronavirus, COVID-19, la comunidad científica está en plena efervescencia. Su objetivo es claro, tratar de “entender como el virus responsable del COVID-19, denominado 2019-nCoV o SARS-CoV-2, infecta las células humanas”, estadio necesario para desarrollar tratamientos y vacunas que permitan curar a las personas infectadas y prevenir nuevos contagios.

Una técnica que está contribuyendo de forma significativa a entender el 2019-nCoV y su interacción con las células humanas es la crio-electro-microscopía. La técnica, por cuyo desarrollo Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson recibieron el premio nobel de química en 2017, consiste en “enfriar criogénicamente” las biomoléculas en distintos estadios de su movimiento para poder visualizar los procesos en los que están interviniendo. El “enfriamiento criogénico” se realiza con nitrógeno líquido a -195.8 C que enfría un recipiente con etanol en el que se sumergen las biomoléculas depositadas en una rejilla de cobre. En contacto con el etanol criogénico el agua que rodea a las biomoléculas se vitrifica sin llegar a congelarse. Este proceso es esencial pues si el agua se congelase aumentaría su volumen y rompería las biomoléculas de forma similar a como se rompe una botella de vidrio con agua si la ponemos en el congelador. Una vez crio-enfriadas las biomoléculas se estudian con un microscopio electrónico tomando imágenes bidimensionales a distintos ángulos a partir de las cuales se reconstruye su estructura tridimensional utilizando algoritmos matemáticos.

Los microscopios electrónicos utilizan electrones en vez de luz para investigar materiales porque cuando son acelerados a energías de varios kilovoltios, la electricidad en nuestros hogares funciona a 220 V, se mueven como si fuesen ondas con una longitud de onda de Angstroms, una diezmillonésima parte de un milímetro, que es miles de veces más pequeña que la de la luz visible y comparable a los rayos X. La longitud de onda de Angstroms permite resolver estructuras de este tamaño lo que convierte a la técnica en una herramienta ideal para estudiar biomoléculas. La famosa doble hélice del ADN tiene una longitud de 34 Angstroms entre dos vueltas de la hélice y fue visualizada utilizando electro-microscopía por Kleinschmidt y Zahn en 1959.

Dos equipos de investigación, uno estadounidense y otro chino, han publicado en el mes de marzo en la revista científica Science relevantes resultados de crio-electro-microscopía sobre el coronavirus 2019-nCOV. El equipo estadounidense ha estudiado la estructura de las proteínas S con forma de espiga que forman las coronas que aparecen sobre la membrana del virus dándole su nombre. Los estudios han confirmado que es una proteína trimétrica, formada por tres unidades, con un genoma similar en un 80% al virus SARS-CoV, que causa problemas respiratorios agudos, y en un 98% al coronavirus de murciélagos RaTG13. El virus usa S para unirse a las células humanas y para ello se divide en dos partes S1/S2 y en punto de escisión se forma una proteína tipo furin observada en virus virulentos como el de la influenza. Han comprobado que S demuestra muy poca capacidad de unión a anticuerpos eficaces para tratar otros virus.

El equipo chino ha estudiado la primera parte de la entrada del virus que se realiza mediante la interacción de S1 con la encima ACE2 que se encuentra en las membranas de varias de nuestras células: pulmones, corazón, riñones e intestinos, e interviene en procesos como el control de la presión sanguínea. Han resuelto la estructura de ACE2 ligada a un aminoácido neutro con y sin receptor de unión a la proteína S. Los estudios sugieren que dos proteínas trimétricas S del coronavirus se enlazan con un dímero de ACE2. Estos resultados son un paso hacia adelante hacia el desarrollo de fármacos específicos para atacar el coronavirus.
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