¿Cómo entra el coronavirus en tus células?

Cada vez lo conocemos mejor: dos artículos científicos describen la estructura de las espículas del coronavirus, las llaves que le permiten entrar en nuestras células.

Cuatro viriones del SARS-CoV-2 en los que se aprecia la corona, formada por decenas de espículas que se proyectan hacia fuera.
Cuatro partículas del SARS-CoV-2 saliendo de una célula durante un ensayo de laboratorio, en una imagen de microscopio electrónico. En ella se puede ver la corona de los virus, una especie de “espinas” que salen en todas direcciones y que son en realidad proteínas con las que el virus consigue acceso al interior de las células.NIAID Rocky Mountain Laboratories (NIH, Estados Unidos)
Este artículo fue publicado el 18 de marzo de 2020. Teniendo en cuenta la velocidad a la que cambian los datos y los modelos predictivos empleados es probable que la información del siguiente documento ya esté desactualizada. Recomendamos buscar una fuente más reciente y leer el presente artículo teniendo en cuenta este inevitable desfase.

Una de las cosas que hacen preocupante a este nuevo coronavirus es precisamente eso, que es nuevo. Eso significa que ninguno tenemos anticuerpos para luchar contra él, y por lo tanto todos nos pondremos más o menos enfermos cuando entre en nuestro cuerpo; para la mayoría la infección será leve, pero todos habremos de pasar por el proceso de “conocer” al virus, generar inmunidad y, finalmente, destruirlo.

La comunidad científica también ha de recorrer un camino similar. Queremos producir vacunas, o anticuerpos artificiales para ayudar a los enfermos, pero no conocemos al virus. Necesitamos entender cómo funciona, qué herramientas utiliza para hackear nuestras células, y entonces podremos aspirar a bloquearlo. En los últimos días se ha dado un gran paso en esa dirección con dos artículos que nos desvelan cómo son las espículas del virus.

Una corona de espinas

Los coronavirus reciben ese nombre porque cuando los vemos al microscopio electrónico tienen un aspecto redondeado y están rodeados de una especie de “pelo”, que recuerda a la corona solar cuando se observa durante un eclipse total. En los virus, esta corona está formada por proteínas que salen hacia fuera, como las púas de un erizo de mar, pero su función no es proteger al virus: sirven para que el virus abra la membrana de las células y se interne en ellas.

Estas proteínas se llaman espículas o “proteínas S”, y son, en cierta manera, la huella dactilar del virus. Los coronavirus son virus envueltos, que significa que están rodeados de una membrana similar a la de las células. Las espículas sobresalen fuera de la membrana porque el virus las necesita para interaccionar con las células. Pero si nosotros aprendemos a identificar esas espículas y a inutilizarlas habremos ganado la partida: el virus ya no nos podrá atacar. Eso es lo que hace el sistema inmune y eso es también lo que buscan muchos tratamientos que están ahora en desarrollo.

Pero ver de cerca una espícula no es sencillo. Si en un microscopio electrónico la corona se ve como una especie de pilosidad difusa lo que necesitamos es algo que permita ampliar uno de esos pelos y mostrarnos todos sus detalles. Por fortuna, esa técnica existe: es la microscopía electrónica criogénica, y su impacto en la biología molecular ha sido tan grande que sus creadores recibieron el Premio Nobel de Química en el año 2017.

Esencialmente, la idea no consiste en inventar un microscopio mejor que los que ya tenemos: los microscopios electrónicos son perfectamente capaces de darnos una imagen de una molécula grande, como es la espícula. El problema es que las moléculas se están moviendo continuamente: vibran, se estiran, se contorsionan, se pegan a cosas… Para sacar una buena imagen necesitamos pararlas, y ahí es donde interviene la criogenia: el truco consiste en congelar la muestra antes de meterla en el microscopio. Pero congelarla de una forma muy cuidadosa, para que el hielo sea transparente a los electrones.

Eso es lo que han hecho dos grupos de científicos, que han publicado sus resultados con pocos días de diferencia en las revistas Science y Cell. Han producido miles de copias de la espícula, las han suspendido en hielo y han obtenido imágenes de todas ellas, de forma que podemos ver la espícula desde todos los ángulos: tenemos una imagen 3D de una de las espinas del virus.

Las espículas del coronavirus tienen forma alargada y en la parte superior se aprecia una protuberancia, que es con la que el virus se engancha a las células que infecta.
La estructura tridimensional de las espículas del SARS-CoV-2. La línea de trazos negra representa la membrana del virus, de la que sobresale la proteína. La espícula está formada por tres piezas idénticas ensambladas entre sí, y que en esta imagen están coloreadas en verde, rosa y color tostado. Las esferas rojas son hidratos de carbono que la proteína incorpora y que le ayudan a mantener su estructura y a evadir la identificación por parte del sistema inmune. La protuberancia verde que podemos ver arriba es el “garfio”, la pieza crítica que permite al virus engancharse a las células humanas.Daniel Wrapp et al. (Science)

Un garfio retráctil

La reconstrucción 3D nos muestra es una proteína con forma de trompeta, similar a las espículas de otros coronavirus, pero un detalle llamó rápidamente la atención de los investigadores: en la parte superior de la espícula había una parte que aparecía movida. Era como si, a pesar de estar congelada, hubiera una pieza suelta que siguiera moviéndose. Eso no podía ser, desde luego: lo que estaba pasando es que, entre las miles de copias de la proteína, había algunas en las que esa parte estaba en una posición y otras en las que estaba en otra. Acababan de descubrir que la espícula tiene una pieza móvil.

Dos imágenes de la espícula del SARS-CoV-2, una de ellas con el "garfio" desplegado y otra con el garfio plegado.
Reconstrucciones de la espícula en su disposición desplegada (izquierda) y plegada (derecha). Según lo que sabemos a día de hoy, parece que en el SARS-CoV-2 al menos la mitad de las espículas están desplegadas.Daniel Wrapp et al. (Science)

Eso no era algo nuevo: también se han observado piezas móviles en las espículas de otros dos coronavirus, el SARS y el MERS. Este virus, el SARS-2, es el tercero en el que se descubre. En los dos anteriores, la pieza móvil es la encargada de engancharse a la superficie de la célula humana y dar inicio a la invasión. Podríamos decir que esta pieza es una especie de “garfio microscópico” que los virus utilizan para abrirse paso.

La hipótesis con la que trabajan los científicos es que la movilidad de esta pieza es la que le permite a este virus “engancharse” a las células más fácilmente, y por lo tanto podría estar relacionada con que sea más contagioso y también con que sea más virulento. Una observación apoya esta idea: de las siete especies de coronavirus que afectan a humanos, en cuatro de ellas el “garfio” siempre aparece pegado a la espícula, y esas cuatro especies sólo producen resfriados. Las otras tres, en las que el garfio puede desplegarse, producen enfermedades mucho más serias.

En cualquier caso, con esto sólo hemos desvelado el primer paso del proceso de infección. Por lo que sabemos de otros coronavirus el proceso de entrada a la célula es más complicado que “me engancho a la parte de fuera y me cuelo”. Una vez enganchado toda la mitad superior de la espícula se separa, como la cola de una lagartija. Esto deja al descubierto el “corazón” de la proteína, y es esa parte interior la que hace el trabajo de fusionar la membrana del virus con la de la célula y, definitivamente, abrirle el paso al interior. Este segundo paso es tan importante que creemos que cuando nuestro cuerpo genera anticuerpos contra el virus, algunos bloquean la parte superior, la que tiene el garfio, y otros la inferior, donde está el “corazón”. Son los segundos los que parecen bloquear de forma más eficaz la acción del virus.

Una infección es siempre una carrera entre el invasor, que quiere entrar sin ser visto, y el invadido, que trata de defenderse con todos los recursos a su alcance. Esta invasión nos ha cogido un poco desprevenidos, como siempre que nos enfrentamos a un enemigo desconocido, pero ya estamos rellenando ese hueco, y a una gran velocidad. En dos meses hemos pasado de no saber casi nada del virus a tener imágenes de su maquinaria de infección. El final no está cerca todavía, pero ya estamos avanzando por el camino correcto.

QUE NO TE LA CUELEN

  • Descubrir el mecanismo que el virus usa para invadir las células no significa que podamos bloquearlo inmediatamente, pero sí quiere decir que ahora tenemos más claro dónde hemos de mirar para encontrar tratamientos eficaces.
  • El virus tiene un “garfio retráctil”, pero eso no significa que el virus lo mueva a voluntad. El garfio simplemente está suelto, y en cada espícula estará en una posición, o quizá moviéndose entre varias posiciones. Un virus es un ser esencialmente inerte hasta que entra en contacto con una célula, y por lo tanto no puede mover ninguna de sus partes.

REFERENCIAS