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(noticias nanowerk) Richard Feynman dijo la famosa frase: “Todo lo que hacen los seres vivos se puede entender a través del movimiento y oscilación de los átomos”. Nanotecnología de la naturaleza (“Single-molecule Force Stability of the SARS-CoV-2–ACE2 Interface in Variants-of-Concern”) es un estudio innovador que arroja nueva luz sobre la evolución del coronavirus y sus variantes preocupantes mediante el análisis del comportamiento de los átomos. arroja las proteínas en la interfaz entre el virus y el ser humano. El artículo es el resultado de una colaboración internacional entre investigadores de seis universidades en tres países.
Las tesis centrales
Investigación
El estudio proporciona información importante sobre la estabilidad mecánica del coronavirus, un factor clave en su desarrollo hasta convertirse en una pandemia global. El equipo de investigación utilizó simulaciones informáticas avanzadas y tecnología de pinzas magnéticas para estudiar las propiedades biomecánicas de los enlaces bioquímicos del virus. Sus resultados revelan diferencias clave en la estabilidad mecánica de diferentes cepas de virus e ilustran cómo estas diferencias contribuyen a la agresividad y propagación del virus.
Dado que la Organización Mundial de la Salud informa casi 7 millones de muertes por COVID-19 en todo el mundo, incluido más de 1 millón solo en los Estados Unidos, comprender estos mecanismos es fundamental para desarrollar intervenciones y tratamientos eficaces. El grupo enfatiza que comprender las complejidades moleculares de esta pandemia es clave para dar forma a nuestra respuesta a futuros brotes virales.
El equipo de la Universidad de Auburn, dirigido por el Prof. Rafael C. Bernardi, profesor asistente de biofísica, y el Dr. Marcelo Melo y Dr. Priscila Gomes profundizó en el estudio y jugó un papel crucial en la investigación mediante el uso de potentes análisis informáticos. Aprovechando los nodos NVIDIA HGX-A100 para la computación GPU, su trabajo fue fundamental para dilucidar aspectos complejos del comportamiento del virus.
El Prof. Bernardi, ganador del Premio NSF Career Award, trabajó en estrecha colaboración con el Prof. Gaub de LMU, Alemania, y el Prof. Lipfert de la Universidad de Utrecht, Países Bajos. Su experiencia colectiva abarcó varias áreas y culminó en una comprensión integral del factor de virulencia SARS-CoV-2. Su investigación muestra que la afinidad de unión al equilibrio y la estabilidad mecánica de la interfaz virus-humano no siempre están correlacionadas, un hallazgo que es fundamental para comprender la dinámica de la propagación y evolución del virus.
Además, el uso de pinzas magnéticas por parte del equipo para estudiar la estabilidad de la fuerza y la cinética de unión de la interfaz SARS-CoV-2:ACE2 en diferentes cepas de virus ofrece nuevas perspectivas para predecir mutaciones y adaptar estrategias terapéuticas. El método es único porque mide la fuerza con la que el virus se une al receptor ACE2, un punto de entrada clave a las células humanas, en condiciones similares a las del tracto respiratorio humano.
El grupo descubrió que, si bien todas las variantes principales de COVID-19 (como Alfa, Beta, Gamma, Delta y Omicron) se unen más fuertemente a las células humanas que el virus original, la variante Alfa es particularmente estable en su unión. Esto podría explicar por qué se propagó tan rápidamente en poblaciones sin inmunidad previa al COVID-19. Los resultados también sugieren que otras variantes, como beta y gamma, han evolucionado de manera que las ayudan a evadir algunas respuestas inmunes, lo que las hace más vulnerables en áreas donde las personas tienen cierta inmunidad, ya sea a través de infecciones previas o a través de vacunas que podrían brindar una ventaja. .
Curiosamente, las variantes Delta y Omicron que se han generalizado en todo el mundo tienen propiedades que les ayudan a evadir las defensas inmunitarias y potencialmente propagarse más fácilmente. Sin embargo, no necesariamente se unen con más fuerza que otras variantes. El profesor Bernardi dice: «Esta investigación es importante porque nos ayuda a comprender por qué algunas variantes de COVID-19 se propagan más rápido que otras». Al estudiar el mecanismo de unión del virus, podemos predecir qué variantes podrían volverse más comunes y preparar mejores respuestas. »
Esta investigación destaca la importancia de la biomecánica para comprender la patogénesis viral y abre nuevas vías para el estudio científico de la evolución viral y el desarrollo terapéutico. Es un testimonio de la naturaleza colaborativa de la investigación científica para abordar los principales desafíos de salud.
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