Destapando los disfraces del coronavirus

El coronavirus está demostrando ser un auténtico maestro de la transformación. El genoma de los virus, en general, puede evolucionar en unas pocas de décadas tanto como los genomas de animales lo hacen a lo largo de millones de años. Eso significa que las proteínas virales, incluyendo las proteínas S (de spike o espícula —las que conforman la “corona” y que el virus usa para unirse al receptor de las células humanas y entrar dentro de ellas—) o  aquellas que alertan a nuestro cuerpo de una infección, se reinventan y amenazan constantemente a nuestro sistema inmunológico, y a los fabricantes de vacunas.

A través de los datos recogidos durante temporadas de gripe, por ejemplo, se conoce la composición genética exacta de algunos antepasados de los virus que la provocan hoy en día. Dicha información se usa para averiguar cómo los virus se transformaron para esquivar nuestra inmunidad. De esto trata, en líneas generales, lo que conocemos como Bioquímica Evolutiva.

Los investigadores de esta rama científica tratan de explicar la tremenda diversidad de la vida y determinar exactamente cómo surgió esa diversidad. En lugar de centrarse en cómo las plantas o los animales se adaptaron a diferentes entornos, consideran la diversidad a una escala mucho más pequeña. Su trabajo consiste en explicar cómo aquel pequeño conjunto de proteínas que impulsaron las formas de vida primitivas evolucionó en los millones de proteínas especializadas que conducen todos los procesos biológicos hoy. Es decir, la Bioquímica Evolutiva proporciona las pruebas más convincentes sobre la composición química de nuestros ancestros y ofrece una visión de cómo y por qué las proteínas de hoy en día hacen lo que hacen.

Explorando los registros genéticos se puede llegar hasta proteínas de virus que existieron en tiempos pasados y, a continuación, reconstruir la forma en que evolucionaron. Con una proteína antigua “en la mano” se puede probar cómo le afectaría cambiarle un solo aminoácido, como bien puede pasar durante la evolución, y así conocer la forma física que permitió o limitó su supervivencia.

Mutaciones en un gen pueden provocar cambios en la forma de la proteína resultante o alterar sutilmente aspectos de su comportamiento de modo que, con el tiempo, la función de esa proteína cambie. Sin embargo, las posibilidades no son infinitas. Las proteínas que se deshacen o que fallan en el plegamiento hacia su forma final no actúan correctamente y no superan el examen de la selección natural. Pero las mutaciones genéticas a veces remodelan una proteína sólo lo suficiente para dar una oportunidad a otras mutaciones que han fracasado antes, creando oportunidades para nuevas características y funciones que sí evolucionan.

Durante la evolución, el efecto de una mutación en una proteína puede depender de si otra mutación también está presente. Este fenómeno es similar al juego en el que una palabra se convierte en otra palabra diferente al cambiarle las letras de una en una, pero sujeto a la regla de que todas las palabras intermedias deben ser válidas. A continuación se aprecia cómo las tres primeras mutaciones solo serían válidas tras introducir previamente la última mutación.

SAPO → BAPO

SAPO → SEPO

SAPO → SAPA

SAPO → SACO → SECO → SECA → BECA

Del mismo modo, durante la evolución de un virus, una mutación que lo ayuda a evadir el sistema inmune humano sólo puede ser tolerada si el virus ha adquirido otra mutación adecuada de antemano. Este tipo de interacción mutacional en realidad limita la evolución del virus, ya que su capacidad para tomar ventaja de la segunda mutación depende de la primera mutación que ya ha ocurrido.

Las variantes que surgen del coronavirus son producto de varias mutaciones, las cuales afectan mayoritariamente a la proteína S. De alguna forma, esta proteína actúa como llave y las mutaciones la transforman en una llave más versátil, pudiendo abrir la “cerradura” de nuestras células con más facilidad. Las innovadoras vacunas de Pfizer y Moderna incorporan ARN mensajero, que “esconde” las instrucciones para que las células humanas fabriquen varias partes de la proteína S del coronavirus y desencadene la respuesta inmunitaria.

Estudiando las mutaciones que ha sufrido dicha proteína durante un período de tiempo se podría trazar los pasos más probables que ha dado para transformarse en las formas más recientes. Nunca vamos a ser capaces de predecir la evolución, precisamente, porque es un proceso altamente estocástico. El papel del azar es tan grande que las predicciones a largo plazo de la evolución futura de cualquier proteína es una empresa muy arriesgada. Sin embargo, los estudios sobre cómo las proteínas evolucionan ayudan a mejorar los pronósticos de qué cepas virales serán más propensas a circular próximamente, lo cual proporciona información crucial para el diseño de vacunas más eficaces.

FUENTES

https://www.sciencenews.org/article/scientists-dig-proteins-past

https://www.bbc.com/future/article/20210127-covid-19-variants-how-mutations-are-changing-the-pandemic

https://www.statnews.com/2021/02/19/to-get-ahead-of-variants-covid-19-drug-makers-use-evolutionary-biology-as-a-guide/

Imagen de portada: https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/reaccion-sistema-inmunitario-contra-coronavirus-puede-ser-letal_15481