Un estudi de l’UJI revela informació molecular de la replicació del virus de la COVID-19 útil per a nous fàrmacs
La investigació del Grup de Bioquímica Computacional ha estat seleccionada com un dels estudis més destacats de 2020 per la revista Chemical Science
El Grupo d’Investigació en Bioquímica Computacional de la Universitat Jaume I (UJI) ha aconseguit revelar el mecanisme molecular de la SARS-CoV-2 Mpro, un dels enzims essencials per al procés de replicació del virus responsable de la pandèmia de la COVID-19. Els resultats d'aquesta recerca, els quals poden ser útils per al desenvolupament de nous fàrmacs antivirals, han sigut obtinguts per Katarzyna Åšwiderek i Vicent Moliner i s'acaben de publicar en Chemical Science. A més, aquest estudi ha estat seleccionat per aquesta revista com un dels més rellevants de 2020.
El treball, realitzat en el Departament de Química Física i Analítica de l'Escola Superior de Tecnologia i Ciències Experimentals (ESTCE), s'ha centrat en l'estudi del funcionament de l'enzim SARS-CoV-2 Mpro per mitjà de mètodes computacionals els quals combinen la mecànica quàntica amb la mecànica molecular (QM/MM, de les seues sigles en anglès).
El catedràtic de Química Física de l'UJI, Vicent Moliner, argumenta que la descripció a nivell atòmic de com funciona aquest enzim «suggereix que el procés complet implica quatre reaccions químiques que tenen lloc en dues etapes en el mateix centre actiu de l'enzim. El mecanisme d'acció difereix d'altres enzims de la mateixa família, les cisteïna proteases, presents en altres éssers vius, inclosos els humans».
ANTIVIRALS ESPECÍFICS
Els científics expliquen que, per exemple, quan el virus entra en les cèl·lules humanes per a replicar-se, la SARS-CoV-2 Mpro presenta una clara especificitat per a trencar les cadenes peptídiques humanes després de l'aminoàcid Gln, una capacitat no observada en les proteasas humanes. «Aquesta característica fa que aquest enzim siga un excel·lent objectiu per a dissenyar nous fàrmacs antivirals específics», assevera la investigadora Katarzyna Åšwiderek.
«La credibilitat dels nostres resultats, obtinguts mitjançant aquestes tècniques computacionals, ve avalada pel fet que algunes de les nostres conclusions, com són la velocitat de reacció de l'enzim o algunes de les interaccions que s'estableixen entre el centre actiu de l'enzim i la cadena peptídica humana que està trossejant, coincideixen amb dades experimentals publicades en els últims mesos per altres grups d'investigació internacionals», exposa K. Åšwiderek. En definitiva, conclou Moliner, «els resultats derivats del nostre estudi poden utilitzar-se per a guiar el disseny de compostos antivirals per al tractament eficaç de la COVID-19».
Vicent Moliner és catedràtic de Química Física a la Universitat Jaume I i investigador principal del Grup de Bioquímica Computacional Computacional. Per la seua part, la doctora Katarzyna Åšwiderek és investigadora Juan de la Cierva-Incorporació del mateix grup i, recentment, ha obtingut un contracte en el programa d'excel·lència JIN del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats.
Aquest grup de l'UJI es dedica al desenvolupament i aplicació de mètodes teòrics per a l'estudi de processos biològics mitjançant simulacions amb ordinadors de grans prestacions. Entre altres troballes, ha revelat com funcionen els enzims en sistemes relacionats amb processos degeneratius com la malaltia d'Alzheimer. També han dissenyat, en col·laboració amb grups d'universitats del Canadà i Regne Unit, xicotetes molècules que inhibeixen altres enzims en processos infecciosos. Aquest últim estudi, centrat en el paper de les glicosidases, clau per a digerir carbohidrats, controlar les infeccions per patògens o la defensa antibacteriana, es va publicar en Nature Communications.
Aquesta línia d'investigació disposa de la subvenció del Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats (refs. PGC2018-094852-B-C21 i PID2019-107098RJ-I00), per la Generalitat Valenciana (refs. AICO/2019/195 i SEJI/2020/007) i per la Universitat Jaume I (UJI-B2017-31 i UJI-A2019-04). Totes les simulacions computacionals s'han dut a terme en el centre de càlcul de la Universitat Jaume I.