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Coronavirus: ¿cómo aumenta la capacidad de infección del SARS-CoV-2 con cada nueva variante?

César Menor-Salván - The Conversation* | Jueves 11 marzo, 2021


Ilustración de un coronavirus uniéndose a receptores en las células humanas
Getty Images
La infección viral depende de una sutileza química: la capacidad de las proteínas para unirse a otras moléculas, utilizando (principalmente) enlaces de hidrógeno.

A finales de 2020 surgió en Gran Bretaña una nueva variante del coronavirus SARS-CoV-2.

Esta variante (o linaje), denominada B.1.1.7, está dotada con mayor infectividad. Según el COVID-19 UK Genomics Consortium, en diciembre de 2020 más del 50 % de los nuevos contagios en Gran Bretaña eran de esta variante, que hoy es dominante en las islas.

Presenta una transmisibilidad incrementada entre un 38 y un 130% respecto de la variante original.

Su aparición provocó una oleada de noticias y despertó temor en el público.

Pero ¿qué es una variante viral y cómo se convierte en un problema para nosotros?

Mutaciones y evolución

Un virus es, esencialmente, información genética. Un manual para generar copias de sí mismo.

No existe consenso absoluto sobre si considerarlos seres vivos (tenemos razones para afirmar que no), pero sí pueden evolucionar mediante cambios en su información genética que llamamos mutaciones.

La información necesita un soporte: nosotros utilizamos libros y la memoria, pero las células utilizan un ácido nucleico. La vida se sostiene sobre dos tipos: el ADN y el ARN, que son similares, aunque con diferencias químicas esenciales.

Nuestras células contienen la información en ADN, pero el coronavirus la guarda en una molécula de ARN con, aproximadamente, 30.000 "letras".

Cuando el coronavirus infecta, la célula se convierte en una fábrica de copias de sus componentes, a partir de la información contenida en el ARN genómico.

Cuando se han fabricado los componentes, se ensamblan formando nuevas partículas virales, que salen de la célula infectada.

Gráfirco del ciclo de replicación del SARS-CoV-2.
Cesar Menor Salván / www.Biorender.com
Esquema del ciclo de replicación del SARS-CoV-2. El primer paso es la entrada en la célula, gracias al reconocimiento de una proteína receptora por la espícula. El segundo paso es la utilización de la maquinaria celular para fabricar los ARN mensajeros, las proteínas y las copias del ARN genómico. Después, tiene lugar el ensamblaje de los nuevos virus y la salida de éstos de la célula infectada. Cesar Menor Salván / www.Biorender.com

La información genética se escribe en un lenguaje formado por palabras de tres letras, o codones, combinadas a partir de un alfabeto de cuatro letras.

La copia de este lenguaje es imperfecta y da lugar a mutaciones, que son cambios en las letras de la secuencia (entre otros posibles errores).

Estos cambios pueden dar lugar a ventajas evolutivas, pero también pueden ser letales. Por influencia del cine, asociamos "mutante" con cosas monstruosas, pero lo cierto es que las mutaciones son esenciales para la evolución.

El delicado equilibrio entre tamaño del genoma y la cantidad de mutaciones que se producen en sus copias hace posible la diversidad de la vida.

Variante o cepa

Un virus hace copias tan rápido que podemos asistir a su evolución, impulsada por sus mutaciones.

Estas dan lugar a nuevas variantes, en las que se identifican mutaciones definidas respecto al virus original, pero con las que las vacunas siguen funcionando.

Cuando se acumulan tantas mutaciones que el virus cambia y escapa del sistema inmune, surge una nueva cepa.

Es el caso de la gripe, cuyo virus genera nuevas cepas periódicamente, lo que obliga a modificar las vacunas cada temporada.

Gráfico de la mutación N507Y
Cesar Menor Salván / www.Biorender.com
Mutación N507Y, en la variante B.1.1.7 del SARS-CoV-2. El cambio de una letra en el genoma provoca un cambio en la región del virus encargada de reconocer y unirse a la célula a infectar. Cesar Menor Salván / www.Biorender.com

Cada vez que el virus se replica, las nuevas copias siempre contienen mutaciones.

A veces, pueden surgir mutaciones que reduzcan la capacidad infectiva del virus, u otras que podrían darle una ventaja al mejorar su adaptación al hospedador.

¿Será el caso de la mutación N501Y en la variante B.1.1.7? Vamos a comprobarlo.

¿Cómo una mutación aporta ventaja al virus?

La infección viral depende de una sutileza química: la capacidad de las proteínas para unirse a otras moléculas, utilizando (principalmente) enlaces de hidrógeno.

Para iniciar la infección, las espículas del virus se anclan a la proteína receptora por medio de estos enlaces, encajando como un puzzle.

Insectos llamados zapateros (Gerris lacustris) que flotan con sus patas sobre el agua
Science Photo Library
La "fuerza" (enlace de hidrógeno) que permite al zapatero (Gerris lacustris) andar sobre el agua es la misma que hace posible que un virus infecte una célula. Cambios en ésta fuerza condicionan la infectividad viral.

Cuantos más enlaces de hidrógeno se formen, más afinidad tendrá el virus por la célula y menos cantidad de virus inoculados provocarán la infección.

Gracias a que los datos del coronavirus son públicos, cualquier persona puede investigar si la mutación N501Y le da ventaja a B.1.1.7. Esta mutación parece esencial, ya que se produce en el punto de anclaje del virus a la célula.

Imagen de partículas viralesen las que se observa la espícula y cómo encaja en la proteína receptora.
Menor-Salvan UAH preparado con Chimera X Biorender
Partículas virales (arriba) en las que se observa la espícula. Esta contiene una región (azul, abajo) que encaja en la proteína receptora (rojo, abajo). Cesar Menor Salván / Chimera /B. Turoňová et al., Science 10.1126/science.abd5223 (2020)

Con ayuda de una herramienta informática, vemos que la mutación provoca la aparición de nuevos enlaces entre el virus y la célula. Esto hace que aumente la afinidad y la infectividad.

Ilustración de nuevos enlaces de hidrógeno en la variante B.1.1.7
Cesar Menor-Salván/Chimera
La variante B.1.1.7 presenta nuevos enlaces de hidrógeno (lineas azules) en la zona de la mutación N501Y. Esto mejora la interacción entre las proteínas del virus (azul) y la célula (rojo), dando una ventaja evolutiva a la variante. En poco tiempo, la variante original desaparece. Cesar Menor-Salván/Chimera

Implicaciones

Hemos visto, de modo simplificado, cómo los científicos pueden predecir qué efecto tendrán las mutaciones sobre el comportamiento del virus.

En el caso de la variante B.1.1.7, al menos una de sus mutaciones la hace más contagiosa, prevaleciendo sobre la que carece de la mutación. Este tipo de selección es clave en la evolución de la vida.

La mutación que hemos mostrado no parece aumentar la gravedad de la infección —aunque haya datos preliminares que apunten en este sentido—, ni afecta a la acción de las vacunas, pero no hay que bajar la guardia.

La vigilancia de las nuevas variantes y la identificación de sus mutaciones es fundamental para el seguimiento de la pandemia y predecir el funcionamiento de vacunas.

Sin alarmismos, las mutaciones y aparición de variantes mejor adaptadas es un proceso natural en un virus que acaba de iniciar su evolución con los humanos.

*Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Puedes ver los vínculos a los estudios científicos y leer la versión original aquí.

César Menor Salván es doctor en bioquímica y astrobiología y profesor del Departamento de Biología de Sistemas en la Universidad de Alcalá.


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