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A trajetória de um serial killer: como o "corona" saltou de animais para seres humanos

Diferente dos seus parentes vírus mais próximos, esse novo coronavírus não só consegue alcançar e atacar as células humanas dos pulmões como também consegue invadir prontamente diversos outros tipos celulares do corpo, que vão desde células do fígado até células do coração [1]. Para infectar o corpo humano com tanto sucesso, o SARS-CoV-2 desenvolveu, ao longo do tempo, um verdadeiro arsenal de adaptações. Vamos conferir como ele conseguiu passar de uma zoonose incógnita para a virose humana mais comentada do mundo.


O grupo dos coronavírus tem duas cartas na manga


Como vimos em outro texto do blog [2], as mutações ocorrem ao acaso e a todo momento nos vírus, especialmente nos vírus de RNA como o SARS-CoV-2. No entanto, já que pode acontecer de algumas mutações enfraquecerem o vírus, a família dos coronavírus desenvolveu um truque especial para dificultar as mutações em geral. Esse grupo de vírus possui um raro mecanismo de "revisão" genética. Quando os vírus usam o maquinário das nossas células para se reproduzir, eles precisam que esse maquinário "leia" o seu RNA e produza cópias dele. Às vezes, a leitura do RNA é feita de forma errada e a cópia sai com uma mutação. Nos coronavírus, existem proteínas responsáveis por revisar essa leitura do RNA e consertar a cópia caso uma mutação esteja presente [3].


É claro que esse mecanismo de "revisão" do RNA não é perfeito, mas ele garante que as taxas de mutação nos coronavírus fiquem sempre baixas. Como é, então, que os coronavírus conseguem acumular mutações o suficiente para se tornarem linhagens novas? Aí está outro truque especial: coronavírus diferentes que se encontram na mesma célula frequentemente trocam pedaços dos seus RNAs [4]! Muitas vezes, essas trocas (chamadas de recombinação na biologia) acontecem entre vírus que são muito parecidos e não geram nada de novo. Mas, quando vírus com mutações bem diferentes invadem a mesma célula, a troca de RNAs pode gerar versões completamente novas de coronavírus! Essas novas versões podem apresentar capacidades inovadoras, como invadir novos tipos de células ou infectar espécies novas de animais.


Reservatórios naturais de vírus


Alguns animais são conhecidos por conviverem com quantidades impressionantes de vírus em suas células. Um exemplo bem conhecido disso é o morcego, que carrega pelo menos 61 tipos de vírus diferentes capazes de infectar humanos [5]. Ninguém sabe ao certo como o morcego adquire esses vírus todos e nem como o sistema imune do morcego consegue lidar com tantos vírus diferentes. O que se sabe é que esse é um ambiente muito propício para o troca-troca de RNA dos coronavírus. O RNA do SARS-CoV-2 apresenta 96% de similaridade com o RNA de um coronavírus típico de morcegos chineses [6], um indício forte de que o novo corona veio mesmo de um morcego.


Quando uma nova linhagem surge, é comum que ela infecte primeiro os animais silvestres que vivem mais próximos ao morcego. Nesses animais, a nova linhagem se multiplica e acumula ainda mais mutações, podendo infectar ainda outros tipos de animais e assim por diante. Em algum ponto dessa história, a linhagem do SARS-CoV-2 acumulou mutações que a permitiram invadir um animal com muita eficiência através de uma proteína celular chamada ACE2 (essa ACE2 provavelmente se parecia muito com a ACE2 dos humanos). Depois disso, bastou esse animal entrar em contato próximo com um humano para que o SARS-CoV-2 conseguisse infectar aquele humano também. Ainda não sabemos qual foi esse animal intermediário que passou o novo corona direto para a gente (estudos já sugeriram que podem ter sido os pangolins [7] e até mesmo as tartarugas [8], mas ainda não sabemos ao certo).


O novo corona juntou o útil ao agradável


A maioria dos outros coronavírus causa uma gripe comum; eles são bons em atacar as vias aéreas superiores (nariz e garganta) e, devido a gotículas que saem dessas áreas, possuem alta transmissibilidade. O SARS-CoV (que surgiu na China em 2003) e o MERS-CoV (surgido em 2012, na Arábia Saudita) desenvolveram adaptações genéticas que os permitiram atacar também as vias aéreas inferiores (traqueia, brônquios e pulmão). Embora o SARS-CoV e o MERS-CoV tenham se tornado especialistas em destruir as células do pulmão, eles têm muita dificuldade para chegar até essas células. A proteína à qual o MERS-CoV se liga para entrar nas células, a DPP4, é abundante no pulmão mas quase que inexistente no nariz e garganta [9]. O SARS-CoV, que utiliza a mesma proteína que o SARS-CoV-2 para entrar nas nossas células, mal consegue se multiplicar em nosso nariz e garganta [10]. Por não serem muito prevalentes nas gotículas que saem pela garganta e nariz, o SARS-CoV e o MERS-CoV apresentam transmissibilidade baixa; sua letalidade, no entanto, é alta porque eles conseguem prejudicar o funcionamento do pulmão, um órgão vital.


O novo coronavírus juntou as qualidades perigosas de todos os coronavírus que conhecíamos antes dele. Ele consegue se ligar com eficiência tanto às células da mucosa do nariz e garganta (ganhando pontos para a transmissibilidade) quanto destruir as células do nosso pulmão (pontos para a letalidade). Essa combinação de habilidades foi um dos fatores que ajudou o SARS-CoV-2 a infectar e se espalhar tão bem em células humanas.


** Mensagem para levar para casa **


O novo coronavírus é muito melhor equipado para entrar nas células humanas do que seus antecessores SARS-CoV e MERS-CoV. Além de se ligar com 10-20 vezes mais eficiência à ACE2 do que o SARS-CoV, o novo corona também utiliza uma outra proteína humana, a furina, para invadir as nossas células [10]. Essa proteína, abundante no pulmão e presente no corpo inteiro, aumenta de 100-1.000 vezes as chances do SARS-CoV-2 invadir a fundo os nossos pulmões [11]!


Mutações pontuais e eventos de recombinação forjados em animais silvestres são os agentes que armaram o SARS-CoV-2 com as ferramentas necessárias para que ele chegasse até onde o vemos hoje: protagonista de uma pandemia sem precedentes. Doenças que "saltam" de animais para humanos são relativamente comuns [12] e a importância de alocar recursos para pesquisas científicas que buscam compreender como se dão estes "saltos" e quais são os animais de onde eles vêm nunca foi tão evidente.



Referências


[1] 2020. Meng-Yuan Li, Lin Li, Yue Zhang, and Xiao-Sheng Wang. Expression of the SARS-CoV-2 cell receptor gene ACE2 in a wide variety of human tissues. Infectious Diseases of Poverty.


[2] 2020. Casaroli V. O "corona" está mutando e ficando mais perigoso? Entenda por que ainda não podemos afirmar isso. Minute Bio. https://www.minute-bio.com/post/o-corona-est%C3%A1-mutando-e-ficando-mais-perigoso-entenda-por-que-ainda-n%C3%A3o-podemos-afirmar-isso. Último acesso: 24 de maio de 2020.


[3] 2011. Mark R Denison, Rachel L Graham, Eric F Donaldson, Lance D Eckerle, and Ralph S Baric. Coronaviruses: An RNA proofreading machine regulates replication fidelity and diversity. RNA Biology.


[4] 2001. M AlejskaA Kurzyńska-KokorniakM BrodaR KierzekM Figlerowicz. How RNA Viruses Exchange Their Genetic Material. Acta Biochimica Polonica.


[5] 2013. Angela D. Luis, David T. S. Hayman, Thomas J. O'Shea, Paul M. Cryan, Amy T. Gilbert, Juliet R. C. Pulliam, James N. Mills, Mary E. Timonin, Craig K. R. Willis, Andrew A. Cunningham, Anthony R. Fooks, Charles E. Rupprecht et al. A comparison of bats and rodents as reservoirs of zoonotic viruses: are bats special? Proceedings of the Royal Society B.


[6] 2020. Peng Zhou, Xing-Lou Yang, Zheng-Li Shi et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature.


[7] 2020. Tommy Tsan-Yuk Lam, Marcus Ho-Hin Shum, Hua-Chen Zhu, Yi-Gang Tong, Xue-Bing Ni, Yun-Shi Liao, Wei Wei, William Yiu-Man Cheung, Wen-Juan Li, Lian-Feng Li, Gabriel M. Leung, Edward C. Holmes, Yan-Ling Hu & Yi Guan. Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature.


[8] 2020. Zhixin Liu, Xiao Xiao, Xiuli Wei, Jian Li, Jing Yang, Huabing Tan, Jianyong Zhu, Qiwei Zhang

Jianguo Wu, Long Liu. Composition and divergence of coronavirus spike proteins and host ACE2 receptors predict potential intermediate hosts of SARS‐CoV‐2. Journal of Medical Virology.


[9] 2016. David K. Meyerholz,Allyn M. Lambertz, andPaul B. McCray, Jr. Dipeptidyl Peptidase 4 Distribution in the Human Respiratory Tract. Implications for the Middle East Respiratory Syndrome. The American Journal of Pathology.


[10] 2020. Daniel Wrapp, Nianshuang Wang, Kizzmekia S. Corbett, Jory A. Goldsmith, Ching-Lin Hsieh et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science.


[11] 2020. David Cyranoski. Profile of a killer: the complex biology powering the coronavirus pandemic. News Nature. https://www.nature.com/articles/d41586-020-01315-7#ref-CR8. Último acesso: 24 de maio de 2020.


[12] 2017. Raina K. Plowright, Colin R. Parrish, Hamish McCallum, Peter J. Hudson, Albert I. Ko, Andrea L. Graham & James O. Lloyd-Smith. Pathways to zoonotic spillover. Nature Reviews Microbiology.

 
 

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