Estudo da interação in vitro de peptídeos sintetizados a partir da região RBD do SARS-CoV-2 com o receptor ECA-2

Abstract

O SARS-CoV-2 surgiu em 2019 na China e rapidamente se espalhou pelo mundo causando uma pandemia com mais de três anos de duração e com quase 15 milhões de mortes, segundo a estimativa da Organização Mundial da Saúde (OMS, 2022). Responsável por causar a COVID-19, uma nova forma de síndrome respiratória aguda e grave, abalou o mundo economicamente e demograficamente. Graças aos avanços tecnológicos o genoma viral foi rapidamente sequenciado e identificado 4 importantes proteínas estruturais: a glicoproteína de superfície (S) – responsável pela entrada no vírus na célula do hospedeiro; a glicoproteína de membrana (M); a fosfoproteína do nucleocapsídio (N); e, a proteína do envelope (E). A descoberta da região da proteína S capaz de promover a ligação do vírus ao receptor na célula alvo, denominado de RBD (Receptor-Binding Domain), permitiu por meio de estudos in sílico o desenho e síntese de peptídeos para o entendimento da interação vírus-célula. Neste sentido, este trabalho teve como proposta a análise da sequência predita da proteína S correspondente ao RBD para a síntese dois peptídeos denominados E7 selvagem (E7w) e E7 com a mutação L452R (E7mut). A síntese manual foi feita em suporte sólido de rink-amida com grau de substituição de 04-06mesh/g, usando a estratégia Fmoc/tBu. Os peptídeos sintetizados foram caracterizados pela espectrometria de massas e suas qualidades avaliadas por HPLC. O estudo da interação dos peptídeos com a ECA-2 foi realizado em um novo sistema proposto neste trabalho usando sensores eletroquímicos para imobilização da enzima e análise das interações pela inibição da transdução do sinal eletrônico na superfície do eletrodo de trabalho. Como resultado, ambos os peptídeos apresentaram excelentes interações com o receptor ECA-2 nas concentrações de 1 e 10ng. Entretanto, a mutação L452R no peptídeo E7 revelou maior eficiência de interação quando comparada com a forma selvagem. Portanto, conclui-se que o modelo de plataforma proposto para o estudo de binding vírus-receptor é de grande relevância e que a mutação estudada permitiu corroborar no entendimento da eficiência do SARS-CoV-2 (variante P.4 da linhagem B.1.1.28) na infecção das células possuindo o receptor EAC-2 e consequentemente sugerir que as variantes com maior transmissibilidade possam apresentar aspectos semelhantes a esse, avaliado neste trabalho.

SARS-CoV-2 emerged in 2019 in China and quickly spread around the world causing a pandemic that lasted more than three years and killed nearly 15 million people, according to the estimate of the World Health Organization (WHO, 2022). Responsible for causing COVID-19, a new form of severe acute respiratory syndrome, it shook the world economically and demographically. Thanks to technological advances, the viral genome was quickly sequenced and identified 4 important structural proteins: the surface glycoprotein (S) - responsible for the entry of the virus into the host cell; the membrane glycoprotein (M); the nucleocapsid phosphoprotein (N); and the envelope protein (E). The discovery of the region of the S protein capable of promoting the binding of the virus to the receptor on the target cell, called RBD (Receptor-Binding Domain), allowed through in silico studies the design and synthesis of peptides for understanding the virus-cell interaction. In this sense, this work proposed to analyze the predicted sequence of the S protein corresponding to the RBD for the synthesis of two peptides called E7 wild type (E7w) and E7 with the L452R mutation (E7mut). The manual synthesis was done on a solid rink-amide support with a degree of substitution of 04-06mesh/g, using the Fmoc/tBu strategy. The synthesized peptides were characterized by mass spectrometry and their qualities evaluated by HPLC. The study of the interaction of the peptides with ACE-2 was carried out in a new system proposed in this work using electrochemical sensors for enzyme immobilization and analysis of interactions by inhibition of electronic signal transduction on the surface of the working electrode. As a result, both peptides showed excellent interactions with the ACE-2 receptor at concentrations of 1 and 10ng. However, the L452R mutation in peptide E7 revealed greater interaction efficiency when compared to the wild type. Therefore, it is concluded that the platform model proposed for the study of virus-receptor binding is of great relevance and that the mutation studied allowed to corroborate the understanding of the efficiency of SARS-CoV-2 (P.4 variant of the B1.1.28 lineage) in the infection of cells possessing the EAC-2 receptor and consequently suggest that variants with higher transmissibility may present similar aspects to this one, evaluated in this work.