Proteína de la espícula del virus SARS-CoV-2 y su relación con la enzima convertidora de angiotensina-2 / Proteína de pico do vírus SARS-CoV-2 e sua relação com a enzima conversora de angiotensina-2 / Spike protein of the SARS-CoV-2 virus and its relationship with the angiotensin-converting enzyme-2

Introducción: La COVID-19 causada por el virus del SARS-CoV-2 es una pandemia que ha cobrado la vida de millones de personas y sobrecargado los servicios sanitarios de todo el mundo. Objetivo: Describir la relación entre la proteína de la espícula (proteína S, proteína espicular o spike) del SARS-CoV-2 y enzima convertidora de angiotensina 2 como desencadenante primario de la infección por la COVID-19. Método: Se realizó una búsqueda bibliográfica en Google Académico, SciELO y PubMed, con los descriptores iniciales COVID-19 y SARS-CoV-2. El periodo de publicación seleccionado fue entre los años 2019-2021, sin restricciones en cuanto al tipo de artículo. Los trabajos debieron estar disponibles en español e inglés a texto completo. Resultados: La proteína de la espícula del SARS-CoV-2, que desempeña un papel clave en el reconocimiento del receptor y en el proceso de fusión de la membrana celular, está compuesta por dos subunidades, S1 y S2. La subunidad S1 contiene un dominio de unión al receptor RBD (por sus siglas en inglés, receptor-binding domain) que se une al receptor del huésped, la enzima convertidora de angiotensina 2, mientras que la subunidad S2 interviene en la fusión de la membrana viral y celular. La ubicuidad tisular de la enzima convertidora de angiotensina 2 explica las múltiples manifestaciones clínicas de la enfermedad. Conclusiones: El conocimiento de la relación entre el SARS-CoV-2 y su receptor enzima convertidora de angiotensina 2 permite no solo conocer la fisiopatología de la COVID-19, sino el diseño de fármacos antivirales y vacunas que contribuyen a la prevención y tratamiento de esta enfermedad viral.

Introduction: COVID-19 caused by the SARS-CoV-2 virus is a pandemic that has claimed the lives of millions of people and overloaded health services around the world. Objective: To describe the relationship between the spike protein (S) of SARS-CoV-2 and the angiotensin-converting enzyme 2 as the primary trigger of COVID-19 infection. Method: A bibliographic search was carried out in Google Scholar, SciELO and PubMed, with the initial descriptors COVID-19 and SARS-CoV-2. The publication period selected was between the years 2019 to 2021, without restrictions regarding the type of article. The papers had to be available in full text in Spanish and English. Results: The spike protein of SARS-CoV-2, which plays a key role in receptor recognition and in the cell membrane fusion process, is composed of two subunits, S1 and S2. The S1 subunit contains a receptor-binding domain (RBD) that binds to the host's receptor, angiotensin-converting enzyme 2, while the S2 subunit is involved in the viral and cellular membrane fusion. The tissue ubiquity of angiotensin converting enzyme 2 explains the multiple clinical manifestations of the disease. Conclusions: The knowledge of the relationship between SARS-CoV-2 and its receptor the angiotensin-converting enzyme 2, allows not only to know the pathophysiology of COVID-19, but also the design of antiviral drugs and vaccines that contribute to the prevention and treatment of this viral disease.

Introdução: COVID-19 causada pelo vírus SARS-CoV-2 é uma pandemia que ceifou a vida de milhões de pessoas e sobrecarregou os serviços de saúde em todo o mundo. Objetivo: Descrever a relação entre a proteína spike (S) do SARS-CoV-2 e a enzima conversora de angiotensina 2 como o principal fator desencadeante da infecção por COVID-19. Método: Foi realizada uma busca bibliográfica no Google Scholar, SciELO e PubMed, com os descritores iniciais COVID-19 e SARS-CoV-2. O período de publicação selecionado foi entre os anos de 2019 a 2021, sem restrições quanto ao tipo de artigo. Os artigos deveriam estar disponíveis na íntegra em espanhol e inglês. Resultados: A proteína spike do SARS-CoV-2, que desempenha um papel fundamental no reconhecimento do receptor e no processo de fusão da membrana celular, é composta por duas subunidades, S1 e S2. A subunidade S1 contém um domínio de ligação ao receptor (RBD) que se liga ao receptor do hospedeiro, a enzima conversora de angiotensina 2, enquanto a subunidade S2 está envolvida na fusão da membrana viral e celular. A onipresença tecidual da enzima conversora da angiotensina 2 explica as múltiplas manifestações clínicas da doença. Conclusões: O conhecimento da relação entre o SARS-CoV-2 e seu receptor, a enzima conversora de angiotensina 2, permite não só conhecer a fisiopatologia da COVID-19, mas também o desenho de antivirais e vacinas que contribuam para a prevenção e tratamento desta doença viral.

Evolution of Avian coronavirus (AvCoV) in BHK-21 and VERO cells / Evolução de Coronavírus aviário (AvCoV) em células BHK-21 e VERO

Avian coronavirus (AvCoV) infects a range of tissues in chickens and several other avian species. Although the virus can be isolated in chicken embryos, only a few strains of the 6 genotypes/33 lineages can grow in cell lines, with the Beaudette strain (GI-1 lineage) being the most used for in vitro studies. Considering the differences between cell lines and chicken embryos as habitats for AvCoV, this study aimed to assess the diversity of the genes coding for the nonstructural protein 3 (nsp3) and spike envelope protein (S) after serial passages in BHK-21 and Vero cells. After 14 passages of an embryo-adapted Beaudette strain, the virus loads fluctuated in both cell lines, with the highest loads being 8.72 log genome copies/µL for Vero and 6.36 log genome copies/µL for BHK-21 cells. No polymorphisms were found for nsp3; regarding S, not only aa substitutions (Vero: 8th passage A150S, and 14th S150A; BHK-21: 4th S53F, 8th F53Y, and 8th S95R), but also minor variants could be detected on chromatograms with fluctuating intensities. As the regions of these aa substitutions are within the receptor-binding domain of S, it can be speculated that differences in cell receptors between Vero and BHK-21 cells and the speed of cell death led to the selection of different dominant strains, while the stability of nsp3 supports its function as a protease involved in AvCoV replication. In conclusion, AvCoV quasispecies evolution is influenced by the biological model under consideration, and a gradual transition is seen for minor and major variants.(AU)

O Coronavírus aviário AvCoV infecta uma variedade de tecidos de galinhas e de outras espécies aviárias. Apesar de este vírus poder ser isolado em ovos embrionados de galinha, apenas alguns dos 6 genótipos / 33 linhagens podem crescer em cultivo celular, sendo a cepa Beuadette (linhagem GI-11) a mais utilizada para estudos in vitro. Considerando as diferentes linhagens celulares e ovos embrionados como habitats para o AvCoV, este estudo teve por objetivo estudar a diversidade de genes que codificam para a proteína não-estrutural 3 (nsp3) e espícula (S) após passagens seriadas em células BHK-21 e VERO. Após 14 passagens, de uma amostra Beuadette adaptada a ovos embrionados, os títulos virais variaram em ambas as células, com os maiores títulos sendo de 8,72 log cópias genômicas/µL para Vero e 6,36 cópias genômicas/µL para BHK-21. Nenhum polimorfismo foi encontrando para nsp3. Considerando a proteína S, não somente foram encontradas substituições de aminoácidos (Vero: 8a passagem A150S e 14a passagem S150A; BHK-21: 4a passagem S53F, 8a passagem F53Y e S95R), mas também, variantes subconsensuais foram detectadas pelos cromatogramas com intensidades flutuantes. Uma vez que as regiões destes aa se encontram no domínio de ligação de receptor de S, pode-se especular que diferenças em receptores celulares entre Vero e BHK-21, além da velocidade da morte celular, levaram à seleção de diferentes cepas dominantes, enquanto que a estabilidade de nsp3 concorda com sua função como protease com papel na replicação de AvCoV. Como conclusão, a evolução de quase-espécies de AvCoV é influenciada pelo modelo biológico sob consideração e uma transição gradual é vista para variantes dominantes e subdominantes.(AU)

The sleep-wakefulness cycle of Wistar rats with spontaneous absence-like epilepsy / O ciclo vigília-sono de ratos Wistar portadores de epilepsia espontânea tipo ausência

Possible interactions between the sleep-wakefulness cycle and a new kind of spontaneous epilepsy, expressed as absence-like seizures and spike-wave bursts in FMUSP rats, are evaluated. The electro-oscillograms of some cortical and subcortical regions of the brain were recorded, as well as head, rostrum/vibrissae and eye movements. Recordings were performed uninterruptedly during 24 hours. The seizures were mostly concentrated in the wakefulness state but they could occur in any other phase, including paradoxical sleep. After the seizure, the rats usually returned to the same phase that was interrupted, although they often returned to wakefulness. There was an intense fragmentation of the sleep-wakefulness cycle. The incidence of each cycle phase was significantly reduced, except S III of synchronized sleep and paradoxical sleep, thus maintaining the overall duration and architecture of the sleep -wakefulness cycle. The fragmentation of the cycle seems to be due to an impairment of the very processes that generate sleep and wakefulness. Electrophysiological and behavioral profiles of the FMUSP rats recommend accurate and comprehensive study of the animal model owing to its resemblance to seizures in humans and also to discrepancies with existing genetic or experimental epilepsy models.

A razão principal desta investigação foi estudar a arquitetura do ciclo vigília-sono numa cepa de ratos Wistar (FMUSP-rats) portadores de epilepsia espontânea tipo ausência. Foram utilizados 10 ratos Wistar adultos, que receberam eletrodos em regiões corticais e subcorticais, nos músculos trapézios e nos epicantos oculares, pelos quais registramos os eletroscilogramas continuamente por 24 horas, dos quais foram analisados os registros eletroscilográficos e demais parâmetros da arquitetura do ciclo vigília-sono. As crises ocorriam preferencialmente durante o período escuro, coincidindo com a maior prevalência de estados de vigília. O ciclo vigília-sono sofreu intensa fragmentação nos ratos epilépticos, e a duração média de algumas fases do sono foi mais prolongada nos ratos epilépticos do que nos sadios. As manifestações eletrofisiológicas das crises assumiram várias formas, predominando, porém, os complexos espícula-onda (de 7 a 9,5 Hz) o que se assemelha muito à faixa de oscilação das ondas teta. As características eletrofisiológicas e comportamentais da epilepsia que estudamos recomendam o estudo acurado e abrangente desse modelo de síndrome epiléptica, por sua semelhança com as crises encontradas em humanos, mas também por algumas discrepâncias em relação a modelos de epilepsia genética ou experimental já existentes.

On the evolution of Avian infectious bronchitis virus in Vero cells / Sobre a evolução do vírus da bronquite infecciosa das galinhas em células Vero

Avian infectious bronchitis virus (IBV) (Nidovirales: Coronaviridae) is a chicken Gammacoronavirus with the highest evolution rate in the genus and, despite the recently reported proofreading activity of its polymerase, intra and interhost diversity is a well documented phenomenon. This study aimed to assess the genetic variation of serial passages of a variant genotype IBV strain in vitro. Strain CRG-BETA, propagated in chicken embryos, was inoculated in VERO cells monolayers up to the 4th passage and each passage was monitored with an RT-PCR targeted to the S1 gene (nt 705 to 1094) and an RT-PCR to the protein 5a mRNA. All passages were positive to RT-PCRs to S1 and passages 1 to 3 to 5a mRNA; S1 sequences showed no polymorphism. The finding of IBV mRNA in the cell cultures demonstrates that the CRG-BETA IBV strain is replicating in the VERO cells and regarding S1 sequence analysis, the lack of nucleotide mutations shows that CRG-BETA might have reached a fixed status. As a conclusion, different genotypes of IBV present different evolutionary patterns not only in vivo as previously known, but also in vitro, as described herein.

O virus da bronquite infecciosa das galinhas (IBV) (Nidovirales: Coronaviridae) é um Gammacoronavirus com a maior taxa evolutiva no gênero e, apesar de uma recentemente relatada atividade corretiva de sua polimerase, a diversidade intra e inter-hospedeiros é um fenômeno bem documentado. Este estudo objetivou avaliar a variação genética após passagens seriais de uma amostra de IBV variante. A amostra CRG-BETA, propagada em embriões de galinhas, foi inoculada em monocamadas de células VERO até a quarta passagem e cada passagem foi monitorada com uma RTPCR para a região S1 do gene S (nt 705 a 1094) e uma RT-PCR para o mRNA da proteína 5a do vírus. Todas as passagens foram positivas para S1 e as passagens 1 a 3 para mRNA 5a; sequências de S1 não apresentaram polimorfismos. O encontro de mRNA de IBV nos cultivos celulares demonstra que a amostra CRG-BETA está replicando nas células VERO e, em relação à análise de S1, a ausência de mutações de nucleotídeos demonstra que a amostra CRG-BETA pode ter atingido um estado fixo. Como conclusão, diferentes genótipos de IBV apresentam diferentes padrões evolutivos não apenas in vivo, como previamente conhecido, mas também in vitro, como aqui relatado.

Clonagem e expressão do gene da glicoproteína S1 do vírus da bronquite infecciosa das galinhas em Pichia pastoris / Cloning and expression in Pichia pastoris of the S1 glycoprotein gene of the chicken infectious bronchitis virus

Variações genética e antigênica são observadas com frequência elevada entre estirpes do VBIG e envolvem principalmente a glicoproteína S1. Com o objetivo de contribuir com a disponibilidade de ferramentas para o imunodiagnóstico e a imunoprofilaxia da bronquite infecciosa das galinhas foi desenvolvida uma metodologia para expressão recombinante da glicoproteína S1 na levedura Picchia pastoris. O cDNA do gene codificador dessa proteína foi obtido a partir de RNA viral de ovos embrionados infectados com a estirpe M41 do VBIG submetido à transcrição reversa (RT) e reação em cadeia da polimerase (PCR), amplificando-se a sequência codificadora de S1 acrescida de extremidades compatíveis com a clonagem no vetor usado na transformação de leveduras. A indução com metanol resultou na produção de uma proteína detectada como banda única do tamanho previsto, em western-blot, no lisado celular das leveduras transformadas. A expressão em P. pastoris mostrou ser um método eficaz para a produção recombinante da proteína S1 do VBIG, com potencial para utilização em técnicas de imunodiagnóstico da bronquite infecciosa das galinhas.

Genetic and antigenic variation are very frequently observed among IBV strains and affect mainly the S1 glycoprotein. In order to contribute to the availability of tools for immunodiagnosis and immunoprophylaxis of chicken infectious bronchitis we developed an expression system for production of recombinant S1 glycoprotein in Pichia pastoris. We obtained the cDNA from viral RNA on embryonated eggs infected with the M41 strain of IBV, by reverse transcription (RT) and polymerase chain reaction (PCR), amplifying the S1 coding sequence with extremities compatible with the vector used to transform yeast. Induction with methanol led to the production of a protein with the predicted molecular weight that was detected by Western blot in the cell lysate of transformed yeast. Expression in P. pastoris proved to be an effective method for recombinant production of S1 protein from IBV, with potential for use in immuno-diagnosis of chicken infectious bronchitis virus.

Identification of a mutation in the spike protein cleavage site in Brazilian strains of wild-type bovine coronavirus

The spike (S) protein of coronaviruses, a type I membrane glycoprotein, is primarily responsible for entry into susceptible cells by binding with specific receptors on cells and mediating subsequent virus-cell fusion. The bovine coronavirus (BCoV) S protein is cleaved into two subunits, the N-terminal S1 and the C-terminal S2. The proteolytic cleavage site of S protein is highly conserved among BCoV strains and is located between amino acids 763 and 768 (KRRSRR). This study describes a single mutation in the S protein cleavage site of three Brazilian strains of BCoV detected in diarrheic fecal samples from calves naturally infected. The sequenced PCR products revealed that amino acid sequence of the cleavage site of our strains was KRRSSR, indicating a mutation at amino acid position 767 (R ® S). This amino acid substitution occurred due to a single nucleotide substitution in the sequence of DNA corresponding to the proteolytic cleavage site, CGT to AGT. This is the first description of this nucleotide mutation (C to A), which resulted in the substitution of arginine to serine in the S cleavage site. In this study we speculated the probable effects of this mutation in the proteolytic cleavage site using the murine hepatitis coronavirus (MHV) as a comparative model.

A proteína da espícula (S), uma glicoproteína de membrana do tipo I, é primariamente responsável pela entrada do vírus em células susceptíveis por meio da interação inicial com receptores celulares específicos e subseqüente mediação da fusão vírus-célula. A proteína S do coronavírus bovino (BCoV) é clivada em duas subunidades: a S1, na região N-terminal e a S2, na região C-terminal. O sítio de clivagem proteolítica da proteína S é altamente conservado entre as estirpes de BCoV e está situado entre os aminoácidos 763-768 (KRRSRR). Este estudo descreve uma mutação no sítio de clivagem da proteína S de três estirpes do BCoV detectadas em amostras fecais diarréicas de bezerros naturalmente infectados no Brasil. O seqüenciamento dos produtos de PCR identificou a seqüência de aminoácidos KRRSSR no sítio de clivagem de nossas amostras, indicando uma mutação na posição 767 (R->S). Esta mutação ocorreu devido a uma única substituição de nucleotídeo no sítio de clivagem proteolítica, alterando o códon CGT para AGT. Esta é a primeira descrição desta mutação de nucleotídeo (C para A), que resultou na substituição do aminoácido arginina por serina no sítio de clivagem da proteína S. Neste estudo também são sugeridos os prováveis efeitos desta mutação no sitio de clivagem proteolítica utilizando o coronavírus da hepatite dos camundongos (MHV) como um modelo comparativo.