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El análisis de un superordenador revela por qué las variantes del coronavirus del Reino Unido y Sudáfrica son más contagiosas y mortales
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El superordenador Frontera del TACC ayuda a construir modelos de infección de las variantes de COVID-19.
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Todos los virus mutan al hacer copias de sí mismos para propagarse y prosperar. El SARS-CoV-2, el virus que causa el COVID-19, está demostrando no ser diferente. Actualmente existen más de 4.000 variantes del COVID-19, que ya ha matado a más de 2,7 millones de personas en todo el mundo durante la pandemia.
La variante británica, también conocida como B.1.1.7, se detectó por primera vez en septiembre de 2020, y ahora está causando el 98% de todos los casos de COVID-19 en el Reino Unido. Y parece estar ganando un firme control en otros 100 países a los que se ha extendido en los últimos meses, incluyendo Francia, Dinamarca y Estados Unidos.
La Organización Mundial de la Salud dice que la B.1.1.7 es una de las variantes que preocupan, junto con otras que han surgido en Sudáfrica y Brasil.
"Las variantes del Reino Unido, Sudáfrica y Brasil son más contagiosas y escapan a la inmunidad con más facilidad que el virus original", afirma Víctor Padilla-Sánchez, investigador científico de la Universidad Católica de América. "Tenemos que entender por qué son más infecciosas y, en muchos casos, más mortales"
Las tres variantes han sufrido cambios en su proteína de espiga, la parte del virus que se adhiere a las células humanas. Como resultado, son mejores para infectar las células y propagarse.
En un artículo de investigación publicado en enero de 2021 en Research Ideas and Outcomes, Padilla-Sánchez analiza en detalle las variantes británica y sudafricana. Presenta un análisis computacional de la estructura de la glicoproteína de la espiga unida al receptor ACE2 donde se han introducido las mutaciones. Su artículo expone la razón por la que estas variantes se unen mejor a las células humanas.
"He analizado una estructura recientemente publicada de la espiga del SARS-CoV-2 unida al receptor ACE2 y he descubierto por qué las nuevas variantes son más transmisibles", dijo. "Estos hallazgos se han obtenido utilizando el software Chimera de la UC San Francisco y simulaciones de dinámica molecular con el superordenador Frontera del Centro de Computación Avanzada de Texas (TACC)"
Padilla-Sánchez descubrió que la variante británica tiene muchas mutaciones en la glicoproteína de la espiga, pero la más importante es una mutación, N501Y, en el dominio de unión al receptor que interactúa con el receptor ACE2.
"Esta mutación N501Y proporciona una eficacia de unión mucho mayor, lo que a su vez hace que el virus sea más infeccioso. Esta variante está sustituyendo al virus anterior en el Reino Unido y se está extendiendo en muchos otros lugares del mundo", dijo.
La variante sudafricana surgió en octubre de 2020 y presenta más cambios importantes en la proteína de la espiga, lo que la hace más peligrosa que la variante del Reino Unido. Implica una mutación clave -llamada E484K- que ayuda al virus a evadir los anticuerpos y las partes del sistema inmunitario que pueden combatir el coronavirus basándose en la experiencia de una infección previa o una vacuna. Como la variante escapa a la inmunidad, el organismo no podrá combatir el virus. "Estamos empezando a ver la variante sudafricana aquí en los Estados Unidos", dijo.
Padilla-Sánchez realizó un análisis estructural, que estudió la estructura cristalina del virus, y una dinámica molecular para obtener estos resultados.
"El principal reto computacional al realizar esta investigación fue encontrar un ordenador lo suficientemente potente para realizar la tarea de dinámica molecular, que genera archivos muy grandes y requiere una gran cantidad de memoria. Esta investigación no habría sido posible sin el superordenador Frontera", dijo Padilla-Sánchez.
Según Padilla-Sánchez, las vacunas actuales no tratarán necesariamente las variantes. "Las variantes requerirán sus propias vacunas específicas. Necesitaremos otras tantas vacunas para las variantes que aparezcan"
En el futuro, Padilla-Sánchez seguirá investigando los cambios que se están produciendo con el SARS-CoV-2.
"Este fue un proyecto muy rápido: el estudio computacional duró un mes", dijo. "Hay muchos otros laboratorios que hacen experimentos en laboratorio húmedo, pero no hay muchos estudios computacionales. Por eso decidí hacer este importante trabajo ahora"
Este estudio, llamado "SARS-CoV-2 Structural Analysis of Receptor Binding Domain New Variants from United Kingdom and South Africa", se publicó en Research Ideas and Outcomes en enero de 2021. El investigador que ha trabajado en este estudio es Víctor Padilla-Sánchez, de la Universidad Católica de América.
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