Os humanos talvez adoecem facilmente porque evoluímos para evitar uma única doença devastadora

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Parasitas da malária dentro de uma célula vermelha sanguínea. Créditos: Getty Images / iStock.

Traduzido por Julio Batista
Original de Mike McRae para o ScienceAlert

Há centenas de milhares de anos, nossos ancestrais desenvolveram um truque simples que poderia ter ajudado a impedir uma grande doença infecciosa. Provavelmente, isso salvou a nossa pele, mas a mudança estava longe de ser uma solução perfeita.

Novas pesquisas descobriram evidências de que mutações surgidas entre 600.000 e 2 milhões de anos atrás fazem parte de um complexo de adaptações que podem, inadvertidamente, nos tornar propensos a doenças inflamatórias e até outros patógenos.

Uma equipe internacional de pesquisadores comparou cerca de mil genomas humanos com alguns de nossos primos extintos, os neandertais e os denisovanos, para preencher os detalhes que faltam sobre a evolução de uma família de componentes químicos que revestem as células do corpo humano.

Os ácidos siálicos são um grupo diversificado de carboidratos que nascem como folhas das pontas das proteínas que cobrem a superfície das células humanas.

Essa cobertura de açúcar é tipicamente a primeira coisa em que você colidiria se tivesse o tamanho de um vírus ou bactéria. Portanto, não é surpresa que esses componentes químicos sirvam como um crachá de segurança, identificando um amigo do inimigo.

Alterações nos marcadores de ácido siálico podem dar origem a várias doenças. Mas foi uma mudança específica para todos os seres humanos que os pesquisadores aqui estavam mais interessados ​​em entender.

A maioria dos mamíferos – incluindo macacos intimamente relacionados – possui um composto chamado ácido N-glicolilneuramínico, ou Neu5Gc. Já sabemos há algum tempo que o gene dessa versão do ácido siálico sofreu uma perda de síntese em nós, deixando sua forma precursora, o ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac), para fazer seu trabalho.

Os pesquisadores especularam anteriormente que essa mutação foi selecionada em humanos para dificultar a infecção de parasitas da malária devastadores, como o Plasmodium knowlesi, nas células vermelhas do sangue.

É uma troca que outros animais – incluindo vários pássaros, morcegos e até baleias – também evoluíram por conta própria.

Como os chimpanzés retêm o gene para o Neu5Gc, a mutação deve ter ocorrido nos últimos 6 milhões de anos, algum tempo depois de nos separarmos na árvore da vida.

Agora, essa janela pode ser reduzida ainda mais. Esse estudo mais recente mostra que os neandertais e denisovanos compartilham nossa variante de ácido siálico, o que significa que a mudança ocorreu antes que nosso ramo da árvore genealógica se separasse há  cerca de 400.000 a 800.000 anos.

No entanto, os biomarcadores ácido siálico são apenas parte da história. Para diferenciar as células que pertencem a nós dos possíveis invasores, nossas células imunológicas estão armadas com um produto químico de varredura chamado lectinas semelhantes a imunoglobulina de ligação ao ácido siálico, ou Siglecs, para abreviar.

Quando ocorre uma inspeção, se o biomarcador ácido siálico de uma célula não está preparado, elas cobrem essa célula. Naturalmente, quaisquer alterações em nosso “crachá” de ácido siálico implicariam que nosso sistema de Siglecs também precisaria ser ajustado.

De fato, em uma investigação mais aprofundada, os pesquisadores descobriram mutações significativas entre um aglomerado de genes Siglec que são comuns aos seres humanos e à sua raça, mas não são grandes símios.

Nem todas essas versões são encontradas nas células imunológicas também. Segundo o estudo, algumas são encontradas em outros tecidos, como cérebro, placenta e intestino.

Esse reajuste radical do nosso sistema imunológico não é uma coisa pequena. Se a hipótese da malária estiver correta, isso concedeu aos humanos com Neu5Ac que vivem em áreas propensas à doença parasitária uma enorme vantagem sobre seus parentes com Neu5Gc. No entanto, isso pode ter sido um preço alto a pagar.

Há uma década, pesquisadores da mesma equipe sugeriram que a mutação teria separado nossas comunidades ancestrais, impedindo-as de se reproduzirem. Em outras palavras, a linhagem de nossa espécie pode ter se fragmentado como resultado desse complexo de mutações imunológicas, possivelmente ocorrendo com o surgimento do Homo erectus há pouco mais de 2 milhões de anos. No entanto, há outras consequências da mudança que ainda estamos enfrentando.

A expressão da Siglec está ligada a condições como asma e doença de Alzheimer, aumentando a possibilidade de que a proteção contra uma doença devastadora nos coloque em risco de outras condições.

Quanto a essa troca de ácido siálico, pode ter sido uma nova oportunidade para uma série de outros patógenos.

Uma grande variedade de vírus e bactérias ganha acesso às nossas células ao absorver a resíduos do ácido siálico, muitos dos quais infectam humanos, mas não macacos. Muitos, como cólera, varíola, gripe e coronavírus, estão longe de ser triviais.

“A maioria dos coronavírus infecta as células em duas etapas – primeiro reconhecendo ácidos siálicos abundantes como locais de ligação para ganhar um ponto de apoio e, depois, buscando receptores de proteínas de maior afinidade como o ACE2”, disse o médico Ajit Varki à correspondente da revista Science Ann Gibbons.

Estranhamente, uma eliminação parecida como a que ocorreu em humanos do gene NeuA5c em ratos dá a eles um aumento na capacidade de corrida e na ativação de outras partes do sistema imunológico. Dados os novos talentos cognitivos e físicos que emergiram nos seres humanos há alguns milhões de anos, a asma e a cólera poderiam ter feito valer a pena a troca.

A evolução fez o trabalho. Mas ninguém disse que era perfeito.

Essa pesquisa foi publicada em Genome Biology and Evolution.

Por que a hidroxicloroquina não bloqueia o coronavírus nas células pulmonares humanas?

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Hidroxicloroquina. Créditos: Bartek Szewczyk / Getty Images.

Traduzido por Julio Batista
Original de Katherine Seley-Radtke para o ScienceAlert e The Conversation

Um artigo saiu na Nature em 22 de julho, que enfatiza ainda mais estudos anteriores que mostram que os medicamentos para o tratamento da malária, como hidroxicloroquina e a cloroquina, não impedem o SARS-CoV-2 – o vírus que causa a COVID-19 – de se replicar em células pulmonares.

A maioria dos estadunidenses [e dos brasileiros]* provavelmente se lembra de que a hidroxicloroquina se tornou o foco de vários ensaios clínicos após a declaração do presidente [de ambos os países mas, no caso específico, o presidente estadunidense Donald Trump] de que o remédio poderia ser um “divisor de águas”. Na época, ele parecia basear essa afirmação em histórias anedóticas, bem como em alguns estudos iniciais e muito limitados de que a hidroxicloroquina parecia ajudar os pacientes com COVID-19 a se recuperarem.

Muitos pesquisadores no campo antiviral, inclusive eu [a autora da postagem original, Katherine Seley-Radtke], questionaram a validade de ambos estudos e, de fato, um dos artigos foi posteriormente menosprezado pela sociedade científica e pelo editor da revista que o publicou.

Desde então, a hidroxicloroquina passou por “acidentes no percurso”. Foi inicialmente aprovada pelo Food and Drug Administration dos Estados Unidos [ou FDA, agência responsável pela proteção e promoção da saúde pública, com o controle, entre outras coisas, de medicamentos, vacinas e biofarmacêuticos] para uso emergencial. O FDA rapidamente reverteu essa decisão quando surgiram vários relatos de mortes causadas por arritmias cardíacas. Essa notícia interrompeu muitos ensaios clínicos.

Independentemente disso, alguns cientistas continuaram a estudá-la na esperança de encontrar uma cura para esse vírus mortal.

Como o trabalho foi feito

O novo estudo foi realizado por cientistas alemães que testaram a hidroxicloroquina em uma coleção de diferentes tipos de células para descobrir por que esse medicamento não impede o vírus de infectar seres humanos.

Suas descobertas mostram claramente que a hidroxicloroquina pode impedir o coronavírus de infectar células renais do macaco-verde africano [Chlorocebus sabaeus]. Mas não inibe o vírus nas células pulmonares humanas – o principal local de infecção pelo vírus SARS-CoV-2.

Para que o vírus entre na célula, ele pode fazer isso por dois mecanismos – um, quando a proteína spike do SARS-CoV-2 se liga ao receptor ACE2 e insere seu material genético na célula. No segundo mecanismo, o vírus é absorvido em alguns compartimentos membranosos nas células chamadas endossomas.

Dependendo do tipo de célula, algumas, como as células renais, precisam de uma enzima chamada catepsina L para que o vírus os infecte com sucesso. Nas células pulmonares, no entanto, é necessária uma enzima chamada TMPRSS2 ou serina protease transmembranar 2 (na superfície celular). A catepsina L requer um ambiente ácido para funcionar e permitir que o vírus infecte a célula, enquanto a TMPRSS2 não.

Nas células renais dos macacos-verdes, a hidroxicloroquina e a cloroquina diminuem a acidez, que desativam a enzima catepsina L, impedindo o vírus de infectar as células dos macacos. Nas células pulmonares humanas, que possuem níveis muito baixos de enzima catepsina L, o vírus usa a enzima TMPRSS2 para entrar na célula.

Mas como essa enzima não é controlada pela acidez, nem a hidroxicloroquina e nem a cloroquina podem bloquear o SARS-CoV-2 de infectar os pulmões ou impedir a replicação do vírus.

Por que isso importa

Isso importa por várias razões. Primeiro, gastamos muito tempo e dinheiro estudando um medicamento que muitos cientistas disseram desde o início que não seria eficaz para matar o vírus.

A segunda razão é que os estudos que relataram atividade antiviral da hidroxicloroquina não estavam em células pulmonares epiteliais. Assim, seus resultados não são relevantes para o estudo adequado de infecções por SARS-CoV-2 em humanos.

Qual é o próximo passo?

À medida que os cientistas investigam novos medicamentos e tentam reaproveitar os antigos, como a hidroxicloroquina, é fundamental que os pesquisadores dediquem um tempo para pensar sobre os caminhos que os estudos vão seguir.

Em resumo, todos nós envolvidos no desenvolvimento de medicamentos antivirais devemos tirar uma lição desse estudo. É importante não apenas concentrar nossos esforços na busca de medicamentos que desativam diretamente a replicação viral, mas também no estudo do vírus no local primário da infecção.

Katherine Seley-Radtke, professora de química e bioquímica e presidente eleita da Sociedade Internacional de Pesquisa Antiviral, na Universidade de Maryland, condado de Baltimore.

  • Entre colchetes estão as notas do tradutor.

Um número surpreendente de exoplanetas pode ser habitável

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O sistema planetário Trappist-1 tem três planetas na zona habitável, enquanto nosso sistema tem apenas um. Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Traduzido por Julio Batista
Original de Jules Bernstein para o Phys.org

Um novo estudo mostra que outras estrelas podem ter até sete planetas semelhantes à Terra na ausência de um gigante gasoso como Júpiter.

Esta é a conclusão de um estudo liderado pelo astrobiólogo da Universidade da Califórnia em Riverside, Estados Unidos, Stephen Kane, publicado esta semana no Astronomical Journal.

A busca pela vida no espaço sideral geralmente se concentra no que os cientistas chamam de “zona habitável”, que é a área em torno de uma estrela na qual um planeta que a orbita tem as condições para formar oceanos com água líquida – uma condição para a vida como a conhecemos.

Kane estudava um sistema solar próximo chamado Trappist-1, que possui três planetas semelhantes à Terra em sua zona habitável.

“Isso me fez pensar sobre o número máximo de planetas habitáveis ​​que uma estrela pode ter e por que nossa estrela só tem um”, disse Kane. “Não parecia algo razoável!”

Sua equipe criou um sistema modelo no qual simulavam planetas de vários tamanhos orbitando suas estrelas. Um algoritmo representou forças gravitacionais e ajudou a testar como os planetas interagiam entre si por milhões de anos.

Eles descobriram que é possível que algumas estrelas suportem até sete planetas com água líquida, e que uma estrela como o nosso Sol poderia potencialmente suportar seis planetas com água líquida.

“Se passar de sete, os planetas ficam muito próximos um do outro e desestabilizam as órbitas um do outro”, explicou Kane.

Por que, então, nosso sistema solar possui apenas um planeta habitável se é capaz de suportar seis? Acontece que a situação é facilitada se o movimento dos planetas é circular, em vez de oval ou irregular, minimizando qualquer contato próximo e mantendo órbitas estáveis.

Kane também suspeita de Júpiter, que tem uma massa duas vezes e meia maior que de todos os outros planetas do sistema solar combinados, limita a habitabilidade do sistema.

“Isso tem um grande efeito na habitabilidade do nosso sistema solar, porque é massivo e perturba outras órbitas”, disse Kane.

Sabe-se que apenas um punhado de estrelas possui vários planetas em suas zonas habitáveis. Indo além, Kane planeja procurar estrelas adicionais cercadas inteiramente por planetas menores. Essas estrelas serão os principais alvos para a detecção de imagens com telescópios da NASA, como o do Observatório Habitacional de Exoplanetas (Habitable Exoplanet Observatory) do Jet Propulsion Laboratory.

O estudo de Kane identificou uma dessas estrelas, Beta CVn, que está relativamente próxima a 27 anos-luz de distância. Por não ter um planeta semelhante a Júpiter, ela será incluído como uma das estrelas na lista dos vários planetas de zonas habitáveis.

Estudos futuros também envolverão a criação de novos modelos que examinam a química atmosférica de planetas de zonas habitáveis ​​em outros sistemas estelares.

Projetos como esses oferecem mais do que novos caminhos na busca pela vida no espaço sideral. Eles também oferecem aos cientistas uma visão das forças que podem mudar a vida em nosso próprio planeta um dia.

“Embora saibamos que a Terra tem sido habitável durante a maior parte de sua história, ainda há muitas questões sobre como essas condições favoráveis ​​evoluíram com o tempo e os fatores específicos por trás dessas mudanças”, disse Kane. “Medindo as propriedades dos exoplanetas cujos caminhos evolutivos podem ser semelhantes aos nossos, obtemos uma prévia do passado e do futuro deste planeta – e o que devemos fazer para manter sua habitabilidade”.

Compostos promissores para tratamento da COVID-19

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Crédito: Getty Images.

A principal protease da SARS-CoV-2 (Mpro) está emergindo como um alvo terapêutico promissor. Essa proteína não estrutural do coronavírus é responsável pelo processamento da poliproteína traduzida a partir do RNA viral. Foi confirmado que a replicação viral é inibida pelo inibidor da Mpro no SARS-CoV.

O estudo publicado na Scientific Reports, conduzido por cientistas da Transborder Medical Research Center, Japão, analisou interações importantes para possíveis medicamentos anticoronavírus se ligarem à Mpro por modelagem de farmacóforo e simulações de MD.

De modo mais específico, os resíduos da Mpro: His41, Gly143, Ser144, Cys145, Glu166 e Gln189 foram conservados, os recursos observados nos inibidores do SARS-CoV Mpro estavam localizados em posições semelhantes no SARS-CoV-2 Mpro. Portanto, esses recursos têm o potencial de inibir o SARS-CoV-2 Mpro.

Embora esses resultados tenham sido obtidos a partir de inibidores do tipo peptídeo, a formação dessas interações permite o desenho e a pesquisa de compostos não peptídicos. Os recursos de farmacóforos importantes para a ligação ao SARS-CoV-2 Mpro podem ajudar a desenvolver novos medicamentos anticoronavírus eficazes.

Referência