Susceptibilidad a la infección por SARS-CoV-2 de mamíferos acuáticos presentes en el Perú: estudio in silico de la interacción de spike con las proteínas de reconocimiento y procesamiento del virus

Abstract

SARS-CoV-2 es un coronavirus zoonótico cuyo impacto se extiende más allá del ámbito de la salud humana, pues se ha reportado infección natural y experimental en animales, siendo el grupo de mamíferos el más afectado para ambos casos (1). Esta situación es preocupante, puesto que no sólo los animales domésticos están en riesgo sino también los que habitan ambientes naturales como el hábitat acuático. Se ha reportado la presencia de SARS-CoV-2 en aguas residuales (2), lo que puede contribuir con la dispersión del virus por cuerpos de agua dulce y salada. También, la interacción directa entre personas y fauna marina facilita la propagación de SARS-CoV-2 (3). Dado el potencial de SARS-CoV-2 de afectar la biodiversidad, los estudios in silico contribuyen a predecir la susceptibilidad de diversas especies al virus. Por ejemplo, mediante el análisis comparativo de secuencias de ACE2, se detectó a los mamíferos marinos como muy susceptibles (4,5). Algunos de estos mamíferos marinos son especies presentes en Perú; sin embargo, aún no existen estudios enfocados en la diversidad de mamíferos acuáticos de Perú. Además, el descubrimiento de nuevas proteínas involucradas en el reconocimiento y procesamiento del virus sugiere la importancia de realizar un estudio in silico integral para este grupo de animales. Por lo tanto, el presente trabajo tiene como objetivo determinar la susceptibilidad a SARS-CoV-2 de mamíferos acuáticos del Perú que habitan cuerpos de agua dulce y salada en base al nivel de conservación de residuos claves para la unión de Spike en los receptores ACE2, NPR1 y AGTR2, y en las proteasas furina, TMPRSS2, catepsinas B/L (6) y TMPRSS4 (7). Para ello, se realizará una comparación de las secuencias de los ortólogos de estas proteínas. Además, se incluirán modelos 3D de interacción de los complejos spike-receptor y spike-proteasa, y el cálculo de la energía libre de unión de los mismos, variables que aún no han sido integradas en su conjunto en los trabajos de investigación in silico. De esta manera, la estimación de la susceptibilidad de las especies de interés al virus motivaría futuros estudios in vitro e in vivo y contribuiría al entendimiento del impacto de SARS-CoV-2 en la biodiversidad acuática.

SARS-CoV-2 is a zoonotic coronavirus whose impact extends beyond the field of human health, since natural and experimental infection in animals has been reported, with the mammalian group being the most affected in both cases (1). This situation is alarming, since not only domestic animals are at risk but also those that inhabit natural environments such as aquatic habitats. The presence of SARS-CoV-2 has been reported in wastewater (2), which may contribute to the spread of the virus in fresh and salt water bodies. Also, direct interaction between humans and marine wildlife facilitates the spread of SARS-CoV-2 (3). Given the potential of SARS-CoV-2 to affect biodiversity, in silico studies help to predict the susceptibility of various species to the virus. For example, by comparative analysis of ACE2 sequences, marine mammals were detected as highly susceptible (4,5). Some of these marine mammals are species present in Peru; however, there are still no studies focused on the diversity of aquatic mammals in Peru. In addition, the discovery of new proteins involved in virus recognition and processing suggests the importance of performing a comprehensive in silico study for this group of animals. Therefore, the present work aims to determine the susceptibility to SARS-CoV-2 of Peruvian aquatic mammals inhabiting freshwater and saltwater bodies based on the level of conservation of key residues for Spike binding, present in ACE2, NPR1 and AGTR2 receptors, and in furin, TMPRSS2, cathepsins B/L (6) and TMPRSS4 (7) proteases. For this purpose, a comparison of the sequences of the orthologs of these proteins will be performed. In addition, 3D models of interaction of spike-receptor and spike-protease complexes will be included and the calculation of their binding free energy, variables that have not yet been integrated as a whole in in silico research works. Thus, estimating the susceptibility of the species of interest to the virus would motivate future in vitro and in vivo studies and contribute to the understanding of the impact of SARS-CoV-2 on aquatic biodiversity.