MEDICINA INTERNA

MUTACIONES DE SARS-CoV-2

¿QUÉ DICE LA EVIDENCIA CIENTÍFICA?
PUNTOS CLAVE

 

 

El linaje B.1.1.7 demuestra mayor afinidad por receptores ACE2, evita neutralización de anticuerpos. La vacuna no tendrá una baja eficacia frente al mismo. Esta nueva cepa apareció en Reino Unido y aumenta la infectividad del SARS-CoV-2 en un 70%.

La variante D614G de la proteína S es la mutación más común de SARS-CoV-2, se asocia con un aumento de transmisión del virus, es la más prevalente en Europa y otros países.

La alteración del ARN viral se presenta por la edición dentro de células huésped por un mecanismo inmunitario.

Los climas templados representan un factor de riesgo para mutaciones con mayor morbi-mortalidad del SARS-CoV-2.

   Mutaciones puntuales que aumenten las bases nitrogenadas de Uracilo, aumentan la respuesta inflamatoria.

 

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20 de diciembre del 2020

PubMed, Medline, Scopus, Clinical Key

((COVID-19 OR SARS CoV-2) AND (MUTATIONS)) ((SARS-CoV2AND mutation) OR (COVID-19 AND Variants) OR (Corona Virus AND New mutations))

Se encontraron 264 artículos, de los cuales sólo 39 cumplían los criterios de COVID19EC y con los cuales se realizó esta revisión. 

EVIDENCIA

Tras la reciente conmoción de la población mundial frente a una nueva cepa del SARS-CoV-2, nos vemos en la necesidad de profundizar los orígenes de este virus y como distintos factores llegarían a influir para que se dé un cambio en la infectividad del mismo. Es fundamental tener claro los principales conceptos del virus para poder entender de mejor manera como se va modificado y sus posibles implicaciones según las variaciones que haya adquirido.

Como breve recapitulación, se sabe que el SARS-CoV-2 es un virus de ARN monocatenario en sentido positivo de 29,9 kilobases, posee envoltura y codifica a 10 genes. Este virus pertenece al género betacoronavirus y familia Coronaviridae (1–3).

El SARS-CoV-2 se une a las células humanas a través de su dominio de unión a receptor (RBD) de la proteína Spike (S) con el receptor de la enzima convertidora de angiotensina (ACE2) del huésped (1,2,4). Tras entrar a la célula, el ARN del virus se traduce a partir de marcos de lectura abiertos (ORF) y produce proteínas no estructurales (nsp) por la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp) (2). Se presume que nsp3 actúa con nsp4 y nsp6 para inducir vesículas de doble membrana importantes para la replicación y transcripción, por lo que sus mutaciones podrían afectar la replicación (5). El ARN en sentido negativo permite la generación de ARN genómico y subgenómico (que codifican a proteínas estructurales) (2). Las proteínas estructurales son: Spike (S), envoltura(E), membrana (M) y nucleocápside (N) (6,7). Las proteínas accesorias (no estructurales) incluyen ORF3a, ORF6, ORF7a, ORF7b, ORF8 y ORF10 (7,8). Las proteínas accesorias actúan en la síntesis y replicación del ARN del genoma en ORF1ab (7).

Tras adherirse y endocitarse en la célula huésped, ORF1 del genoma de SARS-CoV-2 conduce a la replicación y síntesis del ARN subgenómico. La proteína N y el ARN nuevo se ensamblan con la proteína M y forman nucleocápsides helicoidales insertada en el Retículo Endoplásmico y Aparato de Golgi de la célula huésped. Las proteínas E y M median la gemación y los viriones se liberan por exocitosis(7).

La mutación es un cambio de un nucleótido en el genoma del ARN de un virus que resulta en un cambio de aminoácidos que a veces causa una sustitución. También se refieren a deleciones o inserciones en el genoma viral (COG-UK)(9) .  Los virus de ARN tienen una tasa de mutación elevada que se obtienen a medida que se propagan (2,6,8). Por las nuevas mutaciones se podrían generar cepas más virulentas, patógenos más peligrosos o las mutaciones podrían ser perjudiciales para la supervivencia viral (1,10–12). Por ejemplo, la cepa GZ69 es menos agresiva en comparación a la cepa AP66. Sin embargo, GZ69 poseía la capacidad de replicarse constantemente en las células hospedadoras sin necesidad de causar un efecto citopatogénico (13).

La mayoría de mutaciones virales son neutrales (de origen demográfico) (14,15)., distintas a las mutaciones adaptativas (que alteran la transmisión del virus). Las mutaciones perjudiciales para el virus se eliminan de la población, mientras que las neutras o ventajosas prevalecen(11). Es probable que se presenten mutaciones durante la transmisión persona a persona y que SARS-CoV-2 sea muy susceptible a cambios rápidos (14).

Las mutaciones de los virus de ARN se originan de tres formas(11):

  • Mutaciones intrínsecas por errores durante la replicación, no tan frecuente en coronavirus cuyas polimerasas tienen un mecanismo de reparación.

  • Recombinación de dos linajes que coexisten en un huésped.

  • Sistemas de edición de ARN del huésped que inducen mutaciones de origen inmunitario, se cree que este mecanismo explica la mutación de SARS-CoV-2 (11,16).

PROTEÍNA S: MUTACIÓN SG614D Y SU RELACIÓN CON LA INFECTIVIDAD DEL VIRUS

La proteína S se distribuye como trímeros en la superficie del virión para dar una apariencia de corona (17). Es una proteína de fusión tipo I compuesta por la subunidad S1 (de unión a receptor) y S2 (de fusión membranal) por lo que la proteína S determina la infectividad del virus y su transmisibilidad (6,7,17). RBD es un subdominio de la subunidad S1 de la proteína S(17). El aumento de mutaciones en la proteína S del virus que interactúa con el receptor ACE2 aumenta la patogenicidad del virus(18).

Una de las regiones genómicas con mayor número de mutaciones codifica a la proteína SD614 en la región en que el dominio S1 se asocia con S2. Esta mutación se denomina SD614G y es muy común actualmente (7,11,17). La proteína S original (SD614, con ácido aspártico) y la proteína S mutada (SG614, con glicina), son diferentes ya que la forma mutada entra a las células que expresan ACE2 más eficientemente que las formas no mutadas (7,17) Por lo que el virus con la variante SG614 probablemente es más infectivo y genera mayor transmisión entre personas, también se ha documentado que esta variante de SARS-COV-2 con un aumento de la carga viral y antigenicidad aunque no tiene impacto sobre la gravedad de la enfermedad (17). Sin embargo, en un estudio de análisis genómico la mutación D614G no se relacionó a un efecto sobre la transmisión de SARS-CoV-2 (11). Se plantea que los mecanismos por los que el SARS-CoV-2 ha mejorado su infectividad se presentan por la mutación D624G y eliminación del sitio de escisión de furina con un reemplazo optimizado (17).

En un análisis de 10022 genomas realizada en enero y mayo del 2020 la variante más común fue D614G, un epítopo de células B muy inmunodominante (1). Esta mutación de la proteína S, detectada en Europa se ha extendido por todo el mundo y se asocia con una mayor mortalidad por COVID-19 (19). Se cree que estas cepas pueden ser resistentes al tratamiento, ya que también tienen mutaciones en proteínas de transcripción (ORF1ab P4715L; RdRp P323L) que son dianas de antivirales como favipiravir y remdesivir (1).En Turquía, la mutación D614G (23,403A> G) de la proteína S es frecuente (73%) y se asocia con mutaciones 3037 C> T y 14,408C> T en la región ORF1ab al igual que en Europa (5). No hay evidencia de que los virus con ORF mutantes alteren la RdRp y por lo tanto la replicación(7).

Las cepas del clado D614G también contienen una mutación (P4715L) en orf1ab y un subclado tiene tres cambios de nucleótidos en el gen de la nucleoproteína N (GGG a AAC; G204R), que va a ejercer varias funciones en el ensamblaje del virión, así como en la transcripción del genoma y traducción. D614G introduce un nuevo sitio de escisión de elastasa que puede ser activado diferencialmente por mutaciones genómicas del huésped, lo que facilita el procesamiento de la proteína S y la entrada en las células del huésped en algunas poblaciones de huéspedes(20).

La propagación mundial de la mutación D614G puede ser una consecuencia del alto nivel de interconexión de Europa con el resto del mundo. El surgimiento del clado D614G puede explicarse por un evento fundador y la posterior expansión clonal en Europa que llevó a su expansión en todo el mundo(20).

Todas las vacunas en desarrollo están dirigidas contra la proteína S porque induce una respuesta inmunitaria (6,21). La tasa de letalidad en la mayoría de países ha disminuido al parecer, por factores como la mejora de pruebas y servicio de salud, estrategias de bloqueo, inmunidad colectiva o una posible variación del contagio (3,22). Análisis de variantes de los genomas del SARS-CoV-2

MUTACIÓN DEL GEN ORF3A EN PACIENTES DE INDIA:

En los genomas del SARS-CoV, existe una co-mutación entre el gen ORF3a y el gen spike 25, lo que sugiere que la función de la proteína ORF3a se correlaciona con la proteína S. El gen ORF3a codifica una proteína con TRAF un canal iónico y dominio de unión a caveolina 20. El gen ORF3a modula la respuesta del huésped a la infección por el virus. Se han encontrado diferentes mutaciones en varias ubicaciones del gen ORF3a del SARS-CoV2 en 10 220 genomas de pacientes indios analizados que causan una alteración de aminoácidos. Entre las mutaciones, las mutaciones ORF3a-Tipo-3 y ORF3a-Tipo-4 podrían tener efecto sobre NLRP3, la activación del inflamasoma y puedan alterar la respuesta inmune. Estas mutaciones únicas no sinónimas sólo se encuentran en pacientes originarios de Ahmedabad. Estas variaciones genéticas (Q a H, D a Y, S a L) se encuentran cerca de TRAF, en el canal iónico, y dominios de unión a caveolina respectivamente (20).

MUTACIÓN DE NSP-6 PUEDE AFECTAR LA AUTOFAGIA VIRAL

Las mutaciones que afectan a las regiones adyacentes de NSP6 ORF 10 podrían conferir una menor estabilidad de las estructuras de la proteína. La mutación de NSP6, podría provocar algún cambio en la defensa antiviral crítica del anfitrión, como la autofágica y maquinaria lisosomal (23). Una de las dos mutaciones, probablemente desarrollada dentro del genoma durante la propagación del virus, podría afectar la supervivencia intracelular del virus. Por lo que, se necesita el seguimiento del genoma de la propagación del SARS-CoV-2 para identificar mutaciones que podrían modificar significativamente la patogenicidad del virus (23).

Es probable que alteraciones en la proteína estructural S tienen varias implicaciones en la patogenia viral (Tabla 1) (21).

Variante (mutación)

Región de la Proteína S

Mutación

Implicación

R408I

Dominio RBD

Sustitución de arginina por isoleucina

Posible alteración de la interacción de la proteína S con el receptor ACE2

QIA98583

Hélice alfa del dominio HR1

Sustitución de alanina a valina (A930V)

Posibles cepas resistentes a medicamentos

QIS30615

Hélice alfa del dominio HR1

Sustitución de ácido aspártico a tirosina (D936Y)

D1168H

HR2

Patogénesis viral

20 variantes en S1

NTD y RBD de la glucoproteína S

Muy propensos a mutaciones, contienen epítopos

Glicoproteína S encargada de la interacción con ACE2 antes de la fusión

PRRARS: sitio de escisión de una proteasa de furina

Dominio S1/S2

Más virulencia. Mientras más capaces son las proteasas huésped mayor tropismo viral.

Posible escape viral de la terapia contra la proteasa transmembrana TMPRSS2 que escinde en S1/S2 la glucoproteína S.

SARS-CoV-2

Dominio N-terminal

Inserción de 17 residuos de aminoácidos en relación con SARS-COV

Posible función de dominio de unión a receptor

TABLA 1. MUTACIONES EN LA PROTEÍNA S. Mutaciones y sus posibles implicaciones en la patogenia viral en India (21).

La mutación RdRp se ubica en la posición 14408 fue detectada desde febrero en Europa (1,24,25). Esta variación mantiene intacta la actividad catalítica pero altera la unión a cofactores de transcripción ExoN, nsp7, nsp8 y se acompaña de un aumento de la tasa de mutación general. Lo que podría explicar el mayor número de mutaciones en Europa desde febrero de 2020. Algunos inhibidores de la polimerasa se están desarrollando como tratamiento contra SARS-CoV-2. Las mutaciones que ocurren en RdRp pueden generar resistencia a fármacos que actúan contra esta enzima o alterar la unión del complejo fármaco-RdRp (24). La mutación de RdRp siempre está asociada con la de la proteína S (nt23403), de nsp3 (nt3037) y de la proteína líder (nt241)(3).

En un estudio publicado el 25 de noviembre del 2020 en la revista Nature a partir del análisis de 48454 genomas de SARS-CoV-2 en el que se encontraron 185 mutaciones recurrentes, no se encontró que las variaciones genéticas analizadas alteren la transmisión de SARS-CoV-2. Entre los mecanismos de variación genética predominantes en SARS-CoV-2 se encuentran mecanismos de edición de ARN del huésped en interacción con el sistema inmune innato y adaptativo. Entre estos mecanismos se encuentran APOBEC y adenosina desaminasa (ADAR) que actúan sobre el ARN (11).

NUEVO GRUPO FILOGENÉTICO ÚNICO EN REINO UNIDO­

El 20 de diciembre se publicó un artículo en el que se obtuvo, tras el análisis de la secuencia del genoma de SARS-CoV-2, una gran proporción de casos que pertenecían a un nuevo grupo filogenético único en Reino Unido(26).

La nueva variante única es definida por múltiples mutaciones de la proteína de pico (deleción 69-70, deleción 144, N501Y, A570D, D614G, P681H, T716I, S982A, D1118H) así como por mutaciones en otras regiones genómicas. Esta variable es significativamente más transmisible (70%) que otras variantes circulantes. No existen indicios de aumento gravedad de la infección. Se han reportado algunos casos en Dinamarca y los Países Bajos(26). 

Explicación para la aparición de la variante(26):

  • Infección prolongada por SARS-CoV-2 en un solo paciente inmunodeprimido que conduce a la acumulación de mutaciones de escape inmunológico.

  • Procesos de adaptación en un virus que ocurren en una especie animal susceptible diferente y luego se transmiten a los humanos desde los animales huéspedes.

  • Circulación en países con secuenciación nula o muy baja cobertura médica.

La determinación rigurosa de la infectividad del SARS-CoV-2 es difícil debido a su evolución continua con más de 10.000 variantes de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en muchos subtipos (27). En un ensayo se empleó un modelo de aprendizaje automático basado en topología algebraica se encontró que el virus SARS-CoV-2 se vuelve más infeccioso. Tres de los seis subtipos de SARS-CoV-2 se han vuelto un poco más infecciosos, mientras que los otros tres subtipos han fortalecido significativamente su infectividad. El SARS-CoV-2 es ligeramente más infeccioso que el SARS-CoV(27). Combinando alineación de secuencia, análisis de probabilidad y cálculo de energía libre de unión, se predijo que algunos residuos en el motivo de unión al receptor, es decir, 452, 489, 500, 501 y 505, tienen altas posibilidades de mutar en COVID significativamente más infeccioso(27).         

Se realizo una investigación del genoma del SARS-CoV2 de Inglaterra para verificar las nuevas mutaciones que se han desarrollado en las que se encontraron algunas mutaciones características (9):

  • El linaje de B.1.7 es una variante del SARS-Cov-2 que tiene 23 mutaciones de las cuales 14 son reemplazos de aminoácidos y 3 de ellas son deleciones en marco. La mutación N501Y se encuentra en RBD de la proteína S, aumentan la afinidad del receptor ACE2. La deleción 69-70 que se ha identificado en variantes asociadas con el escape de la vigilancia inmunitaria en pacientes inmunodeprimidos, genera cepas más contagiosas y es responsable de un posible falso negativo de PCR(9).

  • Mutación N439K mejora la afinidad de unión al receptor ACE2 y es capaz de escapar de la actividad neutralizante de algunos anticuerpos en ensayos clínicos y en el suero de personas recuperadas de la infección. No se observó un aumento de la gravedad de la enfermedad. Además, no hay evidencia de que esta mutación permita que el virus escape de la inmunidad provocada por las vacunas(9).

  • La mutación Y453F se identificó en los Países Bajos y Dinamarca asociado con infecciones de visones a humanos y, en particular, en el grupo 5 danés, que se definió como un grupo de variantes que llevaban cuatro mutaciones, la deleción 69-70 y tres reemplazos de aminoácidos (Y453F, I692V y M1229I) en la proteína Spike. Este linaje generó preocupaciones debido a una reducción de la actividad de neutralización de los sueros de personas recuperadas de la infección, pero se requieren más estudios. La mutación Y453F, que ocurre en el RBD también se ha observado previamente en genomas del SARS-CoV-2 aislados de humanos. La mutación ha surgido de forma independiente varias veces en varios países. En estudios de laboratorio que Y453F aumenta la afinidad de la unión de la proteína Spike al receptor ACE2(9).

  • A222V aumento de la transmisibilidad del linaje B.1.177 puede estar asociado con la presencia de la mutación A222V, pero se necesitan más pruebas estructurales(9).

CON DELECIONES EN LA UNIÓN S1 / S2

  • La proteína spike (S) de SARS-CoV-2 está relacionada con el coronavirus del murciélago (RaTG13). El motivo de escisión polibásico adicional (PRRA) se encuentra en el sitio de unión S1/S2 de la proteína spike (S) de SARS-CoV-2 pero no en RaTG13(28).

  • En un estudio se analizó colonias virales purificadas de SARS-CoV-2 cultivado en células Vero-E6. Se analizaron las colonias virales Del- mut y WT. Del-mut-1 son virus formadores de placas pequeñas, tienen una deleción de 30pb en la proteína S, que elimina PRRA en el sitio de unión S1/S2. WT son virus que formaron placas grandes, en su genoma no tenían deleciones. Es probable que las alteraciones en unión de S1/S2 disminuyan la patogenicidad del virus; ya que tras infectar a cuatro hamsters con WT perdieron peso, tenían destrucción mayor en los alveolos e infiltración de mononucleares, cosa que no sucedió con Del-mut1(28).

  • Los coronavirus humanos causantes del resfriado común no tienen un sitio de unión S1/S2 por lo que se presume que la infectividad del SARS-CoV puede que se explique por la inserción de este sitio de unión (28).

MUTACIÓN EN EL DOMINIO RBD

  • En la mutación R407I en el dominio RBD, la arginina (un aminoácido con carga positiva) fue sustituida por isoleucina (un aminoácido hidrofóbico). Lo que cambia la estructura secundaria del dominio RBD de la proteína S, ya que los aminoácidos hidrófobos se exponen en menor medida al entorno acuoso. Este cambio conformacional puede que altere la unión al receptor ACE2, ya que disminuye la estabilidad y fuerza electroestática en la proteína (22).

En la proteína S una sustitución de aminoácidos hidrófobos de alanina (A) por valina (V) en la posición 930 (A930V) causa cambios conformacionales, ya que la valina es un aminoácidos ramificados C-β muy voluminoso que desestabiliza y distorsiona la estructura proteica alterando la afinidad con el receptor ACE2 (22).

En varios estudios al analizar los genomas virales de SARS-COV-2 las mutaciones puntuales de citocina a timidina a uridina (C> U) fueron muy comunes (11,16,17). En un estudio se analizaron mil secuencias genómicas de SARS-CoV-2 en el que la mitad de los cambios en la secuencia fueron de sustitución de C> U. Se encontró un número mayor de bases de U (32,1%) que de C (18,4%) en el genoma de SARS-CoV-2(16). Esta alteración genómica se podría explicar por un proceso de edición genómica del ARN dentro de la célula huésped realizada por la familia de polipéptidos catalíticos tipo APOBEC. La enzima editora de ARNm de apolipoproteína B (APOBEC) tiene actividad antiviral al mutar al ADN proviral monocatenario que se formó a partir del ARN; esta mutación se realiza al desaminar la C a T. Se plantean que una o más proteínas APOBEC actúan en la mutagénesis del SARS-CoV-2. Sobre todo APOBEC1 ya que las mutaciones de C> U se presentaron en la región del genoma A / U 5 ′ y 3 ′ que es su sitio de acción(16,29). A más de la implicación de APOBEC, ADAR puede estar implicada en esta mutación por sustitución (16).  Se descartaron las mutaciones RdRp como génesis de las mutaciones ya que las frecuencia de bases complementarias sería simétrica, es decir, el cambio de G ≈ C sería igual a A ≈ U(16). Las sustituciones de bases en rubéola y SARS-CoV-2 son similares, siendo C>U una de las más frecuentes en ambas, así como A> G y U> C los más prominentes en el ARN genómico de hebra positiva de cada virus(30).

En varios estudios la mutación de cambio de base más común fue C> T, también se presentó G> T (1,21,31). La alteración de C> T y A>G no parecen ser una mutación aleatoria. Según un estudio en el que se analizaron 4500 genomas de SARS-CoV-2 el cambio de citosina a uridina tiene tasas de mutación más altas que los errores de replicación, por lo que se cree que las alteraciones del ARN se explican por errores en la diseminación dentro de los huéspedes (de citosina a uridina y adenosina a inosina) (31). En este estudio se plantea que la tasa de evolución (mutación) del SARS-CoV-2 puede estar sobreestimada, ya que varias alteraciones del ARN durante la diseminación en los huéspedes se han considerado polimorfismos de nucleótido único (SNP) causadas por errores de replicación (31) en lugar de un error durante la edición del ARN dentro del huésped (11,31). Aunque hay varias limitaciones en este estudio, por lo que debe ser más investigado (31).

En un estudio de las secuencias del SARS-CoV-2 se halló mutaciones comunes de las bases U.  esto generado por dos enzimas especificas modificadoras de ARN: APOBECs and ADARs(estas enzimas tienen una producción mayor  en el epitelio pulmonar). También se estudió la respuesta de macrófagos, monocitos y linfocitos T helper 1 frente a regiones del virus que contenían poca concentración de Uracilo que dio como resultado una baja producción de IL-6 y de TNF alfa; concluyendo así que las mutaciones puntuales del SARS CoV2 que tienen mayor cantidad de Uracilo estimulan la producción de citocinas inflamatorias, este hecho se relaciona también a que los Toll Like Receptors tipo 7 mejoran su actividad cuando detectan RNA con mayor cantidad de U, estimulando así a las células inmunes para la generación de citocinas. Mediante los resultados del estudio se trata de demostrar como las mutaciones del SARS CoV 2 pueden inducir la activación inflamatoria excesiva. Se logro identificar que el gen nsp14 influye en la capacidad de corrección de errores en el virus disminuyendo así la frecuencia de mutaciones (29).

En un estudio se analizaron 487 genomas de SARS-CoV-2. Entre los países se hallaron diferencias significativas de la distribución de mutaciones, excepto en Suecia. Tras la propagación de SARS- CoV-2 fuera de Asia el número de mutaciones no sinónimas aumentó desde su aparición en enero hasta su estabilización en abril.  A partir de febrero la interacción entre naciones disminuyó lo que impidió la mezcla de las cepas de SARS-CoV-2 entre los países y disminuyó la propagación del virus (25). Los brotes en su mayoría se han desencadenado en todos los países a partir del clado O que se ha diversificado en varios clados. En India las secuencias reportadas pertenecían al clado A3 (18%) o A2a (44%) y B4. El clado A2a tuvo cambios de aminoácidos de P323L de RdRp y D614G de la glucoproteína S (32). En otro estudio en India se analizaron 666 genomas entre las mutaciones se encontraron: 933 sustituciones, 2449 deleciones y 2 inserciones. También se encontraron polimorfismo de nucleótido único, de los cuales solo 7 estaban presentes en de no codificación 5′-UTR y 3′-UTR(8).

Mutaciones presentes en la mayoría de países(25):

  • Mutaciones no sinónimas (nt25563, nt28863): ocurren en ORF3a y ORF9.

  • Mutaciones sinónimas (nt2480, nt2558, nt9476, nt15324, nt20268 y nt28656).

Cada país puede que tenga mutaciones que aún no se han registrado en otros países, pese a que en el análisis filogenético se encuentre relacionado con otras genomas (lo que revela un origen común) (5). Por ejemplo, se encontraron mutaciones únicas no registradas en otros países en Suecia (25) y Turquía (5). En Suecia se presentó la  mutación no sinónima única nt24368, G> T apareció en marzo y su frecuencia se duplicó en abril se encontró en el 52% de los genomas(25). En Turquía se encontraron 11 mutaciones únicas (5).

El análisis filogenético de los aislamientos de SARS-CoV-2 en India sugiere que el aislado de IND / Ker-2 comparte una estrecha relación con el aislado con el virus chino, mientras que el aislado de IND / Ker-1 está relacionado con los aislamientos reportados de países europeos como Francia y España. Otro aislado indio IND / Guj está genéticamente más relacionado con los aislados de Israel, Malasia y Colombia. La variación de nucleótidos y de proteínas entre los aislados. En el análisis de mutaciones se encontró sustituciones de AA en pp1ab, proteína S, ORF-8 y N. La mutación en la posición 4715 de pp1ab en el aislado IND / Guj tiene una sustitución AA (leucina con prolina). La misma sustitución de AA se presenta en aislados de Francia y Sudáfrica. Las mutaciones en la proteína S presentaron una sustitución de AA en la posición D614G, en la superficie del virus, esta mutación ya se describió anteriormente(33).

 En Rusia se hallaron siete mutaciones frecuentes en los genomas. Entre las que se encuentran(33):

  • Sustitución de aminoácidos Pro4715Leu en la RdRp, Asp614Gly en la proteína S, Arg203Lys y Gly204Arg en la nucleoproteína N; estas mutaciones también se han encontrado en pacientes de Europa y afectan la formación de anticuerpos.

  • La mayoría de las mutaciones presentes eran no sinónimas que daban como resultado sustituciones no conservadas que demostraban la capacidad del virus para acoplase a su nuevo anfitrión.

  • Las mutaciones únicas que se identificaron en Pro57Leu Y Met58Thr se encontraron en la región que codifica la proteína ORF6 que por lo general interactúa con el complejo NUP98-RAE1 para que se inhiba el transporte núcleo-citoplasmático interfiriendo en la vía del interferón para la activación del sistema de vigilancia inmunitario(34).

En la provincia de Zhejiang en China se estudió las posibles mutaciones en pacientes infectados con SARS-CoV-2. La cepa ZJ01 del SARS-CoV-2 tiene una mutación cerca del sitio de clivaje de la proteasa Furina (FCS). La coexpresión de ECA2-Furina dio como resultado un aumento de Furina en sangre facilitando así la infección de la cepa ZJ01 a otros órganos como el hígado, colon y riñones; causando que las personas infectadas con esta cepa tengan mayor morbilidad que las personas infectadas por el SARS CoV2(35).

En la Tabla 2 se muestra la distribución de las mutaciones según su distribución geográfica:

Región dentro de SARS-CoV-2

Mutación

País

ORF1ab

T609I

G818S

M902I

F3071Y

3120L

L3606X

L3606F

F4321L

T6891M

California- Estados Unidos

Suecia e India

Corea

España

China

Italia

Japón

Suecia e India

Corea

ORF3a

M128L

K136X

G196V

G251V

Corea

España

España

Italia, Corea y Suecia

ORF8

L84S

España, India, China

Proteína E

L37H

Corea

Proteína M y N

S194L

España

Proteína S

S221W

C247R

F737

A870V

Corea

Australia

Suecia

India

En un estudio se halló distintos patrones de aminoácidos en los genomas del SARS-CoV-2 en comparación con el patrón inicial en la pandemia en genotipos obtenidos en los 6 continentes del mundo; de los cuales los cambios en la secuencia de aminoácidos más extensos fueron en Europa con un 43,07%, seguida de Asia con un 38,09%, luego de Norte América con un 29,64% y los demás continentes con un cambio en la secuencia menor a 1%. El mayor número de mutaciones únicas que se hallaron en Europa, Asia y América del Norte demuestra la tendencia de agrupamiento de las mutaciones del virus relacionado con el clima de los países. Es decir, que según este estudio las mutaciones se encuentran con mayor frecuencia en ciertos países con climas específicos. En países más templados como España, Francia, Suiza, Inglaterra e Italia presentan cepas con mutaciones no-sinónimas que son L3606F, P4714L y D6146; estos representan mayor patogenicidad y mortalidad en las personas a quienes afectan. A diferencia de países tropicales o secos que demuestran una probabilidad de mortalidad mucho más baja que en países con climas templados(36).

En un análisis de 12343 secuencias de SARS-CoV-2 de 50 países, se obtuvo: mayor tasa de letalidad en virus con una variante ORFab 475L y proteína S tipo 614G, los países con vacunación BCG presentaron menor mortalidad y tasa de infecciones. La variante S 614G mostró una tasa de letalidad aumentada en países con vacuna BCG pero no en países no vacunados.  Posiblemente, la vacuna BCG puede potenciar la respuesta inmune innata contra SARS-CoV-2 por lo que brindaría protección contra la infección. Sin embargo, las variantes de tipo ORF1ab y S614G podría escapar de esta respuesta inmunitaria. En este estudio también se analizó los HLA, aunque es necesario aclarar que se necesitan más investigaciones(19).

  • Personas “protegidas” de la infección por SARS-CoV-2 tenían HLA-A * 11: 01, HLA-A * 02: 06 o HLA-B * 54: 01.

  • Personas susceptibles a la infección por SARS-CoV-2 tenían HLA-B * 07: 03, HLA-B * 46: 01, HLA-C * 08: 01, HLA-C * 15: 02, HLA-DRB1 * 03: 01, HLA-DRB1 * 11: 01 y HLA-DRB1 * 12: 02.

Se analizo el genoma viral de muestras de distintos pacientes para conocer las posibles mutaciones. Se descubrió que en el SARS-CoV-2 un sitio de unión potencial para micro-ARN (miR-197-5p) se perdió por la mutación sinónima de Nsp3 (C3037U). El miR-197-5p se sobreexpresa en pacientes que tienen una enfermedad cardiovascular, este grupo de pacientes tienen una mayor susceptibilidad a la infección por SARS-CoV-2. El C3037U está vinculado a la mutación A23403G (G614D), que puede mejorar la infectividad viral a través de cambios estructurales en la proteína S(37).

El origen del SARS-CoV-2 Wuhan capital de la provincia de Hubei en China, desde allí el virus se diseminó a todo el mundo. A medida que se propagaba, sufrió varias mutaciones que alteraron su genética. Para un mejor entendimiento de la propagación del SARS-CoV-2 es posible dividirlo en cuatro virus superpropagadores (SS) que presentan una variación genética única. Las cepas de virus SS predominaron a partir de febrero de 2020 (38).

La transmisión de SARS-CoV-2 durante el 2020 se ha dividido en cepas superpropagadoras (SS)(38) o tipos de cepas (A, B, C)(39) son:

  • Tipo A: virus ancestral, predominante en diciembre y enero(39).
  • Tipo B/ SS1: con mutación C 8782 T y T 28144 C. Presente en Asia y Estados Unidos (Washington y California, los otros estados tenían predominancia de virus originales), Corea del Sur. Más predominante en Estados Unidos (38,39).
  • SS2 y SS3: con mutación G 26144 T y G11083T respectivamente. Presente en Europa, Asia excepto China, su prevalencia disminuyó desde marzo y fue reemplazado por SS4 en Europa (38).
  • Tipo C/SS4: con mutación C 241 T, C 3037 T y A 23403 G. Presente en Europa y todo el mundo, contiene mutaciones características (SD614G) y sigue siendo predominante (90% de genomas analizados) (38,39).

Entre el 1 de febrero y el 1 de mayo se analizaron 10022 genomas de SARS-CoV-2 de cuatro bases de datos en países entre los que destacan Estados Unidos e Inglaterra. Se detectaron 5775 mutaciones con (1):

  • 2969 mutaciones sin sentido (no sinónimas)

    • 1905 mutaciones se encontraban en ORG1ab, que ocupa dos tercios del genoma. Se transcribe en una multiproteína que se escinde en 16 proteínas no estructurales (nsp), de los cuales nsp3 que tuvo el mayor número de mutaciones. Al igual que en otros estudios (18)

    • Mutaciones en RdRp, como P323L en 6319 muestras, con un cambio genómico 14408C> T del gen ORF1ab de la proteína RdRp.

    • En 5928 muestras la mutación sin sentido 23403 A> G del gen/proteína S (1,3)

  • 1965 mutaciones sinónimas

    • La mutación más común (en 6334 muestras) se dio con un cambio genómico 3037C> T en el gen ORF1ab de la proteína NSP3.

  • También se encontraron: 484 mutaciones en las regiones no codificantes, 142 deleciones no codificantes (dentro de las regiones 3′-UTR, 5′-UTR o intergénicas), 100 deleciones en marco (ORF1 D448), 66 inserciones no codificantes, 36 variantes con parada obtenida, 11 deleciones con desplazamiento de marco, 2 inserciones en el marco.

  • La variante más común encontrada fue D614G(1), explicada previamente. La variante ORF1ab P4715L que se encuentra en nsp12 se ha asociado a una mayor tasa de letalidad (19). Según este estudio, es poco probable que las mutaciones de RBD disminuyan la afinidad con ACE2. Esta aseveración desacuerda con la mutación R407I y A930V en el dominio RBD previamente analizada (22). Entre las mutaciones de RBD se encuentran V483A, G476S y V367F que no son muy comunes. En Estados Unidos se encontraron mutaciones V483A y G476S, en China, Hong Kong, Francia y Países Bajos V367F. En Estados Unidos, las primeras muestras tienen relación con clados basales de China (clados L48s), después con clados de Europa (D624G/Q57H)(1).

En un análisis de 3067 genomas de SARS-CoV-2 se encontraron diez puntos calientes genómicos (hotspot) que son regiones genómicas con altas frecuencias de alelos mutados. Entre ellos se encuentran:

  • Mutaciones en 11083 (L3606F) detectada en nsp6, esta proteína trabaja con nsp3 y nsp4 formando vesículas de doble membrana y membranas contorneadas involucradas en la replicación viral

  • Mutaciones en 17858 (M5865V) y 18060 (S5932F) en la proteína orf1ab, y 28881 (R203K) en la nucleocápside provocan posiblemente que el virus sea más infeccioso.

En otro estudio se analizaron 664 secuencias del genoma de SARS-CoV-2. Se encontró que tanto genes como proteínas sufrieron mutaciones(2). Los genes más propensos a sufrir mutaciones fueron N, ORF10, ORF6, ORF7a, ORF8 y ORF3a, siendo este último el que tenía un mayor número de mutaciones seguido de N y ORF8. Las proteínas estructurales con menos mutaciones fueron M y E. Las mutaciones no sinónimas fueron más comunes en las proteínas ORF1ab y S (2). Se cree que son más resistentes a las mutaciones las proteínas que tengan funciones esenciales en el SARS- CoV-2 como las proteínas estructurales de la membrana y envoltura, y las proteínas no estructurales ORF 6, 7a y 10 (2).

Presentaron con frecuencia mutaciones S, N, ORF3a, ORF8 y ORF1ab, entre las mutaciones se encontraron:

  • Mutaciones en ORF8: sustitución principal de L84S y una acompañada de V62L.

  • Mutación en ORF1ab: dos sustituciones de aminoácidos principales D75E acompañado de P971L.

  • El mutante V483A es parte del dominio RBD.

  • La proteína S fue la única proteína estructural que presentó varias mutaciones, a diferencia de las otras proteínas estructurales, incluida la variante SG614D. La alta viabilidad del mutante D614G de la proteína S se debe a cambios en la partición de energía, así como la cadena lateral de aspartato expuesta sustituida por glicina que permite un movimiento en bisagra.

Además, el SARS-CoV-2 presenta mutaciones tipo hemoplasia. Las homoplasias pueden surgir por producto de la evolución neutral o como resultado de una selección en curso. Se encontraron198 homoplasias debido a que existe una adaptación continua de SARS-CoV-2 a su nuevo huésped humano. Una de las homoplasias más fuertes se encontró en el sitio 11.083 en una región de Orf1a que codifica Nsp6 (15).

  • A medida que el virus se propaga se presentan varias mutaciones que alteran su material genético (ARN), las proteínas con funciones esenciales, como las proteínas estructurales de la membrana y envoltura, presentan un menor número de mutaciones; la excepción a esta aseveración se presenta en la proteína S. La proteína S presenta la mutación más común llamada D614G. Esta variación estuvo presente a partir de febrero del 2020 y, según varias revisiones, es la que más se a expandido a lo largo del mundo en especial en Europa

  • Pese a que en un análisis de varios genomas encontramos que las mutaciones que se han presentado en SARS-CoV-2 no afectan la frecuencia de transmisión del virus, un estudio más reciente revela que el linaje B.1.1.7 es más transmisible en un 70 % en comparación con otras cepas del virus.

  • Encontramos que mutaciones que alteran el Dominio RBD puede aumentar o disminuir la afinidad de la proteína S al receptor ACE2, aunque en un artículo se planteó que esta alteración de la afinidad es poco probable. Más recientemente, en diciembre del 2020, se identificó que el linaje B.1.1.7 presenta la mutación N501Y que se encuentra en RBD de la proteína S; esta variación aumenta la afinidad por el receptor ACE2.

  • Se ha identificado que el clima aumenta la probabilidad del SARS-CoV-2 de desarrollar mutaciones que generan cepas más virulentas en climas más templados. Un claro ejemplo que respalda esta evidencia es la nueva cepa de Inglaterra, un país con clima templado. Las estadísticas de mortalidad actualmente reflejan mayor cantidad de muertes en países como Estados Unidos, Brasil e India. Sin embargo, estas muertes no se deben a cepas más virulentas, sino por consecuencia de la pandemia.

  • En varios artículos se plantea que las mutaciones en el ARN de SARS-CoV-2 se originan dentro de la célula huésped por un mecanismo de edición que induce variaciones genéticas de origen inmunitario. La mayor concentración de bases nitrogenadas de Uracilo, generadas por mutaciones puntuales, permiten que el sistema inmune las reconozca con mayor facilidad y esto induzca a una secreción elevada de citocinas inflamatorias.

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FIGURAS
AUTORES

VALERIA SALOMÉ CALVOPIÑA CERVANTES

redacción

MARIO SEBASTIÁN HINOJOSA FIGUEROA

redacción

José Eduardo León

edición

EVELYN CALDERON

Aprobación

rafael mancero

publicación

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