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\begin{document}

\title{The SARS-CoV-2 virus}



\author[1]{Frida Sommer}%
\author[2]{Ernesto Llamas }%
\affil[1]{Affiliation not available}%
\affil[2]{Journal of Sketching Science}%


\vspace{-1em}



  
  \date{May 17, 2024}


\begingroup
\let\center\flushleft
\let\endcenter\endflushleft
\maketitle
\endgroup








\sloppy


\section*{}

{\label{165967}}

Viruses are non-living particles containing genetic information in the
form of DNA or RNA. They are fascinating because they are not considered
a form of life even though they evolve in the same way all living
organisms do. Viruses are so-called obligate pathogens because they
cannot multiply unless they infect and hijack the cellular machinery in
living organisms.~

The causative agent of the ongoing pandemic, the SARS-CoV-2, is a viral
particle with a diameter between 50--200 nanometers and a simple
architecture consisting essentially of four structural proteins. The
nucleocapsid (N) protein holds the viral RNA together inside the
particle. The spike protein (S), envelope (E), and membrane (M) proteins
form the viral envelope that protects the genetic
material~\hyperref[csl:1]{(Chang et al., 2014)}.~ Currently, most COVID-19 testing is
performed using viral RNA extraction followed by RT-qPCR to amplify the
genes of some of the above-mentioned proteins~\hyperref[csl:2]{(Chu et al., 2020}; \hyperref[csl:3]{Corman et al., 2020)}. ~\selectlanguage{english}
\begin{figure}[H]
\begin{center}
\includegraphics[width=0.70\columnwidth]{figures/Loteria-lab-corona/Loteria-lab-corona}
\caption{{LOTERIA CORONAVIRUS. The illustration is based on the Mexican game
Loteria (game similar to bingo).~
{\label{947384}}%
}}
\end{center}
\end{figure}



Different mechanisms allow viruses to enter our cells. By mimicking host
molecules, viruses gain entry into cells and evade the immune response.
The S-protein of SARS-CoV-2 can bind to the human angiotensin-converting
enzyme 2 (ACE2) by wearing the disguise of a particular epithelial
sodium channel (ENaC-\selectlanguage{greek}α\selectlanguage{english}) in humans~\hyperref[csl:4]{(Yan et al., 2020}; \hyperref[csl:5]{Lan et al., 2020)}.~ To exert its
function, ENaC-\selectlanguage{greek}α \selectlanguage{english}binds to ACE2 and is recognized and cut by a
specialized protein called transmembrane protease serine 2 (TMPRSS2).
The site at which TMPRSS2 cuts ENaC-\selectlanguage{greek}α \selectlanguage{english}is identical to a small part of
the S-protein of SARS-CoV-2. Given the high structural similarity
between the S-protein and our own ENaC-\selectlanguage{greek}α, \selectlanguage{english}both the ACE2 and TMPRSS2
cannot discriminate between the virus and our molecules and allows viral
particles to enter our cells~\hyperref[csl:6]{(Anand et al., 2020}; \hyperref[csl:7]{Vkovski et al., 2020)}.~

Once inside our cells, the viral particle disassembles and releases its
RNA. The viral RNA serves as a manual for our ribosomes to produce the
components required to generate more viral particles. The first viral
protein that our cells synthesize is called replicase, and it makes
thousands of copies of the viral RNA. These thousands of viral RNA
copies are used to produce more viral components and assemble thousands
of new viral particles that will be released by the infected cell upon
its death. The newly generated viruses are ready to infect thousands of
cells and start a new cycle of infection, replication, and
dissemination~\hyperref[csl:8]{(\textit{{El País -Así infecta el coronavirus}}, 2020}; \hyperref[csl:9]{\textit{{COVID-19 Animation}}, n.d.)}.

A potential therapy against SARS-CoV-2 could aim at interfering with the
binding of the S- protein to ACE2, thereby preventing the virus from
entering our cells. This could be achieved by designing small peptides
that can bind to the S-protein. During an active SARS-CoV-2 infection,
these small peptides would bind the viral particle hiding the part of
the S-protein that interacts with ACE2, effectively limiting the number
of infected cells and slowing down the infection.

Although SARS-CoV-2 initially infects the respiratory tract, and lung
cells, the ACE2 protein is expressed by cells from the heart, kidneys,
and intestine. COVID-19 was initially described as a respiratory
disease. However, as we advanced our knowledge of the virus's
fundamental interactions with our cells, we learned that this disease
affects multiple organs and cell types.~ To develop efficient therapies
and vaccines against SARS-CoV-2, we need to better understand the
origins of the virus, characterize the structure of its proteins and the
function of its genes, and deepen our understanding of how it affects
us. Drawing a clear and comprehensive picture of SARS-CoV-2 will reveal
its strengths and weaknesses and provide us with the information needed
to design effective therapies in the future. On the other hand, as a
result of many years of fundamental research, some of the new vaccines
against COVID-19 are showing impressive efficacy and are helping to
control the current pandemic. Therefore, supporting fundamental research
remains crucial for granting scientific progress in the future.

\par\null

\subsection*{Contributions}\label{contributions}

\begin{itemize}
\tightlist
\item
  Frida Sommer wrote the article.~ She is a scientific editor and a
  freelance science writer (\url{https://www.vasocosmico.com/}). She
  obtained her Ph.D. in immunology from Leiden University in the
  Netherlands and holds an MSc degree in archaeological sciences from
  Durham University. Her interests are very diverse.
  (\url{https://www.linkedin.com/in/fridasommer/})~
\item
  Ernesto Llamas wrote/edited the article and made the illustration. He
  is currently a postdoctoral researcher at CECAD in Cologne, Germany.
  He obtained his Ph.D. in Biotechnology from Universitat de Barcelona
  doing his research at the Centre for Research in Agricultural
  Genomics. Creator, editor, and illustrator of Sketching Science.
  (Twitter~\href{https://twitter.com/neto_flames?lang=en}{@neto\_flames};
  Instagram~\href{https://www.instagram.com/eellamas/}{@eellamas}).
\end{itemize}

\par\null

\section*{El virus SARS-CoV-2}

{\label{618288}}\par\null

Los virus son microorganismos que no est\selectlanguage{ngerman}án vivos pero que contienen
información genética en forma de ADN o ARN. Son fascinantes porque no se
consideran una forma de vida a pesar de estar sujetos a los mismos
procesos evolutivos que todos los seres vivos. Los virus son patógenos
obligados porque no tienen los componentes necesarios para multiplicarse
y necesariamente tiene que infectar y secuestrar la maquinaria celular
de los organismos vivos (hospederos). El agente causante de la actual
pandemia, el SARS-CoV-2, es un virus con un diámetro de entre 50 y 200
nanómetros y una arquitectura simple que consta de cuatro proteínas
estructurales. La proteína de nucleocápside (N) condensa el ARN viral.
La proteína de pico o ``spike'' (S), la proteína de envoltura (E) y la
de membrana (M) forman la envoltura viral que protege el material
genético~\hyperref[csl:1]{(Chang et al., 2014)}. Actualmente, la mayoría de las pruebas de
COVID-19 se realizan mediante la extracción del ARN viral seguida de una
RT-qPCR para amplificar los genes de algunas de estas
proteínas~\hyperref[csl:2]{(Chu et al., 2020}; \hyperref[csl:3]{Corman et al., 2020)}. ~

~

Los virus cuentan con diferentes mecanismos que les permiten entrar a
nuestras células. Uno de los más comunes es ``disfrazarse'' con
moléculas muy parecidas a las del hospedero, de tal forma que virus
ingresan a las células sin que la respuesta inmune lo reconozca como un
agente extraño. Este es el caso de la proteína S del SARS-CoV-2 que
puede unirse a la enzima convertidora de angiotensina humana 2 (ACE2),
por ser muy parecida a un canal de sodio epitelial (ENaC-\selectlanguage{greek}α\selectlanguage{english}) de los
humanos~\protect\hyperlink{Yan2020}{(Yan
2020,}~\protect\hyperlink{Lan_2020}{Lan 2020)}. Para ejercer su funci\selectlanguage{ngerman}ón,
ENaC-\selectlanguage{greek}α \selectlanguage{english}se une a ACE2 para que una prote\selectlanguage{ngerman}ína especializada, llamada
proteasa transmembrana serina 2 (TMPRSS2) rompe a ENaC-\selectlanguage{greek}α \selectlanguage{english}de una forma
espec\selectlanguage{ngerman}ífica. El sitio en el que TMPRSS2 parte a ENaC-\selectlanguage{greek}α \selectlanguage{english}es id\selectlanguage{ngerman}éntico a una
pequeña parte de la proteína S del SARS-CoV-2. Es por esta altísima
similitud estructural entre la proteína S y nuestra propia ENaC-\selectlanguage{greek}α \selectlanguage{english}que
ACE2 y TMPRSS2 no pueden discriminar entre el virus y nuestras propias
prote\selectlanguage{ngerman}ínas, permitiendo así que las partículas virales entren en nuestras
células~\hyperref[csl:6]{(Anand et al., 2020}; \hyperref[csl:7]{Vkovski et al., 2020)}.

Una vez dentro de nuestras células, la partícula viral se desensambla y
libera su ARN. El ARN viral sirve como manual para que nuestros
ribosomas produzcan los componentes necesarios para generar proteínas
del virus. La primera proteína viral que sintetizan nuestras células se
llama replicasa y produce miles de copias del ARN viral. Estas miles de
copias de ARN viral se utilizan para producir más componentes virales y
ensamblar miles de nuevas partículas virales que nuestras células
liberan cuando mueren a causa de la infección. Estos nuevos virus pueden
infectar miles de células del organismo e iniciar un nuevo ciclo de
infección, multiplicación y diseminación ~\hyperref[csl:8]{(\textit{{El País -Así infecta el coronavirus}}, 2020}; \hyperref[csl:9]{\textit{{COVID-19 Animation}}, n.d.)}.

Una opción terapéutica contra el SARS-CoV-2 podría tener como objetivo
interferir con la unión de las proteínas S y ACE2, evitando así que el
virus entre en nuestras células. Esto podría lograrse diseñando pequeños
péptidos (o moléculas de otro tipo) que se unan a la proteína S de los
virus que todavía no infectan nuestras células. Durante una infección
activa por SARS-CoV-2, estas moléculas se unirían a la partícula viral
ocultando la parte de la proteína S que interactúa con la ACE2,
limitando efectivamente el número de células infectadas y desacelerando
la propagación del virus.

Aunque el SARS-CoV-2 inicialmente infecta el tracto respiratorio y las
células pulmonares, la proteína ACE2 se expresa en células del corazón,
los riñones y el intestino. COVID-19 se describió inicialmente como una
enfermedad respiratoria. Sin embargo, a medida que caracterizamos con
mayor detalle las interacciones entre el virus y nuestras células a
nivel molecular, descubrimos que esta enfermedad afecta a múltiples
órganos y tipos de células. Para desarrollar terapias y vacunas
efectivas contra el SARS-CoV-2, necesitamos comprender mejor los
orígenes del virus, caracterizar la estructura de sus proteínas, la
función de sus genes y comprender cómo causa enfermedad. Dibujar una
imagen clara y completa del SARS-CoV-2 revelará sus fortalezas y
debilidades y nos va a dar la información necesaria para diseñar
terapias efectivas en el futuro. Como resultado de muchos años de
ciencia básica,~ recientemente se han producido vacunas contra COVID-19
que han demostrado ser seguras y eficaces para controlar la pandemia en
tiempo récord. Por lo tanto, el apoyo a la investigación fundamental es
y seguirá siendo crucial para garantizar el progreso científico en el
futuro.

\subsection*{}

{\label{752508}}

\subsection*{Contribuciones~}

{\label{777040}}

Frida Sommer escribió el artículo. Es editora científica y escritora
científica independiente (\url{https://www.vasocosmico.com/}). Obtuvo su
Ph.D. en inmunología por la Universidad de Leiden en los Países Bajos y
tiene una maestría en ciencias arqueológicas por la Universidad de
Durham. Sus intereses son muy diversos.
(\url{https://www.linkedin.com/in/fridasommer/})

Ernesto Llamas escribió/editó el artículo e hizo la ilustración.
Actualmente es investigador postdoctoral en CECAD en Colonia, Alemania.
Obtuvo su Ph.D. en Biotecnología por la Universidad de Barcelona
realizando su investigación en el CRAG (Centre for Research in
Agricultural Genomics). Creador, editor e ilustrador de Sketching
Science.
(Twitter~\href{https://twitter.com/neto_flames?lang=en}{@neto\_flames};
Instagram~\href{https://www.instagram.com/eellamas/}{@eellamas}).

\selectlanguage{english}
\FloatBarrier
\section*{References}\sloppy
\phantomsection
\label{csl:1}{The {SARS} coronavirus nucleocapsid protein {\textendash} Forms and functions}. (2014). \textit{Antiviral Research}, \textit{103}, 39–50. \url{https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2013.12.009}

\phantomsection
\label{csl:2}{Molecular Diagnosis of a Novel Coronavirus (2019-{nCoV}) Causing an Outbreak of Pneumonia}. (2020). \textit{Clinical Chemistry}, \textit{66}(4), 549–555. \url{https://doi.org/10.1093/clinchem/hvaa029}

\phantomsection
\label{csl:3}{Detection of 2019 novel coronavirus (2019-{nCoV}) by real-time {RT}-{PCR}}. (2020). \textit{Eurosurveillance}, \textit{25}(3). \url{https://doi.org/10.2807/1560-7917.es.2020.25.3.2000045}

\phantomsection
\label{csl:4}{Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2.}. (2020). \textit{Science}, \textit{367}, 1444–1448.

\phantomsection
\label{csl:5}{Structure of the {SARS}-{CoV}-2 spike receptor-binding domain bound to the {ACE}2 receptor}. (2020). \textit{Nature}, \textit{581}(7807), 215–220. \url{https://doi.org/10.1038/s41586-020-2180-5}

\phantomsection
\label{csl:6}{{SARS}-{CoV}-2 strategically mimics proteolytic activation of human {ENaC}}. (2020). \textit{{ELife}}, \textit{9}. \url{https://doi.org/10.7554/elife.58603}

\phantomsection
\label{csl:7}{Coronavirus biology and replication: implications for SARS-CoV-2.}. (2020). \textit{Nat Rev Microbiol}.

\phantomsection
\label{csl:8}(2020). \url{https://elpais.com/elpais/2020/03/06/ciencia/1583515780_532983.html.} \url{https://elpais.com/elpais/2020/03/06/ciencia/1583515780_532983.html}

\phantomsection
\label{csl:9}\url{https://www.youtube.com/watch?v=5DGwOJXSxqg\&t=162s.} \url{https://www.youtube.com/watch?v=5DGwOJXSxqg}

\phantomsection
\label{csl:0}Sahin, U., Karik{\'{o}}, K., \& Türeci, Ö. (2014). {{mRNA}-based therapeutics {\textemdash} developing a new class of drugs}. \textit{Nature Reviews Drug Discovery}, \textit{13}(10), 759–780. \url{https://doi.org/10.1038/nrd4278}

\end{document}

