Mappatura delle proteine attive SARS-CoV-2 e del modo in cui COVID-19 si diffonde in tutto il corpo

Cosa succede quando il patogeno responsabile della pandemia COVID-19, il coronavirus Sars-CoV-2, entra in contatto con una cellula bronchiale umana? Un gruppo di ricercatori delle Università di Bologna e Catanzaro (Italia) ha mappato le interazioni tra le proteine ​​virali e quelle umane, mostrando quali proteine ​​vengono “attivate” e “disattivate” da SARS-CoV-2. Acquisire conoscenze sugli effetti molecolari di Sars-CoV-2 sulle proteine ​​umane è fondamentale per ideare terapie farmacologiche efficaci. Inibire le interazioni che hanno mappato può rappresentare una strategia efficace per una terapia in grado di contenere la forza dirompente di Sars-CoV-2 e altri coronavirus sulle cellule umane. Questo studio è stato pubblicato sul Journal of Clinical Medicine. I ricercatori sono stati in grado di identificare i meccanismi di difesa delle cellule umane, ad esempio quando il virus entra nel corpo, così come il modo in cui Sars-CoV-2 si diffonde nel corpo umano, ad esempio attraverso proteine ​​che ne favoriscono la replicazione. I beta-coronavirus, una sottofamiglia di coronavirus, causano principalmente malattie respiratorie e intestinali. Ad oggi, siamo a conoscenza di sette ceppi di beta-coronavirus che colpiscono l’uomo. Tre di questi sono particolarmente pericolosi: Sars-CoV, che causa Sars, Mers-CoV, che causa Mers, e il nuovo Sars-CoV-2, che causa Covid-19, la malattia che ha già infettato oltre 1 milione di persone in tutto il mondo. Sappiamo che Sars-CoV-2 ha molto in comune con i suoi “cugini” beta-coronavirus e in particolare con Sars-CoV. Tuttavia, manca ancora una descrizione dettagliata di come questo virus attacca le cellule umane. Per far luce su questo problema, i ricercatori hanno confrontato l’interattività (l’insieme delle interazioni tra proteine) derivante dall’incontro tra Sars-CoV-2 e una cellula umana con le informazioni disponibili sul comportamento dei virus Sars-CoV e Mers-CoV. Questo approccio integrato si basa sulla nostra conoscenza di altri beta-coronavirus e su ciò che abbiamo appreso finora su questo nuovo coronavirus. Fondamentalmente, ha permesso di identificare i principali fattori alla base dell’azione di Sars-Cov-2. Di conseguenza, sono stati in grado di creare una mappa che mostra quali proteine ​​sono attivate, aumentando così la loro produzione e quali sono disattivate, di conseguenza diminuendo la loro quantità, quando il virus attacca una cellula del sistema respiratorio umano. Questa analisi ha rivelato proteine ​​che svolgono un ruolo rilevante quando il nuovo coronavirus incontra una cellula umana. Una di queste proteine ​​(MCL1) regola il processo di apoptosi (morte cellulare programmata), un meccanismo di difesa antivirale, mettendo in moto una serie di reazioni che alla fine inducono le cellule a scatenare la propria morte per fermare l’attacco del virus. Altre proteine ​​hanno invece una portata limitata quando entrano in contatto con il coronavirus. La disattivazione della proteina EEF1A1, ad esempio, ostacola la capacità replicante del virus. Il rovescio della medaglia, tuttavia, è che Sars-CoV-2 sfrutta anche altri meccanismi per diffondersi in tutto il corpo. In effetti, i ricercatori sono giunti a tre conclusioni principali. In primo luogo, hanno scoperto che il virus è in grado di ostacolare l’attività dei mitocondri (gli organelli responsabili della respirazione cellulare); in secondo luogo, hanno scoperto che alcune proteine ​​virali specifiche (NSP7 e NSP13) sono in grado di disattivare alcuni meccanismi di difesa cellulare; e in terzo luogo, hanno osservato l’aumento di alcune proteine ​​che favoriscono il metabolismo dell’RNA e, di conseguenza, l’azione e la replicazione del virus (il cui genoma è un singolo filamento di RNA). Quindi la proteina ACE2 interagisce con i “picchi” del coronavirus, permettendogli di entrare nelle cellule. L’analisi mostra che le cellule combattono l’attacco del virus, diminuendo la presenza di ACE2. I ricercatori hanno anche osservato che una minore presenza di questa proteina può danneggiare i tessuti polmonari, favorendo comunque la diffusione del virus. Queste preziose informazioni sugli effetti del nuovo coronavirus sulle proteine ​​delle cellule umane possono rivelarsi fondamentali nel reindirizzare lo sviluppo di terapie farmacologiche, poiché i comuni trattamenti antivirali sembrano non avere successo. I recenti progressi della scienza farmaceutica consentono il rapido sviluppo di nuove molecole, che possono rivelarsi molto efficaci per contrastare l’azione delle proteine ​​virali e migliorare la risposta delle cellule umane. Infine, i ricercatori hanno analizzato la presenza di ACE2 per far luce sull’origine animale del coronavirus Sars-CoV-2, inizialmente attribuito ai pipistrelli e poi anche ai pangolini. Questo studio ha messo in evidenza una somiglianza più stretta tra le proteine ​​ACE2 delle cellule umane e quelle delle pangoline. Questo risultato supporta l’ipotesi che questo piccolo mammifero potrebbe essere stato il primo ospite di Sars-CoV-2, o almeno uno intermedio tra pipistrelli e umani.

Daniele Corbo 

Bibliografia: “Master Regulator Analysis of the SARS-CoV-2/Human Interactome”. Pietro H. Guzzi et al. Journal of Clinical Medicine

Immagine: The image is credited to Journal of Clinical Medicine.

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