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Altri dati sull’infettività del SARS-CoV2: oltre la spike, contribuisce anche una proteina nucleare

La sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2), l’agente eziologico della pandemia di malattia da coronavirus in corso 2019 (COVID-19), è un virus a RNA avvolto. La proteina spike, che ha una subunità amino-terminale S1 e una subunità carbossil-terminale S2, sull’involucro, aiuta il virus a infettare le cellule ospiti. La subunità S1 sul dominio di legame del recettore (RBD) del virus riconosce e si lega alla cellula ospite. Essa è fondamentale nella trasmissione animale dei coronavirus e nell’infettività degli esseri umani. La subunità S2 è responsabile della fusione della membrana. Il primo passo nell’infezione da SARS-CoV-2 è l’interazione RBD con il recettore delle cellule ACE2 umane. Due nuove varianti del virus, che apparentemente hanno aumentato la trasmissibilità, sono state recentemente scoperte nel Regno Unito (B.1.1.7) e in Sud Africa (B.1.351). Entrambi hanno la mutazione N501Y sul picco RBD e il mutante sudafricano ha altre due mutazioni, K417N ed E484K, sul RBD. I rapporti indicano che i vaccini a mRNA approvati hanno un alto livello di neutralizzazione della variante B.1.1.7, ma un livello inferiore per la variante B.1.351.

Studi sugli anticorpi neutralizzanti negli studi di Fase II e Fase III indicano che non sono in grado di neutralizzare B.1.351. Poiché le mutazioni sono sull’RBD, è importante capire come si legano esattamente ad ACE2. Un team di ricercatori dell’Università di Nanchino in Cina ha utilizzato diversi test, microscopia a forza atomica e simulazioni per determinare che la mutazione N501Y nel RBD aumentava l’interazione del virus con il recettore ACE2. I ricercatori hanno utilizzato saggi di legame cellulare, cinetiche e simulazioni per comprendere il legame dei virus mutanti all’ACE2. La microscopia confocale di ACE2 nelle cellule HEK293 ha mostrato che ACE2 è presente principalmente nella membrana e nel reticolo endoplasmatico. I saggi di legame della superficie cellulare utilizzando l’etichettatura fluorescente hanno mostrato chiaramente il legame di ACE2 al RBD. Utilizzando il test di legame della concorrenza, il team ha scoperto che l’N501Y nel mutante B.1.1.7 mostrava un’affinità di legame 4 volte maggiore per l’ACE2 rispetto al virus wild-type RBD. Le mutazioni K417N ed E484K hanno mostrato un’affinità di legame leggermente inferiore. Quando tutte e tre le mutazioni erano presenti insieme, l’affinità di legame era simile a quella del tipo selvatico.

Gli autori hanno utilizzato la spettroscopia della forza a molecola singola basata sulla microscopia a forza atomica (AFM-SMFS) per misurare la forza di legame degli RBD con le tre mutazioni di ACE2. Hanno scoperto che i mutanti RBD con N501Y e tutte e tre le mutazioni avevano una forza di separazione maggiore di quella del RBD senza mutante. I calcoli hanno mostrato che i tassi di dissociazione del legame di entrambi i tipi di RBD mutanti sono più lenti di quelli del RBD wild-type; e che tutte le mutazioni RBD avevano una maggiore affinità di legame, un aumento di quasi 10 volte, per ACE2 rispetto al virus wild-type. I ricercatori hanno anche costruito modelli per i mutanti RBD e il complesso ACE2 e hanno utilizzato simulazioni di dinamica molecolare guidata (SMD) per studiare i meccanismi di separazione sotto forza. Dopo aver estratto l’RBD con la mutazione N501Y, dopo una certa forza, ha cambiato la sua conformazione e ha formato un’altra interazione con Y501 e Y41 di ACE2. L’N501Y può formare un’interazione p-p con Y41 di ACE2, portando a un’interazione più forte. Pertanto, tutti i diversi test mostrano che N501Y è più importante delle altre due mutazioni nel legame con ACE2.

Mentre K417N ha ridotto l’interazione, E484K ha leggermente aumentato l’interazione. Pertanto, quando sono presenti tutte e tre le mutazioni, l’effetto netto è simile a quello quando è presente solo la mutazione N501Y. In un’altra variante di virus originaria del Brasile identificata nel gennaio 2021, la mutazione N501Y è presente, oltre ad altre mutazioni. In un altro studio condotto presso l’Indian Institute of Science Education and Research, India, un team di scienziati ha esaminato geni specifici di SARS-CoV-2 per identificare i fattori che possono contribuire all’infettività virale. I loro risultati suggeriscono che la nucleoproteina SARS-CoV-2 aumenta significativamente l’infettività delle particelle lentivirali pseudotipate a punta, rendendo le particelle meno suscettibili alla neutralizzazione mediata dalla proteina ACE2 solubile. Utilizzando particelle lentivirali con pseudotipizzazione a punta, gli scienziati hanno condotto uno screening imparziale di 24 geni di SARS-CoV-2, compresi i frame di lettura aperti (ORF) e geni proteici strutturali e non strutturali. In particolare, hanno valutato se qualcuno di questi geni può potenzialmente modulare l’infettività virale così come la suscettibilità alla neutralizzazione mediata da microorganismi ACE2-IgFc.

Il microcorpo ACE2-IgFc, che è stato generato fondendo l’ectodominio ACE2 con la regione Fc delle IgG umane, è stato considerato come un potente agente neutralizzante degli spike-pseudovirus. Gli scienziati hanno trasdotto cellule renali embrionali umane che esprimono ACE2 con pseudovirus prodotti in presenza di geni SARS-CoV-2 specifici e hanno valutato l’infettività virale. Analizzando il set di dati di screening, hanno osservato che la nucleoproteina SARS-CoV-2 ha aumentato significativamente l’infettività degli pseudovirus spike. Per studiare come la nucleoproteina può influenzare l’infettività virale, gli scienziati hanno condotto una serie di analisi biochimiche e hanno osservato che la nucleoproteina ha migliorato la qualità e l’infettività degli spike-pseudovirus aumentando significativamente l’incorporazione della proteina spike nei virioni. I risultati dello studio rivelano che la nucleoproteina SARS-CoV-2 aumenta l’infettività delle particelle virali pseudotipate da spike migliorando l’arricchimento della proteina spike nel virione. Inoltre, l’induzione dell’infettività delle particelle mediata dalle nucleoproteine ​​non è associata all’aumento della sensibilità verso agenti neutralizzanti basati sul legame dei picchi.

Tutti questi dati indicano che il potere infettante del nuovo coronavirus dipende sì dalla proteina spike, ma questa potrebbe non essere l’unica responsabile. Tutti gli studi sinora si sono concentrati sulla proteina spike e sulle sue mutazioni come esclusivo bersaglio per cercare di neutralizzare il SARS-CoV2. Queste informazioni aggiuntive indicano che anche una componente virale interna potrebbe avere la sua importanza. E se nel frattempo anche questa abbia subito la sua catena di mutazioni?

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Armero A, Berthet N et al. Viruses. 2021; 13(1):133. 

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Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
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