Cosa succede esattamente quando il coronavirus SARS-CoV-2 infetta una cellula? In un articolo pubblicato su Nature, un team dell’Università tecnica di Monaco (TUM) e dell’Istituto di biochimica Max Planck dipinge un quadro completo del processo di infezione virale. Per la prima volta, l’interazione tra il coronavirus e una cellula risulta documentata a cinque distinti livelli di proteomica durante l’infezione virale. Questa conoscenza aiuterà ad acquisire una migliore comprensione del virus e a trovare potenziali punti di partenza per le terapie.
Quando un virus entra in una cellula, le molecole proteiche virali e cellulari iniziano a interagire. Sia la replicazione del virus che la reazione delle cellule rappresentano il risultato di complesse cascate di segnalazioni delle proteine. Un team guidato da Andreas Pichlmair, professore di immunopatologia delle infezioni virali presso l’Istituto di virologia della TUM, e Matthias Mann, capo del dipartimento di proteomica e trasduzione del segnale presso il Max Planck Institute of Biochemistry, ha registrato sistematicamente come reagiscono le cellule polmonari umane alle singole proteine dell’agente patogeno Covid-19 SARS-CoV-2 e del coronavirus SARS, quest’ultimo noto da tempo.
Lo studio degli effetti sul Coronavirus sul corpo umano
A tal fine, i ricercatori hanno analizzato più di 1200 campioni utilizzando le più moderne tecniche di spettrometria di massa e metodi bioinformatici avanzati. I risultati mostrano un set di dati liberamente accessibile che fornisce informazioni su quali proteine cellulari legano le proteine virali e gli effetti di queste interazioni sulla cellula. In totale, i ricercatori hanno scoperto 1484 interazioni tra proteine virali e proteine cellulari umane. “Se avessimo esaminato solo le proteine, tuttavia, avremmo perso informazioni importanti“, afferma Andreas Pichlmair.
“Un database che includa solo il proteoma fungerebbe come una mappa contenente solo i nomi dei luoghi ma non strade o fiumi. Se conoscessi le connessioni tra i punti su quella mappa, potresti ottenere informazioni molto più utili“. Secondo Pichlmair, controparti importanti della rete di rotte di traffico su una mappa sono le modifiche proteiche chiamate fosforilazione e ubiquitinazione. Parliamo di processi in cui altre molecole si attaccano alle proteine. In questo modo alterano le loro funzioni. In un elenco di proteine, questi cambiamenti non vengono misurati. Quindi non c’è modo di sapere se le proteine sono attive o inattive, per esempio.
“Attraverso le nostre indagini, assegniamo sistematicamente funzioni ai singoli componenti del patogeno, oltre alle molecole cellulari che vengono disattivate dal virus“, spiega Pichlmair. “Finora non è stata eseguita alcuna mappatura comparabile per SARS-CoV-2“, aggiunge Matthias Mann. “In un certo senso, abbiamo esaminato da vicino cinque dimensioni del virus durante un’infezione: le sue proteine attive e i suoi effetti sul proteoma, ubiquitinoma, fosfoproteoma e trascrittoma dell’ospite“.
Come funziona il virus
Tra le altre cose, il database può anche servire come strumento per trovare nuovi farmaci. Analizzando le interazioni e le modifiche delle proteine, i ricercatori possono identificare gli hotspot di vulnerabilità di SARS-CoV-2. Queste proteine si legano a partner particolarmente importanti nelle cellule e potrebbero servire come potenziali punti di partenza per le terapie. Ad esempio, gli scienziati hanno concluso che alcuni composti inibirebbero la crescita del SARS-CoV-2. Tra questi c’erano alcuni di cui è nota la funzione antivirale. Tuttavia hanno trovato anche alcuni composti per l’efficacia contro il SARS-CoV-2 non ancora studiati approfonditamente. Sono necessari ulteriori studi per determinare se mostrano efficacia nell’uso clinico contro Covid-19.
“Attualmente stiamo lavorando a nuovi farmaci candidati anti Covid-19, che siamo stati in grado di identificare attraverso le nostre analisi“, afferma Andreas Pichlmair. “Stiamo anche sviluppando un sistema di punteggio per l’identificazione automatica degli hotspot. Sono convinto che set di dati dettagliati e metodi di analisi avanzati ci consentiranno di sviluppare farmaci efficaci in modo più mirato in futuro e limitare gli effetti collaterali in anticipo“.
Fonte immagine copertina: Pixabay
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