«Volevamo avere un quadro completo» delle interazioni tra RNA virale e ribosoma, spiega Deepakash Das, primo autore di uno dei due nuovi studi che mostrano come i virus dirottano le cellule ospiti. Due gruppi indipendenti hanno osservato questo processo da prospettive diverse: i ricercatori dell’EMBL Hamburg e del Leibniz-FMP hanno mappato l’azione dell’influenza A dentro cellule umane infette, mentre un team dell’Indian Institute of Science ha ricostruito il modo in cui il virus dell’encefalomiocardite, o EMCV, aggancia la macchina che produce le proteine. I risultati sono stati pubblicati rispettivamente su Nature Microbiology ed eLife.
- La mappa dell’influenza A rileva su larga scala contatti diretti tra proteine virali e umane in cellule infette intatte.
- L’infezione influenzale provoca la dissoluzione dei paraspeckle nel nucleo cellulare.
- L’RNA dell’EMCV interagisce direttamente con la subunità ribosomiale 40S e con il tRNA iniziatore.
- I ricercatori considerano queste interfacce possibili bersagli per futuri inibitori antivirali.
L’influenza viene osservata senza smontare la cellula
Jan Kosinski, responsabile di gruppo all’EMBL Hamburg e al Centre for Structural Systems Biology, definisce il risultato «un nuovo modo di studiare le interazioni tra influenza e ospite nel loro contesto naturale e con informazioni strutturali». La mappa, precisa, resta però una fotografia di un singolo momento dell’infezione: secondo Kosinski, il metodo apre ora la possibilità di seguire questi rapporti durante l’intero ciclo infettivo.
Il problema sperimentale era preservare le relazioni molecolari così come si verificano nella cellula. Le tecniche biochimiche tradizionali spesso richiedono di rompere le cellule prima dell’analisi: la distruzione dei compartimenti interni può avvicinare proteine normalmente separate oppure far scomparire contatti deboli, temporanei o limitati a una determinata zona.
Il gruppo ha quindi impiegato una versione specializzata della spettrometria di massa con reticolazione, o XL-MS, sviluppata per cellule infettate. Boris Bogdanow, oggi alla Charité – Universitätsmedizin Berlin, sottolinea che la tecnica cattura direttamente le interazioni e fornisce indicazioni sulla loro struttura, potenzialmente utili per individuare punti su cui intervenire farmacologicamente.
Ai dati sperimentali è stata affiancata una versione modificata di AlphaFold. Le distanze rilevate tra le proteine sono state inserite nel modello, così da stimare come le componenti virali e umane si dispongano quando entrano in contatto.
La mappa mostra non soltanto quali proteine si incontrano, ma anche dove e con quale possibile disposizione strutturale avviene il contatto.
Il virus influenzale scioglie compartimenti nel nucleo
L’analisi ha evidenziato due strategie dell’influenza A. La prima riguarda l’emoagglutinina, proteina superficiale usata dal virus per aderire alla cellula ed entrarvi. Seguendone il percorso nella rete interna che modifica e trasporta le proteine, i ricercatori hanno identificato diverse componenti umane che contribuiscono al suo corretto ripiegamento e alla sua elaborazione.
La seconda coinvolge i paraspeckle, piccoli compartimenti simili a goccioline situati nel nucleo. Durante l’infezione queste strutture si dissolvono, liberando proteine capaci di legare l’RNA. L’ipotesi emersa dallo studio è che l’influenza possa sfruttare tali proteine per sostenere la propria replicazione.
Il virus, infatti, porta nella cellula RNA con le istruzioni necessarie a produrre un numero limitato di proteine virali; queste reindirizzano poi i sistemi dell’ospite verso la formazione di nuove particelle. Comprendere i singoli passaggi è rilevante perché l’influenza stagionale provoca ogni anno fra 3 e 5 milioni di casi gravi nel mondo ed è associata a un massimo di 650.000 morti.
L’EMCV imita l’RNA del ribosoma per agganciarlo
Lo studio dell’Indian Institute of Science affronta un’altra fase dello stesso problema generale. I virus non possiedono l’apparato necessario alla sintesi proteica e devono quindi impadronirsi dei ribosomi e dei fattori di traduzione dell’ospite. Nell’EMCV questo compito è svolto da una regione strutturata dell’RNA chiamata IRES, che favorisce la traduzione dei geni virali mentre quella dei geni dell’ospite viene bloccata.
«Non si conoscevano i dettagli di come il virus catturasse il ribosoma ospite», afferma Tanweer Hussain, autore corrispondente. Dopo diversi tentativi di purificazione non riusciti, il gruppo ha isolato da un lisato di reticolociti di coniglio un complesso comprendente l’IRES, la subunità ribosomiale 40S, il tRNA iniziatore e il fattore eIF2, per poi esaminarlo mediante microscopia crioelettronica.
Le immagini indicano che l’IRES interagisce direttamente con la subunità 40S e con il tRNA iniziatore. L’RNA virale imita inoltre una parte dell’RNA del ribosoma ospite e presenta somiglianze con una regione corrispondente dell’IRES del poliovirus.
Poiché questa interfaccia non viene usata dalla normale macchina proteica della cellula ospite, bloccarla potrebbe permettere di colpire la traduzione virale senza interferire con quella cellulare.
Si tratta, per ora, di una prospettiva di ricerca e non di una terapia disponibile. Hussain afferma che il prossimo passo sarà verificare la possibilità di un intervento selettivo usando molecole mimetiche e composti candidati. Nel caso dell’influenza, analogamente, la mappa offre punti da esaminare ma richiede ulteriori studi lungo tutto il ciclo dell’infezione.
Ritenete più promettente bloccare l’aggancio ai ribosomi o interferire con le proteine cellulari sfruttate dall’influenza?
