(SARS-CoV-2-Immagine: Micrografia elettronica a scansione colorata di una cellula (blu) fortemente infettata da particelle di virus SARS-CoV-2 (rosso), isolata da un campione del paziente. Immagine acquisita presso il NIAID Integrated Research Facility (IRF) a Fort Detrick, nel Maryland. Credito: NIAID).
In che modo SARS-CoV-2 elude le nostre difese immunitarie? È una bella domanda, in realtà. Quando SARS-CoV-2 sconfigge le difese dell’ospite, dobbiamo sapere come lo fa e, viceversa, quando prevalgono le difese dell’ospite, anche questo deve essere compreso. La prima volta che una cellula incontra il virus, è il sistema immunitario innato all’interno della cellula infetta che deve entrare in azione. Quando una segnalazione ematica più diffusa e altre risposte immunitarie adattative a livello di sistema si svilupperanno, potrebbe essere troppo tardi.
Esistono diversi tipi di sensori citosolici nella maggior parte delle cellule che rilevano varietà di acidi nucleici che non dovrebbero essere presenti. Oltre all’mRNA a singolo filamento (ss), senso positivo (+) della cellula, la presenza di altri acidi nucleici citosolici (come filamenti doppi o singoli di DNA o RNA di sensi diversi) significa che si è verificata sia l’infezione da patogeni, sia la fuoriuscita di mtDNA da danni mitocondri o si è verificata una degradazione nucleare totale. In ogni caso, questi sono tutti eventi minacciosi che devono essere affrontati rapidamente prima che la cellula sia costretta a implementare una sorta di piano di autodistruzione.
(La classificazione dei virus a RNA avviene a seconda delle caratteristiche replicative del virus: gruppo III: virus a RNA a doppio filamento che contiene da una a dodici differenti molecole di RNA ognuna dei quali codifica per una specifica proteina virale, gruppo IV: virus a RNA a singolo filamento positivo, gruppo V: virus a RNA a singolo filamento negativo...).
Il normale rilevatore di RNA virale a senso positivo è l’elicasi RIG-1, mentre l’elicasi MDA5 rileva l’RNA a senso negativo e il dsRNA lungo.Gli RNA con nucleotidi modificati, come N-6-metiladenosina (m6A) e nucleotidi pseudouridinici (come quelli trovati nel vaccino Pfizer) spesso non riescono ad attivare questi sensori. Il nostro mRNA è in grado di sfuggire al rilevamento attraverso la metilazione di CAP-1. Occasionalmente, le nostre cellule producono dsRNA e il loro rilevamento viene evitato dalle modificazioni A-I (da adenosina a inosina) catalizzate dall’adenosina deaminasi (ADAR1).
Vedi anche:SARS-CoV-2: l’Eparina prende di mira la proteina Spike
Una molecola chiave che integra la segnalazione tra diverse molecole di difesa dell’acido nucleico citosolico è STING, che sta per “stimolatore dei geni dell’interferone”. Sebbene la sua funzione canonica sia quella di avviare il percorso cGAS-STING in risposta al dsDNA citosolico, è ora noto che partecipa anche ai percorsi di rilevamento dell’RNA a valle. Non dovrebbe sorprendere che il rilevamento dei modelli patogeni degli acidi nucleici citosolici sia una caratteristica fondamentale e conservata della maggior parte delle forme di vita. In un recente articolo su Trends in Biochemical Sciences, l’autore Samuel Bakhoum mette insieme le origini evolutive della segnalazione STING e le esplora come bersaglio terapeutico. I frutti di questo lavoro hanno ampie implicazioni per tutti i processi cellulari che coinvolgono l’infiammazione e l’autofagia, ed estende la nostra comprensione delle difese cellulari oltre le infezioni virali e nella genesi di molti tipi di cancro.
Il modo in cui funziona cGAS-STING è che al riconoscimento del DNA, cGAS (GMP-AMP ciclico sintasi) dimerizza e stimola la formazione di GMP-AMP ciclico (cGAMP). Questo costrutto si lega e attiva STING. A sua volta, STING fosforila il fattore di trascrizione IRF3 tramite TBK1, che poi entra nel nucleo per promuovere interferoni infiammatori di trascrizione come IFN-β. Ci si chiede perché la Natura abbia deciso universalmente di sintetizzare dinucleotidi ciclici come risposta definitiva agli acidi nucleici citosolici. In particolare, se gli acidi nucleici venivano scomposti in singoli dNTP (deossinucleotidi), convertiti in NTP e quindi usati come substrati per la segnalazione di cGAMP; o se ci sarebbero probabilmente molti substrati NTP purinici già disponibili nella cellula..
Per avere un’idea reale del ruolo di STING, è necessario tornare indietro e cercare di scoprire il suo scopo fondamentale. Un’analisi delle sequenze proteiche STING ha dimostrato che le sue attività di segnalazione dell’interferone, mediate dalla sua regione della coda C-terminale, è un’aggiunta relativamente recente. Il suo ruolo primario conservato sembra essere l’induzione generalizzata dell’autofagia cellulare, tipicamente in risposta al dsDNA citosolico. In organismi più primitivi come E. coli e V. cholera, il partner di STING, cGAS, previene la diffusione dell’infezione da batteriofagi ai batteri vicini attivando la fosfolipasi A2. Ciò provoca la formazione di pori nella membrana interna batterica e l’eventuale morte.
STING è un bersaglio importante che molti virus cercano di inattivare per aumentare la loro infettività. Ad esempio, i virus Zika, il virus della dengue, il virus del Nilo occidentale, il virus dell’encefalite giapponese e l’epatite C hanno tutti modi per bloccare la segnalazione mediata da STING. Alcuni possono scindere STING o cGAS con le loro proteasi e altri possono inibire l’interazione STING-TBK1, che inibirebbe l’asse dell’interferone, ma risparmierebbe una risposta al braccio NF-KB. In quanto virus a RNA a filamento singolo avvolto, di senso positivo, SARS-CoV-2 potrebbe attirare l’attenzione dei sensori di acido nucleico citoplasmatico come STING in diversi punti del loro ciclo di vita. La sua spina dorsale è simile al nostro mRNA ed è quindi immediatamente tradotta dalla cellula ospite. L’RNA virale a senso negativo è complementare all’mRNA e quindi deve essere convertito in RNA a senso positivo da una RNA polimerasi prima della traduzione. Anche la sua forma intermedia replicativa dsRNA potrebbe essere un bersaglio, sebbene il virus sia regolarmente nascosto dietro membrane a doppia parete.
Lo stesso SARS-CoV-2 induce molti tipi di danno cellulare ritardato, portando al rilascio di mtDNA e altri tipi di dsDNA. È stato scoperto che la proteina di membrana SARS (M) inibisce la produzione di interferone di tipo I e III prendendo di mira sia RIG-1 che MDA5 attraverso la soppressione di STING. Normalmente, il RIG-1 attivato impegna la proteina di segnalazione antivirale mitocondriale (MAVS), dopodiché il complesso viene modificato con le catene K63-poliubiquitina. Questi MAVS formano quindi rapidamente aggregati simili a prioni, che poi convertono in serie altri MAVS sulla membrana esterna mitocondriale. Sebbene le implicazioni complete di questo processo non siano ancora comprese, illustra importanti caratteristiche di SARS-Co-V-2 con le quali stiamo rapidamente venendo a patti e conducendo la nostra battaglia.
