HIV-Immagine: astratto grafico panoramica del modello molecolare CG di CR, NR e IR.Credito: Atti dell’Accademia nazionale delle scienze (2024).
Poiché i virus devono prendere il controllo della cellula di qualcun altro per replicarsi, sono diventati molto bravi in questo, inventando ogni sorta di trucchi.
Un nuovo studio condotto da due scienziati dell’Università di Chicago ha rivelato come l’HIV si insinua nel nucleo mentre invade una cellula.
Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Secondo i loro modelli, il capside dell’HIV, che è a forma di cono, punta la sua estremità più piccola nei pori del nucleo e poi si aggancia. Una volta che il poro è sufficientemente aperto, il capside è abbastanza elastico da poter passare.
“È importante sottolineare che“, hanno affermato i ricercatori, “sia la flessibilità strutturale del capside che il poro stesso svolgono un ruolo nel processo di infiltrazione“.
La scoperta, creata da una simulazione di migliaia di proteine che interagiscono, indicherà la strada verso una migliore comprensione dell’HIV e suggerirà nuovi bersagli terapeutici. “Ad esempio, si potrebbe provare a rendere il capside dell’HIV meno elastico, cosa che i nostri dati suggeriscono ostacolerebbe la sua capacità di entrare nel nucleo“, ha detto Arpa Hudait, ricercatore presso l’Università di Chicago e primo autore dell’articolo.
Lo studio fornisce anche la simulazione più estesa mai realizzata finora del poro nucleare stesso, che è importante in molti processi biologici.
Capside contro cellula
Hudait è membro del laboratorio di Gregory Voth, Distinguished Service Professor of Chemistry di Haig P. Papazian, specializzato in simulazioni per svelare i complessi processi biologici che si verificano quando i virus attaccano una cellula.
In questo caso, Voth e Hudait si sono concentrati su quello che è noto come capside dell’HIV, la capsula contenente il materiale genetico dell’HIV, che entra nel nucleo di una cellula ospite e costringe la cellula a creare copie dei componenti chiave dell’HIV.
Il capside è un macchinario complesso, costituito da più di mille proteine assemblate a forma di cono, con un’estremità più piccola e una più grande. Per entrare nel nucleo della cellula ospite, questa deve intrufolarsi. Ma gli scienziati non sapevano esattamente come ciò avvenga.
“Questa parte è stata un mistero per anni“, ha detto Voth, l’autore senior dello studio. “Per molto tempo nessuno era sicuro, ad esempio, se il capside si rompesse prima di entrare nel poro o dopo“.
Recenti studi di imaging avevano suggerito che il capside rimane intatto dimenandosi attraverso il complesso dei pori nucleari. Questa è essenzialmente la fessura in cui il nucleo invia e riceve le consegne.
“Il complesso dei pori è un macchinario incredibile; non può far entrare proprio nulla nel nucleo della cellula, altrimenti saresti in guai seri. E in qualche modo, il capside dell’HIV ha capito come intrufolarsi“, ha detto Voth. “Il problema è che non possiamo guardarlo dal vivo. Bisogna compiere sforzi sperimentali eroici anche solo per ottenere una singola istantanea“.
Per colmare le lacune, Hudait ha costruito un’accurata simulazione al computer sia del capside dell’HIV che del complesso dei pori nucleari, che rappresentano migliaia di proteine che lavorano insieme.
Eseguendo le simulazioni, gli scienziati hanno visto che era molto più facile per il capside entrare nel poro incastrando prima la sua estremità più piccola e poi agganciandosi gradualmente. “Il virus non ha bisogno di lavoro attivo per farlo, è solo fisica – quello che chiamiamo un cricchetto elettrostatico“, ha detto Voth. “È un po’ come se ti fosse mai stata stretta la cintura di sicurezza e la cintura diventasse sempre più stretta“.
I ricercatori hanno anche scoperto che sia il poro che il capside si deformano mentre procedono. È interessante notare che il reticolo di molecole che compongono la struttura del capside sviluppa piccole regioni di ordine inferiore per sopportare lo stress della pressione. “Non è come un solido che si comprime o si espande, come ci si potrebbe aspettare“, ha detto Hudait.
La scoperta potrebbe aiutare a spiegare perché i capsidi sono a forma di cono, piuttosto che di cilindro, che a prima vista potrebbe sembrare rendere pi faciile il passaggio attraverso un poro.
Gli scienziati hanno affermato che ogni dettaglio del viaggio dell’HIV attraverso il corpo è un’opportunità per trovare vulnerabilità che potrebbero essere colpite dallo sviluppo di farmaci. È anche uno sguardo in senso più ampio a un aspetto fondamentale della biologia.
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“Penso che questo modello ci offra anche un nuovo modo per capire le altre cose che entrano nel nucleo, non solo l’HIV“, ha detto Voth.
Le simulazioni sono state eseguite presso il Texas Advanced Computing Center dell’Università del Texas ad Austin e il Research Computing Center di UChicago.
Fonte:PNAS
