Epatite B-Immagine Credit Cell.
Il virus dell’epatite B (HBV) infetta circa 296 milioni di persone e causa una mortalità significativa, portando alla cirrosi o al cancro poiché inizialmente colpisce il fegato con pochi sintomi. Una recente ricerca ha svelato nuovi meccanismi della proteina polimerasi dell’HBV che potrebbero portare a trattamenti innovativi, andando potenzialmente oltre i limiti delle attuali terapie che gestiscono, ma non eliminano l’infezione.
Il virus dell’epatite B (HBV) è piccolo, pericoloso e altamente contagioso. Infetta cronicamente circa 296 milioni di persone e miete circa 1 milione di vittime ogni anno. Questo virus sfuggente prende di mira il fegato, spesso rimanendo asintomatico finché non porta alla cirrosi o al cancro.
La maggior parte dei trattamenti tenta di inibire la proteina polimerasi (pol) del virus. Ma questi trattamenti sono permanenti e non curativi. Ora i ricercatori del laboratorio di Charles M. Rice del Rockefeller hanno rivelato meccanismi mai visti prima che potrebbero portare a nuovi approcci terapeutici per l’HBV.
Recentemente hanno pubblicato i risultati sulla rivista Cell.
“Gli attuali inibitori possono mitigare l’infezione da epatite B, ma non possono sradicarla”, afferma Bill Schneider, Professore assistente di ricerca presso il Laboratorio di virologia e malattie infettive della Rice e autore senior dell’articolo. “La scienza di base può fornire nuove intuizioni e portare a strategie diverse. Ecco perché siamo tornati “al tavolo da disegno” per saperne di più su questo virus”.
Un organismo insolito
Il genoma dell’epatite B è un capolavoro di economia e, di conseguenza, è insolitamente conservatore. Più della metà contiene fotogrammi di lettura sovrapposti, regioni in cui i nucleotidi codificano più di una proteina. Poiché una singola mutazione all’interno di uno di questi frame può portare a un cambiamento nell’altro, il virus deve mantenere uno stretto controllo su queste regioni strettamente connesse per prevenire effetti potenzialmente catastrofici.
Eppure HBV è chiaramente abbastanza flessibile da adattarsi a nuovi ambienti e host. “È un virus che ha avuto molto successo negli esseri umani e i suoi parenti stretti infettano una varietà di uccelli e mammiferi”, afferma Schneider.
Il modo in cui l’HBV gestisce questo delicato equilibrio tra rigidità genetica e flessibilità è stato poco compreso, perché questi fotogrammi sovrapposti sono difficili da separare. La loro azione collettiva oscura i meccanismi delle singole proteine.
Da molto tempo sul radar dei ricercatori c’è la proteina pol, che svolge un ruolo essenziale nella replicazione dell’HBV. Molecola polivalente, la sua importanza è testimoniata dalle sue dimensioni; è molto più grande di altre proteine virali e avvolge circa due terzi del genoma circolare dell’HBV, condividendo uno dei frame di lettura sovrapposti con altre tre proteine.
Per comprendere meglio i suoi componenti dinamici, il team di Rice ha utilizzato un nuovo approccio sviluppato lo scorso anno che fornisce RNA in cellule in coltura per produrre DNA virale , proteine e altri prodotti. L‘approccio ha permesso ai ricercatori di disaccoppiare o separare, le funzioni delle proteine in fotogrammi di lettura sovrapposti e ottenere una visione più chiara della pol.
“Immagina due fogli di carta trasparente con testo diverso impilati uno sull’altro. Se riesci a rimuovere uno dei fogli, sarà più facile da leggere“, afferma Schneider. “Questo è ciò che questo sistema di consegna dell’RNA ci consente di fare”.
Successivamente, i ricercatorihanno utilizzato la scansione mutazionale profonda, un metodo ad alto rendimento in grado di rivelare la meccanica e i comportamenti di decine di migliaia di varianti proteiche. Ciò ha consentito loro di testare quasi ogni possibile variante della proteina pol e di vedere come rispondeva a ciascun cambiamento.
Ribosomi bloccati
Una delle loro prime scoperte inaspettate fu il rigoroso requisito di aminoacidi chiamati proline vicino all’estremità della proteina pol. È noto che queste molecole rigide rallentano i ribosomi, le macchine molecolari che producono le proteine, viaggiando lungo la lunghezza di una molecola di RNA messaggero e traducendo il codice in catene di amminoacidi. Più proline di seguito possono fermare un ribosoma nel suo percorso. E quando un ribosoma si ferma in un punto particolare del codice, blocca temporaneamente la traduzione.
Infatti, i ricercatori hanno scoperto che i ribosomi che costruiscono la proteina pol si fermavano proprio prima della fine, lasciando la proteina legata al ribosoma come un palloncino legato alla mano di un bambino.
“Le proline non voleva lasciar andare il ribosoma!“, dice Schneider.
“Questo stallo potrebbe dare alla proteina il tempo di ripiegarsi correttamente per svolgere il suo lavoro e, soprattutto, aumentare la possibilità che si leghi all’RNA corretto, quello che la codifica. È solo allora che la proteina viene rilasciata”, spiegano gli autori.
Puntare a nuovi obiettivi
È noto da tempo che la proteina pol preferisce trascrivere in senso inverso l’RNA da cui ha avuto origine (nota come preferenza cis) piuttosto che trovare un altro RNA da copiare, ma fino ad ora non si sapeva come riuscisse a farlo, attraverso lo stallo dei ribosomi.
Questo processo potrebbe essere un modo per la proteina pol di propagare solo RNA comprovati, un esempio di “se è rotto, non copiarlo”. Oppure potrebbe essere un processo legato all’efficienza.
“Non vengono prodotte molte proteine pol, quindi il virus vuole assicurarsi che, quando ne viene prodotta una, possa svolgere il suo lavoro”, afferma Schneider.. “La preferenza cis mediante meccanismo di tethering probabilmente aiuta a garantire che la proteina non si limiti a fluttuare nella cellula alla ricerca del suo RNA affine. È un processo più efficiente”.
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Nella fase successiva della ricerca, il team esplorerà come manipolare la preferenza cis di pol. “Una volta compreso un meccanismo, hai la capacità di perturbarlo e scoprire quali sono le conseguenze“, spiega il ricercatore. “Un’idea è quella di prevenire lo stallo dei ribosomi mutando le proline che attivano la pausa. Ciò probabilmente inibirebbe il virus e potrebbe rendere più difficile per il virus sviluppare resistenza ai farmaci”.
Fonte: Cell
