Gli scienziati hanno ricreato le fasi iniziali dell’infezione da HIV

Immagine: Public Domain.

Gli scienziati hanno finalmente ricreato le fasi iniziali dell’infezione da HIV in una provetta, offrendo una vista incredibilmente ingrandita del virus in azione.

Le incredibili immagini mostrano un guscio a forma di cono di piastrelle geometriche, chiamato capside, che si trova al centro del virus e contiene il suo materiale genetico, noto come RNA. Prima di infiltrarsi in una cellula, il capside è circondato da un involucro di molecole grasse; questo involucro si fonde con la cellula ospite per far entrare il capside, dove poi trasporta l’RNA al nucleo della cellula. Lungo la strada, l’RNA si replica e, una volta all’interno del nucleo, invade il DNA dell’ospite. 

Dando uno sguardo più da vicino a questo processo di replicazione, il nuovo studio evidenzia che il capside stesso gioca un ruolo fondamentale nell’infezione e che devono essere soddisfatti criteri specifici affinché il virus intrecci il suo genoma con quello della cellula ospite.

“Sapere come ricreare le fasi iniziali dell’infezione da HIV “significa che abbiamo molti più strumenti per sezionare il processo di replicazione”, ha detto l’autore dello studio Wesley Sundquist, illustre Professore di biochimica presso l’Università dello Utah Health. In particolare, lo studio, pubblicato l’8 ottobre sulla rivista Science , descrive un sistema privo di cellule che può essere utilizzato per studiare come l’HIV invade il genoma dell’ospite: un tale sistema potrebbe “rivoluzionare gli esperimenti sull’HIV in molti laboratori”, dice Leo James, un leader del gruppo presso il laboratorio di biologia molecolare MRC, che non è stato coinvolto nello studio.

“Aver realizzato tutto questo è stato un vero tour de force”, ha aggiunto James. “Oltre alla ricerca di base, il sistema potrebbe anche aiutare a spiegare come i farmaci sperimentali che prendono di mira il capside agiscono per limitare la replicazione dell’HIV”, ha spiegato Sundquist.

Sperimentazioni in provetta

“Sebbene gli esperimenti in provetta catturino gli aspetti dell’infezione da HIV in modo estremamente dettagliato, non possono ricreare ogni fase del processo”, ha osservato Sundquist. L’infezione inizia tipicamente quando la membrana esterna del virus si fonde con la membrana di una cellula ospite, consentendo al capside e alle sue interiora di intrufolarsi all’interno. Ma con un sistema senza cellule, gli autori hanno dovuto bypassare questo passaggio iniziale.

Hanno invece usato un composto trovato nel veleno d’api, chiamato melittina, per “permeabilizzare” la membrana virale e rilasciare il capside contenuto all’interno. 

Il capside dell’HIV ha minuscoli pori e normalmente, come una particella virale galleggia attraverso il citoplasma di una cellula umana, raccoglie i mattoni cellulari del DNA, chiamati trifosfati deossinucleotidi, che sono già lì, secondo un rapporto del 2017 nella rivista Natura. Mentre viaggia verso il nucleo, la particella del virus utilizza quei mattoni per creare copie di interi filamenti di DNA, grazie a uno speciale enzima alloggiato all’interno del capside. È così che il virus copia il suo materiale genetico per poi inserirlo nel genoma dell’ospite. Il modo in cui il virus “sa” quando iniziare questa cosiddetta trascrizione inversa è ancora alquanto misterioso, ma gli studi suggeriscono che le proprietà biochimiche della cellula ospite agiscono come spunti per l’inizio della reazione.

Ma una provetta non ha automaticamente blocchi di DNA in soluzione per avviare la trascrizione inversa e per questo gli autori li hanno aggiunti. “Questo metodo esiste da un po’, ma è difficile ottenere una reazione fino al completamento”, ha osservato James. Ma gli autori dello studio sono riusciti a far funzionare senza problemi la trascrizione inversa; per fare ciò, hanno imparato che il capside deve rimanere per lo più intatto durante tutto il processo.