(SARS-CoV-2-Immagine:rappresentazione della superficie del picco Alpha. L’immagine mostra quando ACE2 viene miscelato con la punta della variante Alpha in presenza dell’inibitore della furina I. ACE2 è colorato in verde, con i monomeri della punta colorati in blu, verga d’oro e marrone rosato. Credito: The Francis Crick Institute).
I ricercatori del Francis Crick Institute hanno identificato cambiamenti strutturali nelle varianti SARS-CoV-2 che forniscono indizi su come il virus si sia evoluto per avere livelli di infettività maggiori.
Durante la pandemia di COVID-19, SARS-CoV-2 ha sviluppato varianti con differenze nella struttura della proteina spike. Le modifiche alla spike influiscono sul modo in cui il virus si lega e infetta le cellule, che è parte di ciò che controlla l’infettività.
Nel loro studio, pubblicato su Nature Communications (venerdì 4 marzo), gli scienziati hanno utilizzato la microscopia crioelettronica ad alta risoluzione per identificare i cambiamenti strutturali nella proteina spike delle varianti alfa e beta, emerse durante la pandemia nel 2020.
Hanno scoperto che un cambiamento nella spike alfa significa che è più stabile quando si lega al recettore delle cellule umane, ACE2, rispetto al ceppo originale del virus. Questa maggiore stabilità probabilmente rende il processo del virus che si lega e infetta la cellula più efficace per il virus.
La spike beta ha una sostituzione diversa, K417N, che gli autori propongono come fondamentale per disporre la spike in una forma più aperta che la prepara per il legame al recettore cellulare.
Questi due cambiamenti, che causano una maggiore stabilità e una formazione di proteine spike più aperte, sono presenti anche nella variante omicron.
Antoni Wrobel, co-autore principale e borsista di formazione post-dottorato presso lo Structural Biology of Disease Processes Laboratory del Crick, afferma: “Miriamo a comprendere le fasi dell’evoluzione che questo virus ha attraversato, il che è importante in quanto alcuni dei cambiamenti abbiamo visto nelle varianti alfa e beta sono state osservate nelle varianti successive e potrebbero essere presenti in quelle future”.
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I ricercatori hanno anche scoperto che entrambe le varianti hanno la stessa sostituzione, chiamata N501Y, nei loro domini di legame del recettore, che è dove il virus si lega alle cellule umane. Quando questa sostituzione è presente insieme a un’altra, chiamata D614G, fa sì che il virus si leghi più fortemente alle cellule rispetto al virus originale. Per l’alfa il legame era sei volte più forte e per il beta era due volte più forte.
Questa osservazione potrebbe spiegare perché le varianti successive si siano evolute da una variante precedente con la sostituzione D614G piuttosto che attraverso un diverso percorso evolutivo.
Co-autore principale e borsista post-dottorato presso lo Structural Biology of Disease Processes Laboratory del Crick, Donald Benton spiega: “Il nostro lavoro propone tre meccanismi generali attraverso i quali la proteina spike si è evoluta nella popolazione umana. Possiamo vedere come le principali sostituzioni di aminoacidi hanno portato la proteina spike a sviluppare una maggiore stabilità, una struttura più aperta e la capacità di formare legami più forti con i recettori delle cellule umane. Questi cambiamenti aiutano il virus a raggiungere livelli maggiori di infettività, ovvero la sua capacità di stabilire un’infezione in un ospite. “
Steve Gamblin, autore e capogruppo dello Structural Biology of Disease Processes Laboratory presso il Crick, afferma: “La struttura di SARS-CoV-2 è cambiata ripetutamente con l’evoluzione del virus, con cambiamenti che aumentano l’efficacia del virus nell’infettare le cellule. La microscopia crioelettronica fornisce uno strumento prezioso per esplorare questi cambiamenti e aiutarci a capire meglio come i cambiamenti genetici corrispondano ai cambiamenti nella struttura delle spike e nel legame con il recettore”.
I ricercatori in tutto il Crick stanno continuando a studiare SARS-CoV-2, anche per capire come influisce sul sistema immunitario e quanta protezione forniscono i vaccini.
Fonte:Nature
