Le mutazioni creano le varianti
Gli scienziati del National Institutes of Health hanno scoperto che un processo nelle cellule può limitare l’infettività di SARS-CoV-2 e che le mutazioni nelle varianti alfa e delta superano questo effetto, aumentando potenzialmente la capacità del virus di diffondersi. I risultati sono stati pubblicati online negli Atti della National Academy of Sciences. Lo studio è stato condotto da Kelly Ten Hagen presso il National Institute of Dental and Craniofacial Research (NIDCR) del NIH.
Virus e varianti di SARS-CoV-2
Da quando è iniziata la pandemia di coronavirus all’inizio del 2020, sono emerse diverse varianti più infettive di SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19. Il virus originale, o wild-type, è stato seguito dalla variante alfa, che si è diffusa negli Stati Uniti all’inizio del 2021. In seguito, dalla variante delta, che è il ceppo più diffuso che circola oggi. Le varianti hanno acquisito mutazioni che li aiutano a diffondersi e infettare le persone più facilmente. Molte delle mutazioni influenzano la proteina spike, che il virus utilizza per entrare nelle cellule. Gli scienziati hanno cercato di capire come questi cambiamenti alterano la funzione del virus.
Durante la pandemia, i ricercatori NIDCR hanno applicato la loro esperienza per rispondere a domande chiave su COVID-19. Questo studio offre nuove intuizioni sulla maggiore infettività delle varianti alfa e delta e fornisce un quadro per lo sviluppo di terapie future”.
La struttura del coronavirus
La superficie esterna di SARS-CoV-2 è costituita da proteine spike, che il virus utilizza per attaccarsi ed entrare nelle cellule. Prima che ciò possa accadere, però, la proteina spike deve essere attivata da una serie di tagli, o scissioni, da parte delle proteine ospiti, a partire dall’enzima furina. Nelle varianti alfa e delta, le mutazioni della proteina spike sembrano migliorare la scissione della furina, che si pensa renda il virus più efficace nell’entrare nelle cellule.
Gli studi hanno dimostrato che in alcuni casi la scissione delle proteine può essere ridotta con l’aggiunta di molecole di zucchero voluminose , un processo effettuato da enzimi chiamati GALNT – vicino al sito di scissione. Il team di Ten Hagen si è chiesto se questo accade alla proteina spike SARS-CoV-2 e, in caso affermativo, se cambia la funzione della proteina.
L’esperimento sulle varianti di SARS-CoV-2
Per scoprirlo, gli scienziati hanno studiato gli effetti dell’attività GALNT sulla proteina spike nelle cellule dei moscerini della frutta e dei mammiferi. Gli esperimenti hanno dimostrato che un enzima, GALNT1, aggiunge zuccheri alla proteina spike wild-type, e questa attività riduce la scissione della furina. Al contrario, le mutazioni della proteina spike, come quelle nelle varianti alfa e delta, diminuiscono l’attività di GALNT1 e aumentano la scissione della furina. Ciò ha suggerito che l’attività di GALNT1 può parzialmente sopprimere la scissione della furina nel virus wild-type e che le mutazioni alfa e delta superano questo effetto, consentendo alla scissione della furina di andare incontrollata.
Ulteriori esperimenti hanno supportato questa idea. I ricercatori hanno espresso un picco selvatico o mutato nelle cellule cresciute in un piatto. Hanno osservato la tendenza delle cellule a fondersi con le loro vicine, un comportamento che può facilitare la diffusione del virus durante l’infezione. Gli scienziati hanno scoperto che le cellule che esprimono la proteina spike mutata si fondono con quelle vicine più spesso delle cellule con la versione wild-type. Anche le cellule con picco wild-type si sono fuse meno in presenza di GALNT1, suggerendo che la sua attività può limitare la funzione della proteina spike.
Risultati dello studio
I risultati indicano che le mutazioni alfa e delta superano l’effetto smorzante dell’attività di GALNT1, che può migliorare la capacità del virus di entrare nelle cellule.
Per vedere se questo processo potrebbe verificarsi anche nelle persone, il team ha analizzato l’espressione dell’RNA nelle cellule di volontari sani. I ricercatori hanno trovato un’ampia espressione di GALNT1 nelle cellule del tratto respiratorio inferiore e superiore che sono suscettibili all’infezione da SARS-CoV-2, indicando che l’enzima potrebbe influenzare l’infezione negli esseri umani. Gli scienziati hanno teorizzato che le differenze individuali nell’espressione di GALNT1 potrebbero influenzare la diffusione virale.
Questo studio suggerisce che l’attività di GALNT1 può modulare l’infettività virale e fornisce informazioni su come le mutazioni nelle varianti alfa e delta possono influenzare questo. La conoscenza potrebbe informare gli sforzi futuri per sviluppare nuovi interventi.
Agostino Fernicola
