covid-19 genetica

Una informazione cruciale per i ricercatori è conoscere l’origine del Covid-19 che ha provocato oltre 6 milioni di contagiati e oltre 372mila morti nel mondo. Sars CoV 2 è un mix di geni ereditati dai Coronavirus di pipistrello e pangolino: a mettere fine al mistero sulle origini del virus è la ricerca pubblicata sulla rivista Science Advances, condotta negli Usa sotto la guida dell’italiana Elena Giorgi.

In che modo i pezzi di virus di diverse specie finiscono per essere mescolati insieme? La biologia di base è una svolta unicamente virale su un processo biologico comune; la ricombinazione.

 

Covid-19, la ricombinazione del DNA

Nelle cellule, la ricombinazione è una parte normale della genetica. Ogni volta che due molecole di DNA condividono ampie somiglianze, è possibile per loro scambiare pezzi. Il risultato è una molecola ibrida: un tratto di DNA da un pezzo di DNA simile, seguito da un tratto dall’altro. Di conseguenza, alcune delle differenze tra le due molecole madri vengono rimescolate, alcune da ciascun genitore finiranno sulla molecola finale.

La ricombinazione è un aspetto normale della riproduzione di cellule complicate. La ricombinazione può anche avvenire in cellule più semplici, dove è stato lo strumento principale usato per progettare geni nuovi o alterati nel genoma dei batteri. E, poiché le molecole che eseguono la ricombinazione non sono particolarmente esigenti su quali molecole di DNA lavorino, i virus del DNA che infettano le cellule a volte possono ricombinarsi se più di un ceppo di virus infetta una singola cellula.

Molti esperti potrebbero porsi un dubbio sul fatto che il Covid-19 utilizza l’RNA e non il DNA per diffondersi. Quindi come è possibile la ricombinazione? Altri processi svolgono essenzialmente la stessa funzione, mescolando pezzi di RNA per formare combinazioni genetiche distinte.

Ad esempio, il virus dell’influenza diffonde il suo genoma su otto diverse molecole, consentendo alle cellule infette da più di un ceppo di virus influenzale di produrre particelle virali che hanno un assortimento casuale di molecole dai due ceppi.

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L’RNA come metodo di riproduzione del virus

Il genoma del Coronavirus è una singola lunga molecola di RNA, quindi il  tipo di ricombinazione citato non funziona lì. Tuttavia può ancora ricombinarsi. L’enzima che copia il genoma dell’RNA si sposta da un capo all’altro, facendo una copia mentre procede. In molti casi, la copia verrà semplicemente interrotta. Ma in altri, può agganciarsi a un nuovo genoma e usare la copia per riprendere da dove era stato interrotto.

Criticamente, la nuova molecola con cui riavvia la copia non deve essere quella che stava copiando in origine. Deve solo essere simile al primo che ha copiato, non deve essere identico. Di conseguenza, questo processo può consentire la ricombinazione tra virus relativamente distanti da una prospettiva evolutiva. Tutto quello che devono fare è infettare lo stesso host.

Ora che sappiamo che può avvenire la ricombinazione, come possiamo cercare l’origine del Covid-19? La chiave qui è che ora abbiamo un sacco di sequenze di coronavirus da molti host diversi disponibili nei database pubblici. Alcuni ricercatori sono persino entrati e hanno campionato dozzine di fonti di pipistrelli per cercare ceppi che potrebbero essere in grado di scatenare una pandemia.

Quindi, per la nuova analisi, il team di ricerca ha iniziato con una raccolta di 43 diversi coronavirus di una varietà di specie, tra cui umani, pipistrelli e sequenze di pangolino note per essere simili al Covid-19. L’analisi di base del genoma ha confermato che SARS-CoV-2 è strettamente correlato a un numero di virus che erano stati isolati dai pipistrelli.

Tuttavia diverse aree del virus erano più o meno correlate a diversi virus del pipistrello. In altre parole, si vedrebbe un lungo tratto di RNA che è più simile a un virus dei pipistrelli, ma cambierebbe improvvisamente per sembrare più simile a un diverso virus di pipistrello. Questo tipo di modello è ciò che ci si aspetterebbe dalla ricombinazione, in cui il passaggio tra due diverse molecole causerebbe un improvviso cambiamento nella sequenza nel punto in cui ha avuto luogo lo scambio.

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Covid-19, la proteina Spike

Tuttavia c’era una notevole eccezione a questa mescolanza di virus dei pipistrelli: la proteina del picco che si trova sulla superficie del virus e si aggancia alle cellule umane. Su questo i ricercatori hanno scoperto esattamente ciò che gli studi precedenti avevano suggerito; un tratto chiave della proteina spike, quello che determina quali proteine ​​sulle cellule umane con cui interagisce, proveniva da una versione del virus dei pangolini attraverso la ricombinazione.

In altre parole, entrambe le idee del lavoro precedente erano giuste. SARS-CoV-2 è più strettamente correlato ai virus dei pipistrelli e più strettamente correlato ai virus dei pangolini. Dipende solo da dove nel genoma guardi. Le altre informazioni che emergono da questo studio sono un’indicazione di dove sono tollerati i cambiamenti nelle proteine ​​del virus.

I ricercatori hanno identificato un numero di questi, uno dei quali è la parte della proteina spike che proviene dal virus dei pangolini. Di tutti i 6.400 dei genomi SARS-CoV-2 isolati durante la pandemia, solo otto da un singolo gruppo di casi hanno avuto cambiamenti in questa regione. Quindi, sembra probabile che la sequenza del pangolino sia essenziale per la capacità del virus di colpire gli umani.

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Prove preoccupanti

Gli autori hanno trovato prove che i virus di diverse specie possono sperimentare una distinta pressione selettiva, il che non è davvero sorprendente. Ma anche questo può produrre risultati difficili da prevedere quando quei virus saltano su una nuova specie e la difficoltà aumenterà se poi scambieranno informazioni con altri virus nativi di quella specie.

Riassumendo, sembra che ci siano una miriade di coronavirus là fuori e alcune specie stanno fungendo da laboratori in cui vengono create nuove combinazioni genetiche. In questo momento, abbiamo solo una finestra molto parziale sul tipo di potenziale là fuori nelle specie che hanno frequenti contatti con gli umani. E alcune ricerche citate dagli autori suggeriscono che gli esseri umani sono stati esposti ad almeno alcuni di questi virus  purtroppo senza che si verifichi un grave focolaio.

Tutto ciò suggerisce che le pandemie aggiuntive sono una conseguenza piuttosto che un se. Tuttavia, naturalmente, ciò era già stato suggerito all’indomani della MERS e della SARS originale, e il mondo nel suo insieme ha fatto ben poco per studiare il rischio, lavorare per i trattamenti o pianificare l’arrivo della pandemia. Possiamo solo sperare che l’esempio più ovvio di COVID-19 cambierà questo.