Un nuovo studio ha pubblicato il primo modello dettagliato a livello atomico della proteina che causa il Covid-19 legata ad una proteina umana essenziale per per mantenere il rivestimento dei polmoni. La nuova struttura mostra come la proteina dell’involucro del virus dirotta la proteina della giunzione cellulare e promuove la diffusione virale; i risultati potrebbero accelerare la progettazione di farmaci per bloccare gli effetti gravi di Covid-19.
Il modello, che mostra come interagiscono le due proteine, aiuta a spiegare come il virus potrebbe causare ingenti danni ai polmoni e sfuggire ai polmoni per infettare altri organi in pazienti Covid-19 particolarmente vulnerabili. Ottenendo dettagli a livello atomico delle interazioni proteiche, è possibile spiegare perché si verifica il danno e cercare inibitori che possano bloccare specificamente queste interazioni.
Covid-19, un nuovo modello atomico spiega come il virus attacca i polmoni
Se si riesce a trovare gli inibitori il virus potrebbe non causare ulteriori danni. Ciò potrebbe dare alle persone con salute compromessa una possibilità migliore per il loro sistema immunitario di combattere con successo il virus. Gli scienziati hanno scoperto i dettagli e sviluppato il modello molecolare utilizzando uno dei nuovi microscopi crioelettronici. La proteina dell’involucro SARS-CoV-2, che si trova sulla membrana esterna del virus insieme all’ormai famigerata proteina spike del coronavirus, aiuta ad assemblare nuove particelle virali all’interno delle cellule infette.
Studi precedenti hanno dimostrato che quest’ultima abbia sempre avuto un ruolo cruciale nel dirottamento delle proteine umane per trasmettere più facilmente il virus. Il team ipotizza che ciò avvenga legandosi alle proteine di giunzione delle cellule umane, allontanandole dal loro solito compito di mantenere le giunzioni tra le cellule polmonari strettamente sigillate.
Questa interazione può essere buona per il virus e molto negativa per gli esseri umani, in particolare i pazienti anziani Covid-19 e quelli con condizioni mediche preesistenti. Una volta che le giunzioni delle cellule umane vengono interrotte, le cellule immunitarie cercano di entrare per riparare il danno, rilasciando piccole proteine chiamate citochine. Questa risposta immunitaria può peggiorare, causando una forte infiammazione, conosciuta come la tempesta di citochine, causando a loro volta la sindrome da distress respiratorio acuto.
Indebolendo le connessioni cellula-cellula potrebbe rendere più facile la fuga dei virus dai polmoni e il viaggio attraverso il flusso sanguigno per infettare altri organi, inclusi fegato, reni e vasi sanguigni. Ciò potrebbe diventare una routine: più virus che producono più proteine E e più proteine di giunzione cellulare vengono estratte, causando più danni, più trasmissione e ancora più virus. Inoltre, qualsiasi danno esistente, come la cicatrizzazione delle cellule polmonari, renderebbe più difficile per i pazienti il recupero dal danno.
Capire l’evoluzione del Covid-19
Gli scienziati hanno ottenuto dettagli a livello atomico dell’interazione tra E e una proteina della giunzione cellula-polmone umana chiamata PALS1 mescolando le due proteine insieme, congelando rapidamente il campione e quindi studiando il campione congelato con il crio-EM. I microscopi elettronici utilizzano elettroni ad alta energia per interagire con il campione più o meno allo stesso modo in cui i normali microscopi ottici utilizzano fasci di luce.
Le tecniche di elaborazione delle immagini hanno permesso al team di selezionare granelli che erano complessi reali delle due proteine. Il modello fornisce sia i dettagli strutturali che una comprensione delle forze intermolecolari che consentono alle proteine E in profondità all’interno di una cellula infetta di strappare PALS1 dal suo posto al confine esterno della cellula. Comprendere le dinamiche di questa interazione proteica aiuterà anche gli scienziati a monitorare come si evolvono virus come SARS-CoV-2.
Più a lungo il virus continua a circolare, maggiori sono le possibilità che sorgano nuovi vantaggi evolutivi. Questo è un motivo in più per cui è così essenziale per noi identificare e implementare terapie promettenti. Oltre a prevenire le infezioni più gravi, i farmaci che trattano efficacemente il Covid-19 ci terranno al passo con queste mutazioni.
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