Le mutazioni di SARS-CoV-2

In un nuovo studio pubblicato su Evolutionary Bioinformatics, i ricercatori e gli studenti dell’Università dell’Illinois mostrano che il virus sta affinando le tattiche che potrebbero renderlo più efficace e più stabile.

Osservando il tasso di mutazione nella raccolta di proteine ​​codificate da materiale genetico, il team ha scoperto che alcune regioni stanno producendo nuove mutazioni, indicando un continuo adattamento all’ambiente ospitante. Ma il tasso di mutazione in altre regioni ha mostrato segni di rallentamento, coalizzandosi attorno a singole versioni di proteine ​​chiave.

“Questa è una cattiva notizia. Il virus sta cambiando, ma sta mantenendo le cose più utili o interessanti per sé“, afferma Gustavo Caetano-Anolles, professore di bioinformatica presso il Dipartimento di scienze delle colture dell’Illinois e autore senior dello studio.

È importante sottolineare, tuttavia, che la stabilizzazione di alcune proteine ​​potrebbe essere una buona notizia per il trattamento di COVID-19.

Secondo il primo autore Tre Tomaszewski, uno studente di dottorato presso la School of Information Sciences dell’Illinois, “nello sviluppo di vaccini, ad esempio, è necessario sapere a cosa si attaccano gli anticorpi. Nuove mutazioni potrebbero cambiare tutto, compreso il modo in cui le proteine ​​sono costruite. , la loro forma. Un bersaglio anticorpale potrebbe passare dalla superficie di una proteina ad essere ripiegato al suo interno, e non puoi più raggiungerla. Sapere quali proteine ​​e strutture sono attaccate fornirà importanti spunti per i vaccini e altre terapie. “

Il team di ricerca ha documentato un rallentamento generale del tasso di mutazione del virus a partire da aprile, dopo un periodo iniziale di rapidi cambiamenti. Ciò includeva la stabilizzazione all’interno della proteina spike, quelle appendici minuscole che danno ai coronavirus il loro aspetto incoronato.

All’interno del picco, i ricercatori hanno scoperto che un amminoacido nel sito 614 è stato sostituito con un altro (acido aspartico in glicina), una mutazione che ha assunto l’intera popolazione virale nei mesi di marzo e aprile.

La proteina spike, che è organizzata in due domini principali, è responsabile del legame alle cellule umane e aiuta a iniettare il materiale genetico del virus, l’RNA, all’interno per essere replicato. La mutazione 614 rompe un legame importante tra domini distinti e sub-unità proteiche nel picco.

“Per qualche ragione, questo deve aiutare il virus ad aumentare la sua diffusione e l’infettività nell’entrare nell’ospite. Altrimenti la mutazione non verrebbe mantenuta“, dice Caetano-Anolles.

La mutazione 614 era associata ad un aumento della carica virale e ad una maggiore infettività in uno studio precedente, senza alcun effetto sulla gravità della malattia. Tuttavia, in un altro studio, la mutazione era collegata a tassi di mortalità più elevati. Tomaszewski afferma che sebbene il suo ruolo nella virulenza necessiti di conferma, la mutazione media chiaramente l’ingresso nelle cellule ospiti e quindi è fondamentale per comprendere la trasmissione e la diffusione del virus.

Sorprendentemente, anche i siti all’interno di altre due proteine ​​degne di nota sono diventati più stabili a partire da aprile, inclusa la proteina polimerasi NSP12, che duplica l’RNA, e la proteina elicasi NSP13, che corregge i filamenti di RNA duplicati.

“Tutte e tre le mutazioni sembrano essere coordinate tra loro“, dice Caetano-Anolles. “Sono in molecole diverse, ma stanno seguendo lo stesso processo evolutivo“.

I ricercatori hanno anche notato che le regioni del proteoma virale diventano variabili nel tempo, il che, secondo loro, potrebbe darci un’indicazione di cosa aspettarci poi con COVID-19. Nello specifico, hanno trovato mutazioni crescenti nella proteina nucleocapside, che impacchetta l’RNA del virus dopo essere entrata in una cellula ospite, e nella proteina viroporinica 3a, che crea pori nelle cellule ospiti per facilitare il rilascio, la replicazione e la virulenza.

Il team di ricerca afferma che queste sono regioni da tenere d’occhio, perché l’aumento della variabilità non casuale di queste proteine ​​suggerisce che il virus sta attivamente cercando modi per migliorare la sua diffusione. Caetano-Anolles spiega che queste due proteine ​​interferiscono con il modo in cui il nostro corpo combatte il virus. Sono i principali bloccanti della via del beta-interferone che costituiscono le nostre difese antivirali. La loro mutazione potrebbe spiegare le risposte immunitarie incontrollate responsabili di così tante morti per COVID-19.

“Considerando che questo virus sarà in mezzo a noi per un po’ di tempo, speriamo che l’esplorazione dei percorsi mutazionali possa anticipare obiettivi in ​​movimento per terapie rapide e lo sviluppo di vaccini“, dice Tomaszewski. “Noi, insieme a migliaia di altri ricercatori che sequenziano, caricano e curano campioni di genoma attraverso l’iniziativa GISAID, continueremo a tenere traccia di questo virus“.