Rappresentazione schematica delle principali vie di ingresso utilizzate da SARS-CoV-2 per l'infezione. L'ingresso inizia con l'adesione della membrana e termina con la fusione della membrana catalizzata dalla proteina S che rilascia il contenuto virale nel citosol. L'attività di fusione dipende da due fasi di scissione proteolitica, vale a dire, una tipicamente svolta dalla furina nella cellula produttrice e la seconda da TMPRSS2 sulla superficie cellulare negli endosomi della cellula bersaglio. In alternativa, le catepsine endosomiche possono effettuare entrambe le scissioni. L'esposizione del virus a un ambiente acido è essenziale per la fusione della membrana, la penetrazione del genoma e l'infezione produttiva. La fusione e la penetrazione si verificano solo nei compartimenti endosomiale/lisosomiali acidi iniziali e tardivi, ma non sulla superficie cellulare, anche quando si sono verificate entrambe le scissioni della furina e del TMPRSS2. La fusione e la penetrazione possono verificarsi sulla superficie cellulare delle cellule che esprimono TMPRSS2 se il pH extracellulare è ~ 6,8. Credito:Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (2022). DOI:10.1073/pnas.2209514119
In una prima, gli scienziati hanno catturato in video tutti i passaggi che un virus segue quando entra e infetta una cellula vivente in tempo reale e in tre dimensioni.
Gli scienziati hanno raggiunto l'impresa utilizzando l'imaging avanzato chiamato microscopia a fogli di luce reticolare, nonché la manipolazione chimica e genetica.
La prima parte del video mostrato qui segue un virus progettato per far germogliare proteine spike SARS-CoV-2 (etichettate in rosa) mentre viene catturato su una superficie cellulare e inghiottito da un compartimento cellulare chiamato endosoma. Il virus si fonde quindi con la membrana dell'endosoma e inietta il suo materiale genetico (etichettato in blu) all'interno della cellula, i passaggi necessari per avviare un ciclo di infezione e replicazione virale.
La seconda parte del video mostra molti di questi virus all'interno della cellula. Il video copre 4 minuti di attività, con istantanee scattate ogni 4 secondi.
I risultati, pubblicati il 1 settembre su PNAS , forniscono nuove informazioni sui meccanismi fondamentali dell'infezione virale e potrebbero indicare la strada a nuovi metodi per intervenire prima dell'inizio del COVID-19.
Il lavoro dei ricercatori rivela che i virus non possono fondersi con la membrana e rilasciare i loro genomi a meno che non siano immersi in un ambiente leggermente acido. Gli esperimenti hanno indicato che il pH deve scendere tra 6,2 e 6,8, poco meno del neutro e alla pari con fluidi corporei come saliva e urina. Gli endosomi hanno una tale acidità e le misurazioni del team hanno confermato che questo è anche l'intervallo di pH all'interno di un tipico naso umano, dove spesso inizia l'infezione da SARS-CoV-2.
"Abbastanza divertente, la misurazione del pH della cavità nasale è stata eseguita raramente prima", ha osservato il co-autore senior Tomas Kirchhausen, professore di biologia cellulare presso il Blavatnik Institute presso la Harvard Medical School e professore di pediatria HMS presso il Boston Children's Hospital.
L'ambiente acido consente agli enzimi nell'endosoma o sulla superficie cellulare, incluso TMPRSS2, un fattore chiave dell'infezione da SARS-CoV-2, di tagliare la proteina spike e facilitare la fusione della membrana, ha scoperto il team.
Il lavoro è stato condotto dai laboratori di Kirchhausen; l'ex professore di HMS Sean Whelan, ora alla Washington University di St. Louis; e Giuseppe Balistreri all'Università di Helsinki. Alex Kreutzberger, istruttore HMS in pediatria nel laboratorio di Kirchhausen, è il primo autore dell'articolo. + Esplora ulteriormente
