La complessa struttura 3-D di una delle famiglie di virus delle piante più letali al mondo è stata rivelata con dettagli senza precedenti dagli scienziati dell'Università di Leeds nel Regno Unito.

I Geminivirus sono responsabili di malattie che colpiscono colture come la manioca e il mais in Africa, cotone nel subcontinente indiano e pomodori in tutta Europa.

Essere in grado di vedere la sua struttura in modo molto dettagliato è fondamentale in quanto potrebbe aiutare i virologi e i biologi molecolari a comprendere meglio il suo ciclo di vita, e sviluppare nuovi modi per fermare la diffusione di questi virus e delle malattie che causano.

I virus prendono il nome dalla loro forma curiosa. I virus di solito hanno un guscio protettivo di proteine, o un capside, che agisce per proteggere il loro materiale genetico nell'ambiente. Nella maggior parte dei virus, questo capside è approssimativamente sferico, ma il geminivirus ha un capside "gemellato" formato da due forme approssimativamente sferiche fuse insieme.

I dettagli molecolari di come si ottiene questo capside gemellato e di come si assembla nelle cellule o si espande per rilasciare il genoma e iniziare una nuova infezione sono rimasti un mistero, nonostante il rischio rappresentato dal virus per le economie agricole di tutto il mondo.

I ricercatori dell'Astbury Center for Structural Molecular Biology dell'Università hanno utilizzato tecniche di criomicroscopia elettronica per studiare la struttura dei geminivirus a una risoluzione senza precedenti, e nel processo hanno cominciato a districare i suoi meccanismi di assemblaggio.

Pubblicato in Comunicazioni sulla natura , lo studio rivela come viene costruito il capside del geminivirus e come viene confezionato il suo genoma di DNA a singolo filamento.

"In molti altri tipi di virus, i capsidi sferici sono costituiti da un'unica proteina che adotta tre diverse forme, che poi si incastrano a formare un contenitore chiuso, " spiega il professor Neil Ranson, che ha guidato il gruppo di ricerca presso l'Astbury Centre. "Ma i geminivursi non sono sferici, quindi deve utilizzare un diverso insieme di regole. Usando la crio-EM, siamo stati in grado di dimostrare che utilizzano tre diverse forme della stessa proteina, ma con un regolamento completamente diverso per il montaggio."

Una delle difficoltà nello studio dei geminvirus è la loro coltivazione in quantità sufficienti per studi strutturali. Il team ha studiato un tipo di geminvirus chiamato agerato virus della vena gialla, che è stato prodotto nelle piante di tabacco in condizioni attentamente controllate dai ricercatori del John Innes Center di Norwich.

Il team del John Innes Centre, guidato dal Dr. Keith Saunders e dal Professor George Lomonossoff, ha anche sviluppato un metodo per assemblare particelle di geminivirus all'interno delle piante in assenza di infezione. Ciò ha evidenziato il ruolo svolto dal DNA a singolo filamento nella formazione delle particelle.

"Avendo lavorato per molti anni per capire le malattie causate dai geminivirus, è stato molto soddisfacente applicare metodi genetici moderni per generare queste strutture geminate, " ha detto il dottor Saunders.

"Ora siamo stati in grado di analizzare il ruolo che le diverse conformazioni della proteina di rivestimento giocano nell'assemblaggio delle particelle, e possiamo potenzialmente creare altri virus e particelle simili a virus che altrimenti sarebbero impossibili da isolare dalle infezioni naturali".

"Utilizzando la nostra criomicroscopia elettronica di nuova generazione abbiamo modellato la posizione della maggior parte degli atomi nel virus", ha detto la dottoressa Emma Hesketh, un ricercatore post-dottorato presso l'Astbury Centre, che ha eseguito i lavori per realizzare le immagini della struttura.

"Questa tecnologia viene spesso definita la rivoluzione della risoluzione, e ci ha permesso di ottenere questa visione affascinante e molto bella di queste strutture. Utilizzando queste tecniche per comprendere la struttura e il ciclo di vita di questi virus, possiamo fare un passo avanti per capire come interrompere quel ciclo di vita, e inibire la diffusione delle malattie delle piante".