Un nuovo studio rivela un meccanismo precedentemente sconosciuto che determina se i virus che infettano i batteri uccidono rapidamente i loro ospiti o rimangono latenti all'interno della cellula. La scoperta, riportato sulla rivista eLife, può applicarsi anche ai virus che infettano l'uomo e altri animali, ha detto il ricercatore.

"Ho scoperto per la prima volta che i meccanismi di come il DNA è confezionato all'interno di un virus determinano il corso dell'infezione, ", ha affermato il professore di patobiologia dell'Università dell'Illinois Alex Evilevitch, che ha condotto lo studio.

Dopo aver iniettato il loro DNA in una cellula, i virus tendono a seguire uno dei due percorsi principali, chiamate infezioni "litiche" o "latenti". Nella via litica, Il DNA virale requisisce rapidamente le risorse della cellula ospite per creare centinaia di copie di se stesso. I nuovi virus quindi uccidono la cellula e continuano a ripetere il ciclo in altre cellule.

Le infezioni virali latenti seguono un corso diverso, tuttavia:una volta all'interno della cella, il DNA virale si incorpora nel genoma ospite. Quando la cellula si divide, anche il DNA virale viene duplicato. Finché l'infezione rimane latente, ci sono poche prove di ciò nell'host.

Il problema con le infezioni virali latenti è che, nei momenti di stress per l'ospite, il virus può improvvisamente diventare litico, impadronirsi della cellula e ucciderla dopo un folle attacco di riproduzione, disse Evilevitch.

"Le molte infezioni virali che portiamo possono rimanere latenti per molto tempo. A volte diventano litiche, ed è allora che sviluppiamo i sintomi, " Egli ha detto.

Le infezioni virali latenti nell'uomo includono l'herpes simplex, varicella zoster, Epstein-Barr, citomegalovirus umano, adenovirus, Sarcoma di Kaposi e molti altri.

"È molto importante sapere cosa regola il passaggio dallo stato latente allo stato litico, in modo che possiamo forse fermare la diffusione di queste infezioni, " Disse Evilevic.

Molti studi sulla dinamica dell'infezione virale si sono concentrati sulle caratteristiche strutturali dei capsidi proteici che proteggono il materiale genetico virale e lo trasportano nel sito dell'infezione. Evilevitch ha invece osservato gli stress e i ceppi sulle molecole di DNA virale appena prima che vengano iniettate in un ospite.

Ha usato la calorimetria isotermica di titolazione, che può misurare variazioni discrete di energia termica in un sistema, per monitorare il decorso dell'infezione. In uno studio precedente, il suo gruppo di laboratorio ha scoperto che il processo di infezione virale emette calore. Nel nuovo studio, Evilevitch ha esposto il batterio ospite, Escherichia coli, a migliaia di particelle virali, quindi monitorato gli alti e bassi termici che si sono verificati con il progredire dell'infezione.

Ha scoperto che le infezioni si sono verificate in modo sincrono - con centinaia di virus che iniettano il loro DNA nel batterio contemporaneamente - o casualmente, con infezioni che si verificano più lentamente in modo non coordinato. Uno sguardo più attento al materiale genetico virale prima dell'infezione ha rivelato che il DNA confezionato all'interno del virus tendeva ad essere più "liquido" nelle infezioni sincrone ma più rigido durante le infezioni casuali.

Le infezioni sincrone corrispondevano strettamente alle infezioni latenti che preservavano l'ospite, mentre il più lento, processo più casuale di infezione ha portato a eventi litici che hanno ucciso l'ospite.

All'aumentare della temperatura, il DNA virale è diventato più liquido e le infezioni hanno avuto maggiori probabilità di essere sincrone. Anche gli aumenti delle concentrazioni di ioni magnesio extracellulari legati al metabolismo cellulare e alle condizioni di crescita hanno promosso infezioni sincrone, Evilevitch trovato.

Il calore ha reso più flessibili le molecole di DNA all'interno del capside, riducendo l'attrito radente tra di loro, Egli ha detto. L'aggiunta di ioni caricati positivamente ha ridotto la repulsione tra le molecole di DNA caricate negativamente, anche rendendo il DNA più fluido.

"Il DNA diventa più flessibile; ha un carattere più fluido, " ha detto. "Di conseguenza, è più probabile che venga espulso, come il dentifricio da un tubetto. Ma se è solido, rimarrà bloccato all'interno del tubo."

Le nuove scoperte sono "buone per la virologia, " Disse Evilevic.

"Ora capiamo che la meccanica del DNA confezionato all'interno del virus influenza direttamente la direzione dell'infezione verso un percorso litico o latente, " ha detto. "Pensiamo che questo ci aiuterà a imparare come controllare le infezioni e prevenire che diventino litico. Può potenzialmente portare a nuove terapie per prevenire la diffusione dell'infezione".