L'influenza è un virus mortale, con circa 290, 000 a 650, 000 morti in tutto il mondo ogni anno. Quando le pandemie colpiscono, il bilancio può salire alle stelle:l'influenza spagnola del 1918 causò da 40 a 50 milioni di morti, l'influenza asiatica del 1957 causò 2 milioni di morti, e l'influenza di Hong Kong del 1968 causò 1 milione di morti.

Chad Petit, dottorato di ricerca, e colleghi dell'Università dell'Alabama a Birmingham combattono l'influenza a livello molecolare, in parte trovando mutazioni naturali nel genoma dell'RNA virale che hanno un impatto funzionale durante l'infezione. Scoprire come il virus utilizza questi meccanismi sconosciuti per impedire al tuo corpo di allestire una difesa efficace contro le infezioni, Petit ha detto, "ci preparerà meglio a prevedere il potenziale pandemico del virus dell'influenza A e ad aiutare nello sviluppo di vaccini e antivirali".

L'influenza A è pericolosa perché ogni anno si adatta a vari ospiti e subisce un riassortimento genetico. Questo genera un flusso costante di ceppi unici che hanno gradi sconosciuti di patogenicità, trasmissibilità e capacità di causare pandemie internazionali.

Le ultime ricerche di Petit, pubblicato in Journal of Biological Chemistry , esamina dettagliatamente una mutazione naturale in un ceppo influenzale di un focolaio russo del 1972 che il team dell'UAB ha descritto nel 2015, confrontando quel ceppo russo con il ceppo del 1918 responsabile dell'influenza spagnola.

La mutazione è nella proteina influenzale NS1. Nel 2015, Petit e i suoi colleghi UAB furono i primi a dimostrare che NS1 del ceppo 1918 aveva un'interazione diretta con RIG-I, sensore principale della cellula per rilevare l'infezione da virus influenzale e quindi lanciare una difesa immunitaria innata. Per di più, la porzione del dominio di legame dell'RNA NS1 del 1918 che si legava a RIG-I non aveva alcuna funzione precedentemente nota. A differenza del 1918 NS1, Il laboratorio di Petit ha scoperto che l'NS1 del ceppo dell'influenza A 1972 Udorn non era in grado di legarsi al sito RIG-I che interagiva con l'NS1 del 1918.

Ora, Petit e colleghi riportano gli effetti biologici del legame di NS1 a RIG-I:il legame silenzia direttamente l'allarme che attiva la difesa immunitaria innata cellulare contro l'infezione. Questo è un modo appena descritto per antagonizzare la risposta antivirale della cellula ospite.

"NS1 è quasi come il coltellino svizzero delle proteine ​​perché ha così tante funzioni, " disse Piccolo, un assistente professore presso il Dipartimento di Biochimica e Genetica Molecolare dell'UAB. NS1 sembra interagire con 20-30 proteine ​​ospiti, e confrontato con altre proteine ​​influenzali, NS1 ha anche una notevole plasticità genetica, il che significa che il suo effetto sulla virulenza può variare tra i ceppi.

Dettagli dello studio

La mutazione nella proteina Udorn NS1 è un cambiamento di un singolo amminoacido in posizione 21 da arginina a glutammina. Nella ricerca attuale, i ricercatori dell'UAB hanno usato la genetica inversa per ingegnerizzare quella mutazione in un ceppo influenzale di Porto Rico del 1934, e poi hanno confrontato come funzionavano le proteine ​​NS1 wild type e NS1 mutanti.

Utilizzando una varietà di strumenti di biologia molecolare, i ricercatori UAB hanno scoperto che, mentre il wild type NS1 antagonizza RIG-I segnalando di avviare la sequenza di allarme, il mutante NS1 ha permesso quella segnalazione. Nello specifico, il mutante NS1 era significativamente meno in grado di legarsi a RIG-I, che ha permesso l'attivazione dell'immunità innata, in particolare aumentando l'ubiquitinazione TRIM-25 di RIG-I, che è il passaggio fondamentale per attivare RIG-I. Ciò ha portato ad un aumento della fosforilazione di IRF3 e ad una maggiore produzione di interferone di tipo I.

Però, l'amminoacido modificato nel mutante NS1 non ha avuto effetto su altri due modi noti in cui NS1 può bloccare la risposta immunitaria innata cellulare, legandosi all'RNA a doppio filamento e legandosi con la proteina cellulare TRIM-25. Così, Petit e colleghi hanno descritto uno strumento aggiuntivo su NS1 per aumentare la sopravvivenza virale.

Ma ai ricercatori dell'UAB rimane una domanda particolarmente in sospeso:perché la mutazione da arginina a glutammina nell'aminoacido-21 si verifica naturalmente se porta a un'aumentata risposta antivirale durante l'infezione? Questo sembra controintuitivo in termini di evoluzione.

Confronto di più sequenze NS1 nel database di ricerca sull'influenza, Petit dice, suggerisce che i diversi amminoacidi in posizione 21 possono riguardare l'adattamento specie-specifico. Più ceppi di influenza A dall'uomo erano il 63% di arginina e il 36,7% di glutammina all'aminoacido-21; i ceppi di suini erano il 92,1% di arginina e il 6,4% di glutammina; e i ceppi di uccelli erano il 79,9 per cento di arginina, 0,8 percento di glutammina e 19,1 percento di leucina. C'erano piccole percentuali di altri amminoacidi tra i ceppi in posizione 21.

C'è una notevole differenza tra due sierotipi umani che causano malattie stagionali e due sierotipi umani che sono più altamente patogeni. I due sierotipi stagionali, H1N1 e H3N2, erano il 75,4% di arginina e il 24,5% di glutammina, e l'1% di arginina e il 98,8% di glutammina, rispettivamente, in posizione 21. I due ceppi altamente patogeni, H5N1 e H7N9, erano il 100 percento di arginina e lo 0 percento di glutammina, e 95,9 percento di arginina e 2,3 percento di glutammina, rispettivamente, in posizione 21. C'erano piccole percentuali di altri amminoacidi per i ceppi H7N9 in posizione 21.

"Presi insieme, il lavoro presentato in questo studio, "Petito ha detto, "sottolinea l'importanza di come i polimorfismi specifici del ceppo in NS1 possono influenzare la sua capacità di antagonizzare la risposta immunitaria cellulare ospite in modi che devono ancora essere apprezzati".