Cosa succede esattamente quando il virus corona SARS-CoV-2 infetta una cellula? In un articolo pubblicato su Natura , un team dell'Università tecnica di Monaco (TUM) e dell'Istituto di biochimica Max Planck dipinge un quadro completo del processo di infezione virale. Per la prima volta, l'interazione tra il coronavirus e una cellula è documentata a cinque distinti livelli di proteomica durante l'infezione virale. Questa conoscenza aiuterà a comprendere meglio il virus ea trovare potenziali punti di partenza per le terapie.

Quando un virus entra in una cellula, molecole proteiche virali e cellulari iniziano ad interagire. Sia la replicazione del virus che la reazione delle cellule sono il risultato di complesse cascate di segnalazione proteica. Un team guidato da Andreas Pichlmair, Professore di Immunopatologia delle Infezioni Virali presso l'Istituto di Virologia del TUM, e Mattia Mann, Capo del Dipartimento di Proteomica e Trasduzione del Segnale presso l'Istituto di Biochimica Max Planck, ha sistematicamente registrato come le cellule polmonari umane reagiscono alle singole proteine ​​del patogeno COVID-19 SARS-CoV-2 e del coronavirus SARS, quest'ultimo è noto da tempo.

Una mappa di interazione dettagliata

A tal fine, più di 1200 campioni sono stati analizzati utilizzando tecniche di spettrometria di massa all'avanguardia e metodi bioinformatici avanzati. Il risultato è un set di dati liberamente accessibile che fornisce informazioni sulle proteine ​​cellulari a cui si legano le proteine ​​virali e sugli effetti di queste interazioni sulla cellula. In totale, Sono state scoperte 1484 interazioni tra proteine ​​virali e proteine ​​cellulari umane. "Se avessimo guardato solo alle proteine, però, ci saremmo persi informazioni importanti, " dice Andreas Pichlmair. "Un database che include solo il proteoma sarebbe come una mappa contenente solo i nomi dei luoghi ma senza strade o fiumi. Se sapessi delle connessioni tra i punti su quella mappa, potresti ottenere molte più informazioni utili."

Secondo Pichlmair, importanti controparti della rete di vie di traffico su una mappa sono le modificazioni proteiche chiamate fosforilazione e ubiquitinazione. Entrambi sono processi in cui altre molecole sono attaccate alle proteine, alterandone così le funzioni. In un elenco di proteine, questi cambiamenti non sono misurati, quindi non c'è modo di sapere se le proteine ​​sono attive o inattive, Per esempio. "Attraverso le nostre indagini, assegniamo sistematicamente funzioni ai singoli componenti del patogeno, oltre alle molecole cellulari che vengono spente dal virus, "Spiega Pichlmair. "Finora non c'è stata una mappatura comparabile per SARS-CoV-2, " aggiunge Matthias Mann. "In un certo senso, abbiamo esaminato da vicino le cinque dimensioni del virus durante un'infezione:le sue proteine ​​attive e i suoi effetti sul proteoma dell'ospite, ubiquitinome, fosfoproteoma e trascrittoma".

Approfondimenti su come funziona il virus

Tra l'altro, il database può anche servire come strumento per trovare nuovi farmaci. Analizzando le interazioni e le modifiche proteiche, possono essere identificati hotspot di vulnerabilità di SARS-CoV-2. Queste proteine ​​si legano a partner particolarmente importanti nelle cellule e potrebbero servire come potenziali punti di partenza per le terapie. Per esempio, gli scienziati hanno concluso che alcuni composti inibirebbero la crescita di SARS-CoV-2. Tra questi ce n'erano alcuni la cui funzione antivirale è nota, ma anche alcuni composti non ancora studiati per l'efficacia contro SARS-CoV-2. Sono necessari ulteriori studi per determinare se mostrano efficacia nell'uso clinico contro COVID-19.

"Attualmente, stiamo lavorando su nuovi candidati farmaci anti COVID-19, che siamo stati in grado di identificare attraverso le nostre analisi, " afferma Andreas Pichlmair. "Stiamo anche sviluppando un sistema di punteggio per l'identificazione automatizzata degli hotspot. Sono convinto che set di dati dettagliati e metodi di analisi avanzati ci consentiranno di sviluppare farmaci efficaci in modo più mirato in futuro e di limitare in anticipo gli effetti collaterali".