Richard Feynman affermò notoriamente:"Tutto ciò che fanno gli esseri viventi può essere compreso in termini di sussulti e dimenamenti degli atomi". Questa settimana, Natura Nanotecnologia presenta uno studio che getta nuova luce sull'evoluzione del coronavirus e sulle sue varianti preoccupanti analizzando il comportamento degli atomi nelle proteine all'interfaccia tra il virus e l'uomo.
L'articolo, intitolato "Stabilità della forza a singola molecola dell'interfaccia SARS-CoV-2-ACE2 in varianti di preoccupazione", è il risultato di uno sforzo di collaborazione internazionale tra ricercatori di sei università in tre paesi.
Lo studio introduce approfondimenti significativi sulla stabilità meccanica del coronavirus, un fattore chiave nella sua evoluzione in una pandemia globale. Il gruppo di ricerca ha utilizzato simulazioni computazionali avanzate e la tecnologia delle pinzette magnetiche per esplorare le proprietà biomeccaniche dei legami biochimici nel virus. I loro risultati rivelano distinzioni critiche nella stabilità meccanica di vari ceppi virali, evidenziando come queste differenze contribuiscono all'aggressività e alla diffusione del virus.
Poiché l’Organizzazione Mondiale della Sanità segnala quasi 7 milioni di decessi in tutto il mondo a causa di COVID-19, di cui oltre 1 milione solo negli Stati Uniti, comprendere questi meccanismi diventa cruciale per sviluppare interventi e trattamenti efficaci. Il gruppo sottolinea che comprendere le complessità molecolari di questa pandemia è fondamentale per definire la nostra risposta alle future epidemie virali.
Scavando più a fondo nello studio, il team dell’Università di Auburn, guidato dal Prof. Rafael C. Bernardi, Professore assistente di Biofisica, insieme al Dr. Marcelo Melo e alla Dr.ssa Priscila Gomes, ha svolto un ruolo fondamentale nella ricerca sfruttando una potente analisi computazionale. Utilizzando i nodi NVIDIA HGX-A100 per il calcolo GPU, il loro lavoro è stato essenziale per svelare aspetti complessi del comportamento del virus.
Il Prof. Bernardi, vincitore del NSF Career Award, ha collaborato strettamente con il Prof. Gaub della LMU, Germania, e con il Prof. Lipfert dell'Università di Utrecht, Paesi Bassi. La loro esperienza collettiva ha abbracciato vari campi, culminando in una comprensione completa del fattore di virulenza SARS-CoV-2. La loro ricerca dimostra che l'affinità di legame all'equilibrio e la stabilità meccanica dell'interfaccia virus-uomo non sono sempre correlate, una scoperta cruciale per comprendere le dinamiche della diffusione e dell'evoluzione virale.
Inoltre, l’uso da parte del team di pinzette magnetiche per studiare la stabilità della forza e la cinetica del legame dell’interfaccia SARS-CoV-2:ACE2 in vari ceppi virali fornisce nuove prospettive sulla previsione delle mutazioni e sull’adeguamento delle strategie terapeutiche. La metodologia è unica perché misura la forza con cui il virus si lega al recettore ACE2, un punto di ingresso chiave nelle cellule umane, in condizioni che imitano il tratto respiratorio umano.
Il gruppo ha scoperto che mentre tutte le principali varianti di COVID-19 (come alfa, beta, gamma, delta e omicron) si legano più fortemente alle cellule umane rispetto al virus originale, la variante alfa è particolarmente stabile nel suo legame. Ciò potrebbe spiegare perché si è diffuso così rapidamente nelle popolazioni senza precedente immunità al COVID-19. I risultati suggeriscono anche che altre varianti, come beta e gamma, si sono evolute in un modo che le aiuta a eludere alcune risposte immunitarie, il che potrebbe dare loro un vantaggio nelle aree in cui le persone hanno una certa immunità, sia da precedenti infezioni che da vaccinazioni.
È interessante notare che le varianti delta e omicron, diventate dominanti in tutto il mondo, mostrano tratti che le aiutano a sfuggire alle difese immunitarie e forse a diffondersi più facilmente. Tuttavia, non necessariamente si legano più fortemente di altre varianti. Il Prof. Bernardi afferma:“Questa ricerca è importante perché ci aiuta a capire perché alcune varianti di COVID-19 si diffondono più rapidamente di altre. Studiando il meccanismo di legame del virus, possiamo prevedere quali varianti potrebbero diventare più diffuse e preparare risposte migliori ad esse. "
Questa ricerca sottolinea l’importanza della biomeccanica nella comprensione della patogenesi virale e apre nuove strade per la ricerca scientifica sull’evoluzione virale e sullo sviluppo terapeutico. È una testimonianza della natura collaborativa della ricerca scientifica nell'affrontare importanti sfide sanitarie.
Ulteriori informazioni: Magnus S. Bauer et al, Stabilità della forza della singola molecola dell'interfaccia SARS-CoV-2–ACE2 in varianti preoccupanti, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01536-7. www.nature.com/articles/s41565-023-01536-7
Informazioni sul giornale: Nanotecnologia naturale
Fornito dall'Università di Auburn
