Se il virus della dengue, così come altri centinaia di virus, riesce a replicarsi in modo così efficiente nei loro ospiti, diffondendosi rapidamente, è grazie a una serie di strategie subdole. A scoprirle e descriverle è uno studio dello Stowers Institute for Medical Research, pubblicato sulla rivista Molecular Systems Biology, che ha potenziali implicazioni nello sviluppo di nuovi trattamenti antivirali e vaccini. Le infezioni virali trasmesse dalle zanzare, un tempo confinate alle regioni tropicali, si stanno diffondendo in tutto il mondo. Secondo le stime dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, il virus della dengue infetta ogni anno fino a 400 milioni di persone e non esistono trattamenti per questa malattia.
Il nuovo studio ha scoperto che il genoma del virus della dengue utilizza “codoni” meno efficienti, o “vocabolari”, per produrre le proprie proteine attraverso i macchinari dell’ospite per replicarsi e diffondersi. Un codone è una sequenza di tre nucleotidi, o “parole” del codice genetico che aiutano a creare le proteine. I ricercatori hanno scoperto che anche centinaia di altri virus utilizzano “parole” nel loro codice genetico che sono meno efficienti nei loro ospiti zanzare e umani. “Ora che sappiamo che cosa usano la dengue e altri virus quando infettano le nostre cellule, abbiamo indizi su come possiamo aiutare a prevenire queste malattie mortali“, commenta Ariel A Bazzini, dello Stowers Institute for Medical Research.
“Durante l’infezione, le cellule ospiti e gli invasori virali sono in guerra”, aggiunge Luciana A. Castellano dello Stowers Institute for Medical Research. “Come per costruire armi, sia i virus che le cellule hanno bisogno di costruire proteine per combattere e difendersi”, aggiunge. Il virus della dengue ha bisogno delle proteine codificate nel suo genoma a RNA a singolo filamento per propagarsi, ma non può produrle da solo. Il virus deve utilizzare i macchinari di produzione delle proteine della cellula ospite. Quindi, i ricercatori hanno ipotizzato che il virus della dengue utilizzi codoni o un “vocabolario” simile a quelli delle zanzare e degli esseri umani. “Il codice genetico è universale per tutti gli organismi viventi e contiene 64 codoni, le ‘parole’ a tre nucleotidi dell’RNA, che specificano gli aminoacidi che compongono le proteine”, spiega Bazzini. La natura del codice genetico consente a più di un codone di specificare lo stesso amminoacido. Funzionando come i sinonimi nel linguaggio, i codoni che specificano lo stesso amminoacido prendono il nome di codoni sinonimi.
Ma, proprio come ogni sinonimo è una parola distinta, ogni codone sinonimo ha proprietà individuali che possono influire sull’efficienza della cellula nel produrre proteine e sulla stabilità dell’RNA. Inoltre, un particolare codone sinonimo può essere efficiente e ottimale in una specie, ma inefficiente e non ottimale in un’altra. Questo concetto è chiamato ottimalità del codone. Dallo studio del codice di ottimalità dei codoni negli esseri umani e in altri vertebrati, i ricercatori hanno identificato, per la prima volta, che anche il genoma delle zanzare segue un proprio codice di ottimalità. In contrasto con la loro previsione iniziale, gli scienziati hanno scoperto che il virus della dengue tende a utilizzare codoni sinonimi ritenuti meno ottimali nelle zanzare e negli esseri umani.
“Siamo stati sorpresi di scoprire che il virus della dengue utilizza preferenzialmente i codoni meno efficienti dell’ospite, forse come strategia per eludere la risposta antivirale dell’ospite”, dichiara Castellano. “I virus accumulano mutazioni durante l’infezione dei loro ospiti”, aggiunge. “Siamo rimasti sorpresi nel constatare che le mutazioni nel genoma del virus della dengue verso questi codoni meno efficienti aumentano la fitness del virus della dengue sia nelle cellule delle zanzare che in quelle umane”, afferma Ryan McNamara, analista bioinformatico del Laboratorio Bazzini, il cui contributo è stato fondamentale per questo lavoro. La squadra di ricerca ha analizzato centinaia di altri virus che infettano l’uomo e ha scoperto che molti di essi, tra cui l’HIV e il SARS-CoV-2, utilizzano preferenzialmente codoni meno efficienti rispetto all’uomo, suggerendo che hanno evoluto un genoma “inefficiente” come strategia per utilizzare le risorse della cellula ospite in modo vantaggioso per il virus.
La preferenza conservata tra i virus ha implicazioni per capire non solo come questi si evolvono, ma anche come cambia il rapporto tra ospite e patogeno nel tempo. “Questo lavoro ha modificato il modo in cui pensiamo alla relazione tra un virus e una cellula ospite”, commenta Bazzini. “In futuro speriamo di capire meglio il meccanismo con cui i virus traggono vantaggio dall’uso di questi codoni inefficienti e quali molecole i virus potrebbero manipolare per ottenere il controllo”, precisa Castellano. “Poiché le zanzare si stanno diffondendo in regioni più ampie e a livello globale, dobbiamo iniziare a pensare seriamente a come combattere la dengue e altre infezioni virali trasmesse dalle zanzare”, conclude Bazzini.
Iscriviti alla Newsletter di Sanità Informazione per rimanere sempre aggiornato