Una nuova mutazione del coronavirus influenzerà il vaccino?
L'emergere di una nuova variante del coronavirus ha suscitato un rinnovato interesse per una parte del virus nota come proteina spike (proteina spike).
La nuova variante comporta diversi cambiamenti insoliti nella proteina rispetto ad altre varianti strettamente correlate - e questo è uno dei motivi per cui è più preoccupante di altri cambiamenti innocui nel virus che gli scienziati hanno osservato in precedenza. Nuove mutazioni possono modificare la biochimica del picco e influenzare la trasmissione del virus.
La proteina Spike è anche la spina dorsale dei moderni vaccini COVID-19 che cercano di indurre una risposta immunitaria contro di essa. Ma cos'è la proteina spike e perché è così importante?
Invasori cellulari
Nel mondo dei parassiti, molti patogeni batterici o fungini possono sopravvivere da soli senza una cellula ospite infetta. Ma i virus non possono farlo. Invece, devono entrare nelle cellule per replicarsi, dove usano il meccanismo biochimico della cellula per creare nuove particelle virali e diffondersi ad altre cellule o persone.
Le nostre cellule si sono evolute per scongiurare tali invasioni. Una delle principali difese della vita cellulare dagli invasori è il suo rivestimento esterno, che consiste in uno strato grasso contenente tutti gli enzimi, le proteine e il DNA che compongono la cellula.
A causa della natura biochimica dei grassi, la superficie esterna ha una carica negativa ed è repulsiva. I virus devono superare questa barriera per poter accedere alla cellula.
Come la vita cellulare, i coronavirus sono circondati da una membrana grassa nota come involucro. Per entrare nella cellula, i virus avvolti utilizzano proteine (o glicoproteine, poiché sono spesso rivestite con molecole di zucchero scivolose) per collegare la propria membrana alla membrana cellulare e assumere il controllo della cellula.
La proteina spike dei coronavirus è una di queste glicoproteine virali. I virus Ebola ne hanno uno, il virus dell'influenza ne ha due e il virus dell'herpes simplex ne ha cinque.
Architettura scoiattolo
La proteina spike è costituita da una catena lineare di 1273 amminoacidi piegati ordinatamente in una struttura punteggiata da un massimo di 23 molecole di zucchero. Le proteine spike amano attaccarsi insieme e tre molecole spike separate si legano insieme per formare un'unità funzionale "trimerica".
Le proteine possono essere suddivise in unità funzionali discrete note come domini che svolgono varie funzioni biochimiche della proteina, come legarsi a una cellula bersaglio, fondersi con una membrana e consentire all'adesione di aderire all'involucro virale.
La proteina spike SARS-CoV-2 si blocca su una particella virale approssimativamente sferica, incorporata nell'involucro e sporge nello spazio, pronta per aggrapparsi a cellule ignare. Si stima che ci siano circa 26 trimeri di spine per virus.
Una proteina spike è composta da diverse parti che hanno funzioni diverse. © Rohan Bir Singh, CC BY Una di queste unità funzionali si lega a una proteina sulla superficie delle nostre cellule chiamata ACE2, innescando la cattura della particella virale e, infine, la fusione della membrana. Spike è anche coinvolto in altri processi come l'assemblaggio, la stabilità strutturale e l'evasione immunitaria.
Vaccino proteico Spike
Data l'importanza della proteina spike per il virus, molti vaccini o farmaci antivirali prendono di mira le glicoproteine virali.
Da SARS-CoV-2, i vaccini istruiscono il nostro sistema immunitario a creare la nostra versione della proteina spike, che si verifica subito dopo l'immunizzazione. La produzione di aderenze all'interno delle nostre cellule innesca quindi la produzione di anticorpi protettivi e di cellule T.
Una delle caratteristiche più inquietanti della proteina spike SARS-CoV-2 è il modo in cui si muove o cambia nel tempo man mano che il virus si evolve. Una proteina codificata nel genoma virale può mutare e modificare le sue proprietà biochimiche man mano che il virus si sviluppa.
La maggior parte delle mutazioni non sarà benefica e impedirà alla proteina spike di funzionare o non influirà sulla sua funzione. Ma alcuni possono apportare cambiamenti che danno alla nuova versione del virus un vantaggio selettivo rendendolo più trasmissibile o infettivo.
Un modo in cui ciò può accadere è mutando parte della proteina spike che impedisce agli anticorpi protettivi di legarsi ad essa. Un altro modo è rendere le spine più "appiccicose" alle nostre cellule.
Questo è il motivo per cui le nuove mutazioni che alterano la funzione dei picchi destano particolare preoccupazione: potrebbero influenzare il modo in cui controlliamo la diffusione della SARS-CoV-2. Nuove varianti, trovate, ad esempio, nel Regno Unito e in altri paesi, hanno mutazioni nell'adesione e in parti della proteina coinvolta nella penetrazione nelle cellule umane.
I ricercatori dovranno condurre esperimenti per scoprire se queste mutazioni alterano in modo significativo la proteina spike e se i controlli attuali rimangono efficaci.