Le mutazioni del Sars-Cov-2: il virus voltafaccia

Ha ottenuto l’Oscar come miglior (sarebbe meglio dire peggior) attore protagonista lo scorso 2020 e pare voglia vincere anche quest’anno: sto parlando sempre di lui, l’indiscusso Sars-Cov-2. Era difficile riuscire a fare di meglio dopo una pandemia e quindi, per non lasciarci senza colpi di scena, ha pensato bene di aggiungere qualche mutazione nel suo genoma. Dovremmo essere davvero sorpresi o è un continuo di stagione un po’ scontato?

Facciamo un ripasso per chi fosse rimasto indietro con le puntate precedenti: cos’è il Sars-Cov-2?

Sars-Cov-2 è un virus respiratorio che appartiene alla famiglia dei coronavirus.

Come ogni virus che si rispetti non è in grado di fare nulla da solo: ha bisogno di entrare in una cellula ospite e sfruttarne l’apparato di replicazione per poter ottenere tante copie di se stesso.

Indovinate chi è in questo caso l’ospite prescelto? Noi. Che fortuna.

Ma come fa un virus ad entrare indisturbato in una cellula umana? Sul suo involucro esterno, Sars-cov-2, presenta delle proteine chiamate spike che sono in grado di legare in modo molto specifico la proteina ACE2 sulle cellule umane. Questo legame permette l’ingresso del virus.

Una volta ottenuto il pass per entrare in cellula, Sars-Cov2, libera il suo genoma nel citoplasma. Il genoma è una specie di libretto di istruzioni che contiene tutte le informazioni per costruire nuove particelle virali.  Se ci sono, quindi, mutazioni nel genoma si posono generare mutazioni nel virus.

Il genoma del Sars-Cov-2, come anche per gli altri coronavirus, è formato da RNA a singolo filamento positivo.

Cos’è l’RNA a singolo filamento positivo?

Nel nucleo delle nostre cellule il genoma è costituito da una molecola di DNA a doppio filamento. Questa molecola di DNA contiene le informazioni per costruire le nostre proteine. C’è un problema: i ribosomi, ovvero le “fabbriche” dove devono essere prodotte le proteine, non sono in grado di leggere il DNA. Deve, quindi, essere prima riscritto sotto forma di RNA messaggero (per gli amici mRNA). L’mRNA è in una lingua comprensibile ai ribosomi che possono così leggere le istruzioni che la molecola contiene. Ecco: il genoma del Sars-Cov-2 è come se fosse direttamente una molecola di mRNA.  Può, quindi, essere immediatamente riconosciuto dai ribosomi che cominceranno a produrre le proteine del virus.

Una delle prime proteine virali che vengo prodotte è una RNA polimerasi, una specie di fotocopiatrice che produce moltissime copie del genoma del Sars-Cov-2.

L’RNA polimerasi, però, non è che sia proprio molto attenta a fare delle copie esattamente identiche di RNA. Ogni tanto inserisce un errore, per questo i virus ad RNA sono fino a mille volte più inclini a mutazione rispetto a quelli a DNA. Pare, in realtà, che i coronavirus abbiano una sorta di correttore ortografico che verifica la presenza di errori. Il tasso di mutazione sembrerebbe, infatti, più basso rispetto ad altri virus ad RNA. Eppure mutano lo stesso, farebbero meglio ad assumere un altro correttore di bozze.

Quindi sono questi errori che portano mutazioni nel Sars-Cov-2?

Esattamente. Questo è dovuto al fatto che ogni molecola di RNA è composta da una sequenza di 4 nucleotidi. I ribosomi leggono la sequenza tre nucleotidi alla volta e quella particolare combinazione di tre nucleotidi può corrispondere a:

  • Un segnale d’inizio
  • Un aminoacido (che è la componente di una proteina)
  • Un segnale di fine che dice al ribosoma che la proteina è completa.

se i tre nucleotidi corrispondono ad un aminoacido, il ribosoma lo va a recuperare e poi va avanti a leggere aggiungendo altri aminoacidi o terminando la lettura se la tripletta corrisponde ad uno stop.

Abbiamo detto che l’RNA polimerasi, però, non è molto precisa e anche se c’è un sistema di correzione può esserci l’inserimento di qualche errore.

Gli errori possono essere:

  • L’inserimento di un nucleotide invece che di un altro
  • Il mancato inserimento di un nucleotide (che viene anche chiamato delezione)
  • L’inserimento di un nucleotide in più

Alcune di queste mutazioni possono portare a nessun effetto. Nessuno si accorge di nulla e il virus può continuare a moltiplicarsi felice. Altre mutazioni, però, possono portare all’inserimento di un amminoacido diverso da quello originale oppure possono portare all’inserimento di una sequenza di fine prematura formando una proteina incompleta.

Ma allora  il virus mutando potrebbe anche diventare meno pericoloso?

Immaginatevi che per una mutazione nel suo DNA nasca una gazzella molto lenta a correre. Questa sarà più facilmente catturata da un leone. Non potrà, quindi, riprodursi e fare altre gazzelle con la mutazione che le rende lente a correre. Lo stesso vale per il coronavirus: se la sua mutazione gli permette, ad esempio, di essere riconosciuto con più facilità dalle cellule del sistema immunitario, il virus verrà eliminato molto più facilmente e non potrà riprodursi. Si tratta, quindi, di una specie di selezione naturale: verranno fissate le mutazioni che favoriscono il virus.

Quali sono le mutazioni maggiormente presenti oggi?

Sars-Cov-2 si è diffuso in tutto il mondo ed ha infettato milioni di cellule. Ogni molecola di RNA virale è stata copiata tantissime volte… immaginate quante mutazioni potrebbe aver accumulato. Calcolarlo con certezza, in realtà, non è possibile. Questo perché molte mutazioni, come abbiamo detto, sono sfavorevoli e quindi non sono visibili nella popolazione di virus. Possiamo, però, prevedere il tasso di fissazione ovvero la frequenza con cui le mutazioni diventano fisse in una popolazione virale. National Geographic riporta che si stabilizza una mutazione circa ogni 11 giorni.

Attualmente ha fatto molto parlare la variante inglese, anche chiamata B117. Questa specie di aggiornamento di sistema del Sars-Cov-2 vecchio modello ha ben 17 mutazioni. Tra queste riconosciamo a livello della proteina spike (che abbiano detto essere la proteina deputata all’ingresso del virus in cellula) la delezione degli amminoacidi istidina e valina che sono rispettivamente il 69esimo e il 70esimo amminoacido della proteina. Esperimenti con virus sintetici hanno evidenziato come queste delezioni rendano il virus due volte più infettivo. Visto che questa stessa mutazione è stata osservata anche in una variante del virus che circola in Arizona, si è pensato che Sars-Cov-2 sia stato spinto a mutare in questo modo per pressione evolutiva.

Possiamo citare anche la variante Brasiliana (P1) e quella Sud Africana (N501Y). Queste due presentano la sostituzione dell’amminoacido glutammato, 484esimo amminoacido sulla proteina spike, con la lisina. Cosa comporta? Beh, si pensa che questa mutazione porti ad una riduzione della vulnerabilità del virus agli anticorpi.

Inglese, Brasiliana e Sud Africana non sono le uniche varianti del virus. Purtroppo che questo muti è inevitabile: più ha possibilità di moltiplicarsi e più avrà possibilità di accumulare “errori” nel suo genoma. Proprio per questo è importante che tutti si attengano alle misure di prevenzione.

Fonti:

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