Virus Influenza H7N9: Ho Scoperto Come una Nostra Proteina lo Aiuta a Moltiplicarsi!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una scoperta affascinante che getta nuova luce su come un virus influenzale piuttosto pericoloso, l’H7N9, riesca a farsi strada nel nostro corpo. Sapete, il virus H7N9 ha fatto la sua comparsa nel 2013, causando infezioni respiratorie gravi e, purtroppo, un alto tasso di mortalità. Anche se dal 2019 non ci sono stati nuovi casi umani, grazie soprattutto alla vaccinazione dei polli, capire come questo virus interagisce con le nostre cellule rimane fondamentale.

Il Mistero della Suscettibilità Umana

Perché alcune persone si ammalano gravemente e altre no? Oltre alle mutazioni del virus stesso, che lo aiutano ad adattarsi ai mammiferi, ci sono fattori genetici *nostri*, dell’ospite, che giocano un ruolo cruciale. Già in passato, altri studi avevano identificato alcuni geni associati a una maggiore suscettibilità all’influenza. Nel nostro lavoro precedente, avevamo puntato i riflettori sul gene MX1, scoprendo varianti rare associate proprio all’infezione da H7N9. Ma la storia non finiva lì.

La Scoperta del Gene GANC

Continuando a scavare nei dati genetici, ottenuti tramite sequenziamento dell’intero genoma (WGS) da pazienti H7N9 e controlli sani, abbiamo fatto un’altra scoperta intrigante. Abbiamo identificato un gene chiamato GANC (Glucosidasi alfa, neutra C). Analizzando varianti genetiche rare (con frequenza inferiore al 5%) e potenzialmente dannose, abbiamo notato qualcosa di sorprendente: la frequenza delle varianti del gene GANC era significativamente più alta nei pazienti H7N9 (13,36%) rispetto ai controlli sani (2,65%). Un’associazione statisticamente molto forte (P=0.0008; OR=5.81)!

Questo ci ha suggerito che il gene GANC potesse avere un ruolo importante nella suscettibilità all’infezione da H7N9. Abbiamo identificato cinque specifiche varianti funzionali, eterozigoti e a bassa frequenza in questo gene. Curiosamente, queste varianti sembravano conservate tra diverse specie, dal macaco al pollo.

GANC e l’Infezione Virale: Cosa Succede Davvero?

Ma qual è il ruolo di GANC? Questa proteina appartiene a una famiglia di enzimi (glicosidasi) ed è espressa in molti tessuti umani, comprese le cellule delle vie respiratorie. Studi precedenti suggerivano un suo coinvolgimento nel metabolismo del glicogeno. Ma poteva influenzare la replicazione del virus H7N9?

Per capirlo, abbiamo condotto esperimenti in vitro e in vivo. Abbiamo osservato che l’infezione con il virus H7N9 tendeva a *ridurre* i livelli di mRNA e proteina GANC sia nelle cellule in coltura (A549) sia nei topi infetti. Questo potrebbe sembrare controintuitivo, ma a volte l’organismo cerca di limitare fattori che aiutano il virus.

Per verificare l’effetto diretto di GANC, abbiamo fatto il contrario: abbiamo creato cellule A549 che *sovraesprimevano* GANC. Ebbene sì, in queste cellule la replicazione del virus H7N9 era significativamente *aumentata*! Al contrario, riducendo l’espressione di GANC (tramite siRNA o creando cellule con una copia del gene GANC in meno, GANC+/-), la replicazione del virus (non solo H7N9, ma anche H9N2 e H1N1) veniva *limitata*. Questi esperimenti, sia in vitro che in vivo su topi Ganc+/-, hanno confermato che GANC promuove la replicazione del virus influenzale. I topi con meno GANC mostravano titoli virali più bassi nei polmoni, meno danni polmonari e una sopravvivenza leggermente migliore dopo l’infezione.

Il Meccanismo: GANC Salva l’Emoagglutinina (HA) dalla Distruzione

Ma come fa GANC ad aiutare il virus? Abbiamo usato l’analisi RNA-Seq per vedere quali geni venivano influenzati dalla riduzione di GANC. Molti geni differenzialmente espressi erano legati all’elaborazione delle proteine nel reticolo endoplasmatico (ER) e alla degradazione proteica tramite il sistema ubiquitina-proteasoma.

L’emoagglutinina (HA) è la proteina chiave sulla superficie del virus influenzale, essenziale per l’ingresso nelle cellule. È una glicoproteina, e la sua corretta “piegatura” (folding) dipende dai macchinari cellulari dell’ER. Proteine mal ripiegate vengono solitamente eliminate dal sistema di controllo qualità della cellula, spesso tramite il proteasoma 26S, il principale “tritarifiuti” cellulare per le proteine danneggiate o non necessarie.

La nostra ipotesi era che GANC potesse influenzare proprio l’HA. E infatti, abbiamo visto che sovraesprimere GANC aumentava i livelli di proteina HA, mentre ridurre GANC li diminuiva. Esperimenti con cicloesimide (CHX), un inibitore della sintesi proteica, hanno mostrato che la proteina HA viene degradata nel tempo all’interno della cellula.

Utilizzando inibitori specifici, abbiamo scoperto che la degradazione di HA era significativamente bloccata da inibitori del proteasoma (MG132 e Bortezomib), ma non da inibitori dell’autofagia o della lisi lisosomiale. Questo confermava il coinvolgimento del proteasoma.

E qui arriva il bello: riducendo GANC, la “vita media” della proteina HA si accorciava drasticamente, indicando una degradazione più rapida. Ma se trattavamo le cellule con l’inibitore del proteasoma MG132, l’effetto della riduzione di GANC sulla degradazione di HA veniva annullato! Questo ci ha portato alla conclusione che GANC promuove la replicazione virale impedendo la degradazione dell’HA dipendente dal proteasoma.

GANC, HA e il Proteasoma: Un Intreccio Molecolare

Come fa GANC a bloccare la degradazione di HA? Normalmente, le proteine destinate al proteasoma vengono “marcate” con ubiquitina. Abbiamo cercato proteine cellulari che interagissero con HA e potessero mediarne la degradazione. Abbiamo identificato l’E3 ligasi STUB1 come responsabile dell’ubiquitinazione di HA (principalmente tramite legami K48), marcandola per la distruzione. Sorprendentemente, però, ridurre GANC *diminuiva* l’ubiquitinazione di HA, suggerendo che il meccanismo principale con cui GANC protegge HA potrebbe non essere legato direttamente all’ubiquitinazione mediata da STUB1.

Allora abbiamo cercato altri partner di interazione di HA e abbiamo trovato due subunità del proteasoma stesso: PSMD1 e PSMD2. Queste subunità legano le proteine da degradare. Abbiamo confermato che HA interagisce direttamente con PSMD1 e PSMD2. Riducendo PSMD1 o PSMD2, i livelli di HA aumentavano, confermando il loro ruolo nella sua degradazione.

La svolta è arrivata quando abbiamo scoperto che anche GANC interagisce con PSMD1 e PSMD2! Esperimenti di co-immunoprecipitazione competitiva e saggi di pulldown in vitro hanno mostrato che GANC compete con HA per legarsi a PSMD1 e PSMD2. In pratica, legandosi a queste subunità del proteasoma, GANC “distrae” il sistema di degradazione, impedendogli di catturare e distruggere l’HA virale. Non abbiamo trovato un’interazione diretta significativa tra GANC e HA, quindi GANC sembra agire come uno scudo indiretto.

Le Varianti di GANC: Un Paradosso Apparente

E le cinque varianti di GANC trovate più frequentemente nei pazienti H7N9? Qui c’è un aspetto interessante: quando abbiamo testato queste varianti in laboratorio, abbiamo scoperto che *riducevano* la capacità di GANC di promuovere la replicazione virale e di aumentare i livelli di HA. Questo sembra contraddire l’associazione con una maggiore suscettibilità all’infezione.

Come si spiega? È possibile che la regolazione di GANC e l’interazione con il virus siano molto più complesse nell’organismo intero (in vivo) rispetto a quanto osservabile in cellule isolate (in vitro). Forse queste varianti, pur rendendo GANC meno “pro-virale” a livello molecolare diretto, influenzano altri aspetti della risposta immunitaria o della biologia cellulare in modi che, nel complesso, favoriscono l’infezione nell’uomo. Serviranno ulteriori studi, magari con modelli animali che portano queste specifiche varianti, per chiarire questo punto.

Conclusioni e Prospettive Future

In sintesi, abbiamo scoperto un meccanismo nuovo e affascinante: la proteina ospite GANC agisce come un fattore pro-virale per l’influenza H7N9 (e probabilmente anche altri ceppi). Lo fa interagendo con le subunità PSMD1 e PSMD2 del proteasoma, impedendo loro di legare e degradare l’emoagglutinina virale HA. Questo permette al virus di produrre più particelle virali funzionali e di replicarsi più efficacemente.

Questa scoperta non è solo interessante dal punto di vista biologico, ma apre anche nuove prospettive terapeutiche. Molecole in grado di inibire l’espressione o l’attività di GANC potrebbero rappresentare una nuova strategia antivirale ad ampio spettro contro l’influenza, agendo su un meccanismo cellulare dell’ospite sfruttato dal virus.

È incredibile come i virus riescano a manipolare le nostre stesse cellule per i loro scopi, vero? Ma ogni nuova scoperta come questa ci avvicina un passo di più a poterli contrastare efficacemente!

Fonte: Springer