Un nuovo studio sulla stabilità meccanica dei legami tra la proteina spike del virus SARS-CoV-2 e i suoi recettori sulle cellule umane durante l’infezione ha rivelato differenze nella stabilità legante di varianti virali come Omicron e Delta. La scoperta, effettuata da ricercatori nei Paesi Bassi, in Germania e negli Stati Uniti, potrebbe aiutare a spiegare perché alcune varianti si diffondono più rapidamente di altre.

SARS-CoV-2, il virus responsabile del COVID-19, contiene quattro proteine ​​strutturali: involucro (E); membrana (M); nucleocapside (N); e punta (S). Le proteine ​​M, E ed S sono vitali per l'assemblaggio e la formazione dello strato più esterno del virus, compresi i meccanismi attraverso i quali il virus entra nelle cellule ospiti. La proteina N, nel frattempo, incapsula le informazioni genetiche del virus.

Tecnica delle pinzette magnetiche

Nel nuovo lavoro, un team guidato dal fisico Jan Lipfert of Università di Utrecht nei Paesi Bassi ha utilizzato una tecnica altamente sensibile chiamata pinzette magnetiche per studiare le proprietà biomeccaniche dei legami chimici nel virus SARS-CoV-2 in condizioni che imitano quelle del tratto respiratorio umano. Il loro test utilizza un costrutto proteico che combina il dominio legante il recettore del virus (essenzialmente la punta della proteina spike) e il dominio extracellulare noto come ACE2 (recettore cellulare del virus e punto di ingresso chiave nelle cellule umane). Questi due componenti sono collegati tramite un linker peptidico flessibile.

"Inoltre, il nostro costrutto presenta etichette peptidiche per fissarlo con un'estremità a una superficie e con un'estremità a una piccola perla magnetica", spiega Lipfert. “Utilizzando questo costrutto, possiamo applicare forze calibrate con precisione all’interfaccia della proteina virale legata al suo recettore cellulare”.

Poiché i due partner vincolanti sono collegati con un linker, possono rilegarsi dopo che il legame si rompe, aggiunge. “Questo ci consente di studiare le interazioni più e più volte, a forze diverse”.

Legatura più forte

I ricercatori hanno scoperto che mentre tutte le principali varianti SARS-CoV-2 (tra cui Alpha, Beta, Gamma, Delta e Omicron) hanno un’affinità di legame più elevata con le cellule umane rispetto al ceppo originale, il legame della variante Alpha è particolarmente stabile dal punto di vista meccanico. Ciò potrebbe spiegare perché si è diffuso così rapidamente tra la fine del 2020 e l’inizio del 2021, in popolazioni con poca o nessuna precedente immunità al virus.

Hanno anche scoperto, tuttavia, che le varianti Delta e Omicron più recenti non necessariamente si legano più fortemente delle altre, il che significa che altri processi devono essere considerati quando si prevede quali varianti potrebbero diventare più prevalenti.

Lipfert e colleghi affermano che la loro idea iniziale, all’inizio della pandemia, era quella di utilizzare la spettroscopia di forza per studiare come il coronavirus si lega alle cellule. “A febbraio e marzo 2020 ci chiedevamo come la nostra esperienza in biofisica potesse aiutare a combattere la pandemia globale”, spiega Lipfert. “Mentre stavamo lavorando allo sviluppo del primo test, che è stato dettagliato in una prestampa nell’autunno 2020 e finalmente pubblicato su PNAS, le diverse varianti di preoccupazione sono emerse e si sono diffuse in tutto il mondo. Ciò naturalmente ci ha portato a chiederci se il nostro test potesse essere utilizzato anche per sondare le differenze tra le varianti”.

Il team, che comprende anche scienziati di LMU Monaco e la Università Tecnica di Monaco di Baviera, Università di Stanford, le Università di Washington ed Auburn University, spera di utilizzare il suo test e la sua metodologia per comprendere in dettaglio gli effetti delle mutazioni e persino per prevedere nuove varianti in futuro. Questo potrebbe aiutarci a stare al passo con il virus sviluppando vaccini aggiornati, dicono.

“Vorremmo anche utilizzare il nostro metodo per testare nuove varianti previste e osservate del coronavirus”, Lipfert dice a Physics World. “Inoltre, riteniamo che il nostro approccio potrebbe essere molto utile per comprendere le interazioni ospite-patogeno più in generale”.

Il loro studio è pubblicato in Natura Nanotecnologia.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/