La Minaccia Silenziosa dell'Influenza A
Il virus dell'influenza A rappresenta rischi costanti per la salute umana e necessita di ricerca urgente.
Jordan T. Becker, Clayton K. Mickelson, Lauren M. Pross, Autumn E. Sanders, Esther R. Vogt, Frances K. Shepherd, Chloe Wick, Alison J. Barkhymer, Stephanie L. Aron, Elizabeth J. Fay, Reuben S. Harris, Ryan A. Langlois
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Indice
- Influenza avicola sulla salute umana
- Il ciclo delle pandemie
- Pezzi mancanti nella ricerca
- Il ruolo delle proteine nel virus
- ZAP e KHNYN: Attori chiave nella lotta contro i virus
- L'esperimento
- Oltre i polli: altri animali e virus
- Il quadro generale
- Conclusione
- Il futuro della ricerca virale
- Pensieri finali
- Fonte originale
Il Virus dell'influenza A (IAV) è un virus comune che colpisce molte specie, tra cui uccelli selvatici, animali da fattoria e umani. È noto per i suoi focolai stagionali negli esseri umani, dove può causare malattie significative. Anche se l'IAV di solito rimane all'interno di specie specifiche, ci sono momenti in cui salta dagli uccelli agli esseri umani. Quando succede, può portare a seri problemi di salute e, in alcuni casi, a Pandemie mortali.
Influenza avicola sulla salute umana
Gli uccelli sono ospiti naturali per l'IAV, e il virus circola spesso tra questi animali senza causare molti danni. Tuttavia, di tanto in tanto, il virus può diffondersi agli animali domestici e agli esseri umani. Anche se queste infezioni di solito non si diffondono facilmente da persona a persona, possono comunque essere pericolose. Documenti storici mostrano che grandi pandemie sono scoppiate quando l'IAV avicolo è entrato nella popolazione umana, causando malattie diffuse e, sfortunatamente, un alto tasso di morti.
Il ciclo delle pandemie
Focolai importanti di IAV negli esseri umani sono stati documentati in anni come il 1918, il 1957, il 1968 e il 2009. Ognuna di queste pandemie ha visto un aumento significativo delle infezioni e dei tassi di mortalità. I ricercatori hanno imparato molto su come l'IAV avicolo deve adattarsi per infettare efficacemente le cellule umane, compresi i cambiamenti nel modo in cui il virus si lega alle cellule, come rilascia i suoi materiali genetici e come utilizza alcune proteine per replicarsi.
Pezzi mancanti nella ricerca
Nonostante le conoscenze acquisite sull'IAV, i ricercatori non sono ancora sicuri del ruolo di alcune proteine chiamate fattori di restrizione. Questi sono i meccanismi di difesa naturali del corpo contro il virus. Anche se molta attenzione è stata rivolta al modo in cui le proteine funzionano a una scala molto piccola, come ai cambiamenti nei loro mattoni costitutivi, è stata dedicata meno attenzione a come il materiale genetico del virus si adatta durante le infezioni tra diverse specie.
Il ruolo delle proteine nel virus
La struttura e la sequenza del materiale genetico del virus giocano un ruolo cruciale nella sua capacità di causare malattia. Vari fattori influenzano come il virus si comporta e interagisce con il suo ospite. Ad esempio, gli esseri umani hanno meno di una particolare caratteristica genetica chiamata dinucleotidi CpG nel loro DNA. Questo è anche dovuto al fatto che le cellule umane hanno sviluppato modi per regolare certi geni, il che le rende meno propense a permettere ai virus di prosperare.
Sorprendentemente, l'IAV avicolo ha una quantità maggiore di questi dinucleotidi CpG rispetto ai ceppi che infettano gli esseri umani. Questo solleva una grande domanda: il sistema immunitario umano può rilevare e combattere i virus ricchi di CpG?
ZAP e KHNYN: Attori chiave nella lotta contro i virus
Due proteine importanti nella risposta immunitaria umana sono ZAP e KHNYN. ZAP è noto per catturare e sopprimere l'RNA virale che ha un alto contenuto di CpG. Si pensa che KHNYN assista ZAP nei suoi sforzi. Entrambe le proteine sono importanti per limitare la replicazione dei virus che cercano di infettarci. Interessante notare che le specie avicole come polli e anatre non hanno versioni efficaci di queste proteine, il che potrebbe renderle più vulnerabili a certi virus.
L'esperimento
Per scoprire come funzionano queste proteine, gli scienziati hanno eseguito test utilizzando cellule di pollo. Hanno scoperto che i polli hanno una forma di ZAP che sembra non fare molto bene quando si tratta di limitare l'IAV. Al contrario, quando le versioni umane di ZAP e KHNYN sono state introdotte nelle cellule di pollo, sono state in grado di limitare la replicazione di ceppi virali ricchi di CpG.
Quando gli scienziati hanno eliminato sia ZAP che KHNYN dalle cellule umane, il risultato è stato un aumento della replicazione del virus. Questa scoperta ha rafforzato l'idea che entrambe le proteine siano vitali nel difendersi contro alcuni tipi di IAV.
Oltre i polli: altri animali e virus
Gli scienziati non si sono fermati ai polli. Hanno esaminato varie specie di mammiferi e hanno persino scoperto una versione unica di KHNYN nel platypus. Questa particolare proteina potrebbe combattere diversi virus, dimostrando che potrebbe avere radici evolutive profonde difficili da tracciare. Questa scoperta sottolinea come diverse specie abbiano metodi unici per difendersi dai virus.
Il quadro generale
L'interazione continua tra uccelli e umani consente ai virus di adattarsi e cambiare nel tempo. È plausibile che i cambiamenti nelle proteine e nelle strutture virali possano dare origine a nuovi ceppi di IAV che possono sfuggire alle difese del corpo. Comprendere queste interazioni potrebbe aiutare a prevedere possibili focolai e migliorare le risposte alla salute pubblica.
Conclusione
Il virus dell'influenza A rappresenta una sfida significativa per la salute umana. L'interazione tra ospiti avicoli e popolazioni umane continua a essere un terreno fertile per l'evoluzione e l'adattamento virale. Sebbene siano stati compiuti grandi progressi nella comprensione di come l'IAV colpisca gli esseri umani e di come proteine come ZAP e KHNYN contribuiscano a combatterlo, c'è ancora molto che non sappiamo. La ricerca futura continuerà a esplorare questi misteri, portando potenzialmente a migliori strategie per prevenire e trattare le infezioni influenzali.
Il futuro della ricerca virale
Anche se gli scienziati hanno imparato molto, il lavoro è lontano dall'essere finito. La ricerca futura dovrebbe coinvolgere diversi ceppi di influenza provenienti da varie specie. È anche fondamentale esplorare cellule primarie sia da fonti avicole che umane per ottenere approfondimenti più profondi. Comprendere come questi virus interagiscono con diverse membrane e rispondono a vari fattori ambientali potrebbe portare a nuovi vaccini e metodi di trattamento.
Pensieri finali
Il mondo dei virus è complesso e in continua evoluzione. Proprio come un ballo, le interazioni tra ospiti e patogeni sono intricate e richiedono osservazione attenta. Con impegno continuo nella ricerca, possiamo sperare di rimanere un passo avanti, riducendo i rischi posti da virus come l'influenza A. E chissà, forse un giorno scopriremo come tenere un dibattito amichevole con un virus o, almeno, tenerlo lontano dalla festa.
Titolo: Mammalian ZAP and KHNYN independently restrict CpG-enriched avian viruses
Estratto: Zoonotic viruses are an omnipresent threat to global health. Influenza A virus (IAV) transmits between birds, livestock, and humans. Proviral host factors involved in the cross-species interface are well known. Less is known about antiviral mechanisms that suppress IAV zoonoses. We observed CpG dinucleotide depletion in human IAV relative to avian IAV. Notably, human ZAP selectively depletes CpG-enriched viral RNAs with its cofactor KHNYN. ZAP is conserved in tetrapods but we uncovered that avian species lack KHNYN. We found that chicken ZAP does not affect IAV (PR8) or CpG enriched IAV. Human ZAP or KHNYN independently restricted CpG enriched IAV by overexpression in chicken cells or knockout in human cells. Additionally, mammalian ZAP-L and KHNYN also independently restricted an avian retrovirus (ROSV). Curiously, platypus KHNYN, the most divergent from eutherian mammals, was also capable of direct restriction of multiple diverse viruses. We suggest that mammalian KHNYN may be a bona fide restriction factor with cell-autonomous activity. Furthermore, we speculate that through repeated contact between avian viruses and mammalian hosts, protein changes may accompany CpG-biased mutations or reassortment to evade mammalian ZAP and KHNYN. SIGNIFICANCEViruses adapt to hosts to replicate successfully. We show that two mammalian proteins, ZAP and KHNYN, restrict CpG-enriched avian viruses. Mammalian KHNYN may be a bona fide restriction factor with cell-autonomous activity. We also identified a platypus KHNYN with potent and broad antiviral activity highlighting a significant need to investigate antiviral mechanisms in novel and understudied species. Ongoing efforts to understand viruses with zoonotic potential will benefit from further identification of species-/class-specific restriction factors and their antiviral preferences. Furthermore, we speculate that evolving viral nucleotide composition indicates zoonotic potential and adaptation to mammals requires dinucleotide and amino acid changes. HIGHLIGHTSCpG content is depleted in human and swine IAV relative to avian IAV Human ZAP-S and KHNYN but not chicken ZAP independently restrict CpG-rich IAV. Mammalian ZAP-L and KHNYN but not chicken ZAP independently restrict ROSV. Platypus KHNYN potently restricts retroviruses, including IAV, HIV-1, MLV, and ROSV.
Autori: Jordan T. Becker, Clayton K. Mickelson, Lauren M. Pross, Autumn E. Sanders, Esther R. Vogt, Frances K. Shepherd, Chloe Wick, Alison J. Barkhymer, Stephanie L. Aron, Elizabeth J. Fay, Reuben S. Harris, Ryan A. Langlois
Ultimo aggiornamento: Dec 23, 2024
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.23.629495
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.23.629495.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.