Nuove scoperte sui parecoviroidi umani e le loro proteine uniche

I parechovirus umani (HPeVs) sono virus che appartengono a un gruppo più ampio chiamato picornavirus. HPeV1 e HPeV2 sono stati scoperti per la prima volta oltre sessant'anni fa in bambini con diarrea. Inizialmente, erano etichettati come echovirus 22 e 23. Man mano che i ricercatori studiavano questi virus, hanno scoperto che hanno caratteristiche uniche nel loro patrimonio genetico e nel modo in cui si riproducono, il che li rende diversi dagli altri virus della stessa famiglia. A causa di queste differenze, gli scienziati li hanno riclassificati come gli esempi principali di un nuovo gruppo chiamato Parechovirus A.

Allo stesso modo, un altro virus chiamato virus Ljungan (LV), scoperto per la prima volta nei topi di banca, è stato classificato come membro principale di un altro gruppo chiamato Parechovirus B. Il virus Ljungan condivide molte somiglianze con i virus nel Parechovirus A, inclusa la presenza di due proteine diverse conosciute come proteine 2A.

Più recentemente, i ricercatori hanno scoperto un virus chiamato virus Sebokele (SEBV1) che è strettamente correlato al virus Ljungan. Come il virus Ljungan, ha anche due distinte proteine 2A, ma è stato classificato in un terzo gruppo chiamato Parechovirus C.

#Struttura e Caratteristiche dei Parechovirus

I ricercatori hanno recentemente studiato la struttura di HPeV1, HPeV3 e LV. Un confronto strutturale ha dimostrato che i parechovirus sono più strettamente correlati al virus dell'epatite A. Questa ricerca mostra che i parechovirus non hanno alcune caratteristiche comuni presenti in molti altri picornavirus, come un canyon idrofobo o un fattore di tasca. Invece, mostrano strutture uniche che consentono interazioni con il loro materiale genetico.

Il team di ricerca ha scoperto che in HPeV1 c'è una struttura specifica che interagisce con l'RNA del virus. Questa interazione potrebbe aiutare ad assemblare il virus. Sembra che le proteine abbiano bisogno di RNA per formare una struttura stabile, poiché non possono farlo da sole.

Negli altri virus della famiglia dei picornavirus, una proteina chiamata VP4 aiuta al rilascio del materiale virale nelle cellule. Tuttavia, i parechovirus mancano di questa proteina, suggerendo che potrebbero avere un metodo diverso per questo processo.

#Caratteristiche Uniche delle Proteine 2A

A differenza di molti altri picornavirus, i parechovirus hanno proteine 2A che non funzionano come enzimi che tagliano le proteine. Invece, si pensa che queste proteine 2A siano coinvolte nella produzione di copie dell'RNA virale e condividono somiglianze con una proteina cellulare nota come PLAAT3. Queste proteine hanno dimostrato di giocare un ruolo cruciale nel ciclo vitale di questi virus.

In entrambi i gruppi Parechovirus B e C, le proteine 2A sono accompagnate da una breve proteina 2A1 che aiuta a separare parti di una proteina più grande. Questo processo è chiamato ribosome skipping. Sembra che questi virus abbiano adattato la proteina cellulare per operare indipendentemente dalla cellula ospite.

Studi hanno mostrato che i cambiamenti strutturali in queste proteine 2A le rendono incapaci di svolgere le loro funzioni catalitiche, sollevando domande sul loro ruolo nel ciclo vitale del virus.

#Obiettivi della Ricerca

La ricerca ha mirato a scoprire se diverse specie di parechovirus condividono cambiamenti strutturali simili che influenzano le proteine 2A. Gli scienziati volevano esaminare le strutture di varie proteine 2A provenienti da diversi membri della famiglia dei parechovirus.

Hanno scoperto che tutte le proteine 2A che hanno studiato avevano strutture inattive simili. Inoltre, la regione alla fine della proteina sembrava regolare come queste proteine possono cambiare forma e formare complessi con altre proteine. Ulteriori studi sono necessari per comprendere come questi cambiamenti strutturali possano essere collegati alle funzioni e al ciclo vitale del virus.

#Metodi Utilizzati nella Ricerca

#Clonazione e Produzione di Proteine

La ricerca ha utilizzato segmenti di DNA sintetici per clonare geni specifici che codificano per le proteine 2A provenienti da varie specie di parechovirus. Questi geni sono stati inseriti nel DNA batterico per produrre le proteine. I batteri sono stati coltivati in condizioni controllate, e poi le proteine sono state estratte e purificate utilizzando vari metodi chimici.

#Cristallizzazione delle Proteine

Gli scienziati hanno cristallizzato le proteine utilizzando un metodo che prevede la miscelazione della soluzione proteica con diverse soluzioni chimiche. Hanno poi raffreddato i cristalli proteici a temperature molto basse per un'esaminazione dettagliata usando tecniche a raggi X.

#Raccolta e Analisi dei Dati

I dati di diffrazione a raggi X sono stati raccolti per determinare la struttura delle proteine. I ricercatori hanno utilizzato software specializzati per elaborare questi dati e derivare modelli che spiegano come le proteine sono strutturate a livello atomico.

#Strutture Cristalline delle Proteine 2A dei Parechovirus

I ricercatori si sono concentrati sulla comprensione se la struttura inattiva della proteina 2A osservata in HPeV1 fosse unica o una caratteristica comune in altre specie di parechovirus. Hanno esaminato la struttura cristallina della proteina 2A da HPeV3 e hanno scoperto che era abbastanza simile a HPeV1. La maggior parte della struttura della proteina è rimasta invariata, con regioni specifiche che mostrano flessibilità.

In HPeV3, è stata osservata la presenza di due forme della proteina nei cristalli, il che ha portato a una disposizione complessa.

#Assemblee Biologiche delle Proteine 2A dei Parechovirus

La ricerca ha mostrato che la maggior parte delle proteine 2A studiate formava dimeri, cioè due molecole proteiche unite insieme. Tuttavia, HPeV3 ha formato una struttura più complessa chiamata tetramero, che può essere vista come due dimeri collegati insieme.

L'interfaccia tra le molecole proteiche variava tra i diversi tipi di parechovirus, suggerendo che hanno modi diversi di legarsi tra loro. I ricercatori hanno valutato la stabilità di queste strutture e hanno scoperto che ogni proteina poteva formare dimeri stabili.

#Assemblaggio di Ordine Superiore delle Proteine dei Parechovirus

Oltre alla formazione di dimeri, i ricercatori hanno cercato anche prove che le proteine formassero complessi più grandi. Per alcune proteine, come HPeV1, hanno confermato che tipicamente esistono come dimeri in condizioni naturali. Tuttavia, per HPeV3, i risultati suggerivano che il tetramero osservato nei cristalli potrebbe essere un artefatto del processo di cristallizzazione e che in soluzione, la proteina agiva come un dimer.

#Oligomerizzazione in Soluzione

Ulteriori test sono stati condotti per confermare gli stati di assemblaggio delle proteine in condizioni naturali. Tecniche come SEC-MALLS e SAXS hanno misurato la massa e la forma delle proteine in soluzione. Hanno trovato risultati consistenti, supportando l'idea che le proteine esistono tipicamente come dimeri.

#Plasticità Strutturale delle Proteine dei Parechovirus

La regione C-terminale di queste proteine 2A sembra giocare un ruolo chiave nel modo in cui si assemblano e mantengono la loro forma. Cambiamenti in questa regione possono portare a differenze significative nel modo in cui la proteina funziona.

La ricerca su HPeV1 ha dimostrato che rimuovere la parte C-terminale ha portato a riorganizzazioni interne nella struttura proteica, influenzando come interagisce con altre molecole. Questo suggeriva che la regione C-terminale è critica per il corretto funzionamento della proteina.

#Implicazioni per la Funzione

La capacità di queste proteine di cambiare forma e formare strutture diverse solleva domande su come queste variazioni influenzino i loro ruoli nel ciclo vitale virale. La ricerca indica che la presenza della regione C-terminale è essenziale per mantenere le funzioni di queste proteine, che includono il legame con l'RNA e possibilmente l'assistenza nella replicazione virale.

#Conclusione e Direzioni Future

Questa ricerca fa luce sulle caratteristiche uniche dei parechovirus umani e delle loro proteine 2A. I cambiamenti strutturali e le interazioni di queste proteine giocano ruoli significativi nel ciclo vitale del virus. Saranno necessari ulteriori studi per esplorare le implicazioni funzionali di queste scoperte e determinare come questi virus potrebbero essersi evoluti.

Combinare la biologia strutturale con metodi biochimici fornirà intuizioni preziose su come queste proteine lavorano nel contesto del virus e come si adattano agli ambienti ospiti. Comprendere i ruoli precisi di queste proteine potrebbe portare a nuove strategie per combattere le infezioni causate dai parechovirus.