HIV: due nuovi studi mostrano molecola responsabile della sua diffusione

Come fa l’HIV a sfruttare il sistema immunitario umano per replicarsi? Grazie ad una piccola e fino ad oggi sfuggente molecola chiamata Env e presente sul guscio esterno dell’HIV. La molecola, che è responsabile dello sviluppo del  virus all’interno delle cellule del sistema immunitario, non sarà più nella lista dei misteri irrisolti della biologia strutturale  grazie a due nuovi studi usciti su Science questa settimana.

La molecola, chamata tecnicamente HIV-1 envelope Env trimer  (il trimero Env appartenente al guscio esterno del virus HIV-1), è stata oggetto all’inizio di quest’anno di molte discussioni. Gli scienziati hanno dichiarato di aver visualizzato la sua struttura, che notoriamente  è molto difficile da caratterizzare, attraverso la tecnica della criomicroscopia elettronica, anche se alcuni ne mettono in dubbio il risultato.

Ecco cosa ha detto a Gaianews.it uno dei ricercatori, il dottor  Ian A. Wilson: “Env è una proteina sulla superficie della membrana del virus HIV che si lega ai recettori sulle cellule T umane (il bersaglio naturale e principale dell’HIV) e contiene anche il meccanismo che permette alla membrana virale di fondersi alla membrana cellulare dei linfociti T.  La fusione tra queste due membrane consente al genoma virale di depositarsi nel linfocita T e fare copie di se stesso”.

Nei due nuovi studi condotti gli scienziati non hanno solo fornito immagini a più alta risoluzione del trimero Env, ma hanno anche utilizzato due tecniche diverse. E’ stato fondamentale decifrare la struttura di questa molecola, perché è l’unico antigene virale codificato sulla superficie del virus HIV, dunque l’unico bersaglio per gli anticorpi naturali e per potenziali vaccini.

Il dottor Wilson ci spiega che “l’Env HIV-1 viene visualizzato sulla superficie del virus. E’ l’antigene virale che è riconosciuto dagli anticorpi del sistema immunitario. Importante, è l’unico antigene virale che è riconosciuto da anticorpi ampiamente neutralizzanti umani, cioè quelli che hanno il potenziale per bloccare infettività di una elevata percentuale di ceppi di HIV”.

 Per visualizzare completamente questa importante molecola, i ricercatori dei due gruppi l’hanno osservata attraverso la criomicroscopia elettronica e la cristallografia a raggi X (un metodo che spesso fornisce una più alta risoluzione visiva rispetto al suo omologo criogenico).

Il primo esperimento è stato eseguito con la cristallografia a raggi X. Jean-Philippe Julien e colleghi hanno fatto si che il trimero Env si legasse a un anticorpo ampiamente neutralizzante e poi hanno cristallizzato il complesso risultante a 4.7 Angstrom ( un’unità di lunghezza impiegata per indicare le dimensioni di molecole e atomi pari a un decimo di nanometro o diecimilionesimo di metro).

In un secondo esperimento, effettuato questa volta attraverso la criomicroscopia elettronica con la stessa molecola ma un anticorpo diverso, dal team di scienziati guidato da Dimtry Lyumkis,  si è ottenuto un complesso trimero/anticorpo a più alta risoluzione (il trimero in chimica organica è una tipica struttura ciclica).

 La struttura di Cryo-EM ottenuta da Lyumkis e colleghi ha concordato con la struttura cristallografica presentata dal gruppo di Julien.

“Abbiamo utilizzato diverse tecniche biofisiche – spiega Wilson – per determinare le strutture tridimensionali. Le due strutture indipendenti mediante cristallografia a raggi X e crio-EM sono essenzialmente le stesse, al di là dei diversi anticorpi ampiamente neutralizzanti che erano legati al trimero Env in ciascuna struttura”.

I risultati di  entrambe le squadre forniscono importanti conoscenze sulle caratteristiche strutturali del trimero (compresa la lunga forma prima della fusione).

“Utilizzato la cristallografia a raggi X e la criomicroscopia elettronica (cryo-EM) – afferma Wilson – abbiamo determinato le strutture tridimensionali della proteina Env che mostrano come la proteina Env è assemblata, come è ampiamente riconosciuta dagli anticorpi neutralizzanti umani, e come funziona”.

Questo lavoro rappresenta un importante passo avanti nella comprensione del meccanismo dell’ ingresso dell’HIV nei linfociti T umani. Fornisce uno sguardo più da vicino alla struttura dello sfuggente trimero Env, e potrà anche aiutare a guidare la progettazione di vaccini contro il virus.

“Le nostre ricerche mostrano come il trimero Env viene assemblato e come funziona. Inoltre, mostrano come gli anticorpi riconoscono l’Env presente sulla superficie del virus. Questi risultati potranno essere utili per la progettazione di vaccini contro l’HIV, poiché ora abbiamo una comprensione più completa dell’ambiente che gli anticorpi ampiamente neutralizzanti devono riconoscere al fine di bloccare il virus”, conclude Wilson.