Scoperto un nuovo meccanismo di difesa contro i virus

Il sistema immunitario ha a disposizione un intero arsenale di armi per combattere i virus: cellule killer, anticorpi e sostanze messaggere, solo per citarne alcune. Il sistema immunitario attiva i meccanismi di difesa appropriati quando un agente patogeno attacca l'organismo. Esistono anche meccanismi di difesa che non hanno bisogno di essere attivati, ma sono costantemente attivi come un esercito permanente. I ricercatori dell'ETH di Zurigo, in collaborazione con i colleghi dell'Università di Berna, hanno ora scoperto un nuovo meccanismo di questo tipo. ? efficace contro i singoli virus il cui materiale genetico è sotto forma di RNA a singolo filamento con polarità positiva, come hanno dimostrato i ricercatori. Lo stesso gruppo di virus comprende molti agenti patogeni ben noti, come l'epatite C, l'encefalite da zecca (TBE), la poliomielite, la SARS, la febbre gialla e la dengue, nonché i potyvirus, un gruppo di virus vegetali che causano gravi danni a numerose colture di importanza economica.

I ricercatori guidati da Ari Helenius, professore di biochimica all'ETH di Zurigo, hanno scoperto il meccanismo nelle loro ricerche utilizzando cellule umane in coltura cellulare e un virus modello spesso utilizzato nella ricerca fondamentale, il virus della foresta di Semliki. In uno screening su larga scala, hanno disattivato singoli geni nelle cellule. Hanno scoperto che le cellule erano più suscettibili all'infezione con il virus quando venivano disattivati i geni di un sistema cellulare di controllo e regolazione dell'RNA chiamato NMD (nonsense-mediated mRNA decay).

Virus riconosciuti come RNA cellulare difettoso

In una ricerca parallela su larga scala, Olivier Voinnet, professore di biologia dell'RNA all'ETH di Zurigo, e i suoi colleghi hanno scoperto lo stesso meccanismo di difesa contro i virus nelle piante. Per le loro ricerche hanno utilizzato la pianta modello del crescione e il virus X della patata. I gruppi di Helenius e Voinnet hanno pubblicato i loro due studi su cellule umane e piante nell'ultimo numero della rivista scientifica "Cell Host & Microbe", il primo in collaborazione con il gruppo di Oliver Mühlemann, professore all'Università di Berna, che negli ultimi anni ha lavorato intensamente sul sistema NMD.

Il sistema NMD è noto da tempo in biologia come sistema di controllo e regolazione che rimuove dalla circolazione delle cellule le molecole di RNA messaggero prodotte in modo errato e quindi non funzionali. La novità è che questo sistema ha una seconda funzione: Assicura anche la degradazione del materiale genetico di alcuni virus a RNA, impedendo a questi virus di replicarsi nelle cellule ospiti. "Il genoma a RNA di questi virus presenta analogie con l'RNA messaggero difettoso delle cellule umane, animali e vegetali e viene riconosciuto come tale dal sistema NMD", spiega Giuseppe Balistreri, postdoc e primo autore di uno dei due studi.

Il più antico sistema di difesa

I ricercatori sospettano che il sistema NMD sia il primo meccanismo di difesa in caso di infezione da virus della classe in esame. "Il meccanismo agisce direttamente sul materiale genetico dei virus prima che possa moltiplicarsi nelle cellule ospiti", affermano Helenius e Voinnet. Essi ipotizzano inoltre che si tratti di uno dei più antichi meccanismi di difesa contro i virus in termini evolutivi. Il sistema NMD è così fondamentale che si trova in tutti gli organismi superiori: uomini, animali, piante e funghi.

Tuttavia, il meccanismo non è efficace al cento per cento. "Se lo fosse, i virus a RNA non esisterebbero nemmeno", afferma Helenius. Nel corso dell'evoluzione, i virus hanno sviluppato meccanismi per sfuggire all'effetto del sistema NMD o addirittura per sopprimerlo attivamente. Entrambi i gruppi di ricerca dell'ETH ne hanno trovato la prova nel loro lavoro. "I virus e i loro ospiti combattono una battaglia senza fine e il sistema NMD ha svolto e continua a svolgere un ruolo in questo senso", afferma Voinnet. "Nel corso dell'evoluzione, il meccanismo NMD ha contribuito a modellare il genoma dei virus a RNA così come è oggi".