Gli scienziati dell’Istituto Helmholtz di Würzburg per la ricerca sulle infezioni basate sull’RNA (HIRI) e del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni (HZI) di Braunschweig dimostrano per la prima volta come ZAP, una proteina della difesa immunitaria umana, inibisca il meccanismo di moltiplicazione del coronavirus SARS-CoV-2 e possa ridurre la carica virale di 20 volte. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications. Possono aiutare a sviluppare agenti antivirali nella lotta contro la pandemia.
Il SARS-CoV-2 e altri virus il cui materiale genetico è costituito da acidi ribonucleici (RNA) utilizzano un trucco di propagazione chiamato spostamento programmato del frame di lettura ribosomiale. Nel processo, questi virus si dimostrano maestri della manipolazione: penetrano nelle cellule ospiti e dirottano il processo che le cellule utilizzano per leggere le informazioni genetiche da un RNA messaggero e produrre proteine. I virus cambiano la direzione di lettura: questo permette loro di produrre le proprie proteine e di moltiplicarsi.
Nella ricerca di modi per fermare questo trucco di propagazione nel coronavirus SARS-CoV-2, i ricercatori dell’HIRI hanno ora identificato un fattore di restrizione chiamato ZAP. ZAP (dall’inglese: Zinc Finger Antiviral Protein) è già nota come proteina immunomodulatrice e antivirale: “ZAP è una molecola multifunzionale nella difesa immunitaria che può calmare una risposta immunitaria eccessiva e bloccare l’attività virale”, spiega Jun. Prof. Neva Caliskan, leader del gruppo di ricerca presso l’HIRI e responsabile dello studio.
Forte diminuzione della carica virale
Non è stato ancora studiato se e come le proteine come la ZAP interferiscano con lo spostamento della struttura di lettura ribosomiale del SARS-CoV-2. “Lo spostamento della cornice di lettura si è evolutivamente affermato come il nucleo della replicazione virale. Ed è proprio questo che lo rende un bersaglio farmacologico interessante”, afferma Matthias Zimmer, uno dei due primi autori dello studio. “È interessante notare che siamo riusciti a dimostrare che ZAP si lega all’RNA virale che innesca lo spostamento del frame di lettura”, aggiunge il dottorando HIRI del gruppo di ricerca di Caliskan “Meccanismi di ricodifica nelle infezioni”.
“ZAP interferisce con il ripiegamento strutturale dell’RNA del coronavirus e interrompe il segnale che SARS-CoV-2 invia per indurre le cellule ospiti a produrre i suoi enzimi di replicazione”, afferma la dottoranda HIRI Anuja Kibe, seconda autrice dello studio, descrivendo l’effetto antivirale della proteina. E ancora: in collaborazione con i ricercatori dell’HZI di Braunschweig, che HIRI ha fondato insieme all’Università Julius Maximilians di Würzburg, il team è stato in grado di dimostrare che le cellule ospiti con un livello ZAP aumentato hanno una riduzione di circa 20 volte della quantità di virus. La presenza frequente – o l’assenza – della proteina potrebbe quindi essere anche un indicatore del fatto che un’infezione da corona abbia un decorso lieve o grave.
Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno i meccanismi molecolari alla base di questo fenomeno. Ma i risultati dello studio sono già estremamente promettenti: “I nostri risultati ci fanno sperare che ZAP possa essere utilizzato come modello per sviluppare nuovi potenziali agenti antivirali”, dice Caliskan.
Informazioni su ZAP nello studio attuale
La cosiddetta proteina antivirale zinc finger (ZAP in breve) è una proteina multifunzionale della difesa immunitaria e inibisce la replicazione di alcuni virus. Si presenta in forma breve (ZAP-S) e lunga (ZAP-L). Gli effetti descritti negli studi attuali si riferiscono alla ZAP-S.
Pubblicazione originale:
Zimmer M, Kibe A, Rand U, Pekarek L, Ye L, Buck S, Smyth R, Cicin-Sain L, Caliskan N. L’isoforma corta della proteina antivirale ospite ZAP agisce come un inibitore del frameshifting ribosomiale programmato della SARS-CoV-2. Comunicazioni della Natura, 10.12.2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27431-0
