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Ecco come l’HIV decide di diventare attivo

I ricercatori hanno scoperto il meccanismo molecolare alla base della decisione dell’HIV di rimanere in uno stato attivo o dormiente. Questo può portare a nuove terapie che funzionano mantenendo il virus in uno stato permanentemente dormiente.

Virus HIV in rosa

Lo studio, guidato da un team degli Istituti Gladstone di San Francisco, in California, è disponibile in un articolo ora pubblicato sulla rivista.

I risultati possono anche spiegare le decisioni sul destino cellulare che si verificano altrove in biologia – come il modo in cui le cellule staminali decidono se rimanere come cellule staminali o differenziarsi in cellule specializzate, incluse le cellule cerebrali o cardiache, quando si dividono.

L’autore senior dello studio, il professor Leor S. Weinberger, direttore del Center for Cell Circuitry presso gli istituti di Gladstone, paragona il processo a come “proteggiamo le nostre scommesse” quando prendiamo decisioni sugli investimenti finanziari.

Per “proteggere dalla volatilità del mercato”, possiamo scegliere di collocare alcuni fondi in titoli ad alto rischio con rendimenti potenzialmente elevati e il resto in opzioni a basso rischio e a basso rendimento.

“Allo stesso modo”, spiega, “l’HIV copre le sue basi in un ambiente instabile generando infezioni sia attive che dormienti”.

HIV serbatoio latente

Una volta entrato nel corpo umano, l’HIV inserisce il suo materiale genetico nel DNA delle cellule immunitarie “ospiti”. Ciò consente all’HIV di forzare le macchine della cellula a fare copie del virus.

Tuttavia, alcune cellule immunitarie infette da HIV entrano in uno stato dormiente o latente e non creano nuovi virus. L’HIV può nascondersi in questo “serbatoio latente” per molto tempo.

Gli attuali trattamenti per l’HIV sono altamente efficaci nel ridurre la quantità di virus attivo nel corpo. Tuttavia, non sono così bravi a contrastare l’HIV dormiente, che può riattivarsi non appena il trattamento si interrompe. Questo è uno dei motivi principali per cui non possiamo ancora curare l’HIV.

Nel lavoro precedente, il Prof. Weinberger ei suoi colleghi hanno dimostrato che la latenza dell’HIV “non è un incidente” ma una deliberata “tattica di sopravvivenza”.

La tattica è “evolutivamente vantaggiosa per il virus” perché nei siti in cui l’HIV entra per la prima volta nel corpo, non ci sono molte cellule immunitarie che invadono, e se le uccide tutte essendo completamente attive, non ci sarebbe più portare avanti l’infezione.

L’HIV sfrutta il ‘rumore di espressione genica’

Inserendo alcune delle cellule che invade in uno stato latente, l’HIV assicura che l’attivazione possa attendere che tali cellule siano state trasportate nei tessuti dove ci sono molte più cellule bersaglio, garantendo così una maggiore probabilità di sopravvivenza e infezione in corso.

Il team ha scoperto che l’HIV è in grado di generare uno stato attivo o dormiente sfruttando un fenomeno normale all’interno delle cellule che viene chiamato “fluttuazioni casuali nell’espressione genica”.

A causa delle fluttuazioni casuali nell’espressione genica, che gli scienziati chiamano anche “rumore”, due cellule con esattamente lo stesso trucco genetico possono produrre quantità diverse della stessa proteina. La differenza può essere sufficiente per influenzare la “funzione e il destino” delle cellule.

L’HIV esprime i suoi geni all’interno della cellula ospite utilizzando un meccanismo chiamato “splicing alternativo”, che consente di suddividere il suo materiale genetico e assemblarlo in una varietà di disposizioni.

Splicing genetico inefficiente

Nel loro studio, i ricercatori hanno osservato singole cellule infette da HIV. Hanno scoperto che il virus utilizza un tipo di splicing per controllare il rumore casuale per decidere il destino della cellula ospite – se essere attivi o dormienti.

“Abbiamo trovato”, afferma il coautore dello studio Dr. Maike Hansen, un ricercatore del gruppo del Prof. Weinberger, “che l’HIV utilizza una forma particolarmente inefficiente di splicing per controllare il rumore”.

“Sorprendentemente, se funzionasse in modo efficiente,” continua, “questo meccanismo produrrebbe un virus molto meno attivo, ma, apparentemente sprecando energia attraverso un processo inefficiente, l’HIV può effettivamente controllare meglio la sua decisione di rimanere attivo”.

Con l’aiuto di strumenti di modellazione, genetica e imaging, il team è stato in grado di identificare, per la prima volta, lo stadio del ciclo di vita dell’HIV in cui si è verificato lo splicing.

Hanno scoperto che lo splicing inefficiente non avviene durante la trascrizione – come si pensava in precedenza – ma dopo di essa.

La trascrizione è il processo attraverso il quale le istruzioni contenute nel DNA vengono copiate nell’RNA per indicare alle macchine cellulari cosa fare o quali proteine ​​produrre.

Il team conclude che avere un processo di splicing inefficiente è vitale per la sopravvivenza del virus e che migliorarne l’efficienza potrebbe essere un modo per sconfiggerlo mantenendolo permanentemente in uno stato latente.

“Il circuito di splicing può darci l’opportunità di attaccare terapeuticamente il virus in un modo diverso.”

Prof. Leor S. Weinberger

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