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Scudo glicano

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Lo scudo glicano o glicoproteoma virale (in inglese Viral glycoproteomes) è uno dei meccanismi biochimici che permettono ai virus di evadere le risposte immunitarie dell'ospite infettato.[2] Ciò grazie al mascheramento delle proteine di superficie degli stessi, grazie ai glicani che sono zuccheri di superficie. Questo scudo è un possibile target molecolare per l'azione di nuovi vaccini e delle terapie immunitarie.[3]

Replicazione (fase attiva) di un virus all'interno di un linfocita
La proteina spike nuda (sinistra), scudata con i glicani zuccheri protettivi(destra). Le strutture 3D mostrano che la superficie della proteina (trimero S) del SARS-CoV-2 è ampiamente protetta dal riconoscimento degli anticorpi da parte dei glicani, con la notevole eccezione del dominio di legame del recettore ACE2; i glicani schermano circa il 40% della superficie proteica nonostante rappresentano solo il 17% del peso molecolare totale del trimero S.[1]
La modellazione strutturale della proteina spike SARS-CoV-2 mostra la posizione di tutti i siti di glicosilazione.

Un passaggio iniziale critico dell'ingresso virale è il riconoscimento e il legame ai glicani ospiti presenti sulle superfici cellulari, infatti il legame del glicano determina la specificità dell'interazione antigene-anticorpo, il tropismo tissutale, la patogenesi e il potenziale di trasmissione interspecie.[4] Inoltre, le glicoproteine virali (glicani) svolgono un ruolo essenziale durante il ciclo di replicazione del virus.[5]

L'evasione immunitaria da parte dei virus è legata alla formazione delle nuove particelle virali che si "rivestono" di una membrana ad involucro che è derivata dalla cellula ospite, modificata con glicoproteine codificate virus spesso fortemente glicosilate, glicoproteine che sono importanti per determinare l'infettività del virus.[6]

Lo scudo virale è presente nel virus HIV e nel SARS-CoV-2, virus dell’influenza e il virus Ebola, virus Lassa, virus Zika, virus dengue[7] i norovirus, i rotavirus, gli enterovirus e i papillomavirus,[4] ed anche il virus Hendra.[8]

Un nuovo obiettivo farmacologico della terapia immunologica antivirale è legato al fatto che il virus dell'HIV, ma non solo, presenti dei "fori" liberi dalla presenza dei glicani che permetterebbero agli anticorpi di arrivare alla struttura proteica del peplomero virale.[9]

Esiste uno scudo glicano che è utilizzato dalla proteina CD4 dello scimpanzé, scudo che è capace di proteggere riducendo l'affinità di legame con la glicoproteina di superficie del peplomero (Env) lentivirale.[10]

Lo scudo glicano è stato studiato come possibile target di farmaci o vaccini antivirali, le ricerche più recenti indicano che il legame della lecitina è stata riconosciuta essere capace di inibire l'entrata del virus nella cellula ospite perché essa si legherebbe ai glicani virali.[11]

Scudo glicano: punti salienti modifica

In gruppo multinazionale di ricercatori individua 4 punti salienti per descrivere in virologia l'importanza dello scudo glicano ai fini della evasione virale, e non solo, da parte di molti virus:[7]

  1. I virus avvolti spesso dirottano le vie di glicosilazione della cellula ospite.
  2. I glicani virali hanno molteplici influenze sulla patobiologia.
  3. I glicani hanno funzionalità intrinseche, ma possono anche essere influenzati dalla selezione immunitaria.
  4. La glicobiologia virale sta emergendo come parametro importante per la progettazione dei vaccini.

Scudo glicano e SARS-CoV-2 modifica

Il SARS-CoV-2 possiede un totale di 22 siti glicanici con il dominio N-terminale rispetto ai 23 presenti nella SARS, con 18 di questi siti in comune. È probabile che questi proteggano il nuovo coronavirus mascherando alcuni epitopi immunogenici presenti nel virus della SARS; entrambi presenti sulla proteina spike S1.[12]

Scudo glicano e HIV modifica

 
Confronto tra gli scudi glicani delle proteine di fusione virali dei virus di classe I.
 
Schermatura glicana delle proteine di fusione dei virus di classe I

Un meccanismo di evsione del virus dell'HIV è quello che una volta entrato nella cellula ospite è in grado di evadere gli anticorpi neutralizzanti, grazie alla proteina Tat dell'HIV che si lega alla proteina virale Env generando un complesso di entrata; e ciò potrebbe contribuire al mantenimento dei serbatoi di virus latente inattaccabili dalla terapia.[13]

La fitta schiera di glicani legati al dominio N-terminale sulla glicoproteina dell'involucro dell'HIV-1 (Env), nota come "scudo glicano", è un determinante chiave dell'immunogenicità, ma l'eterogeneità intrinseca confonde la tipica analisi struttura-funzione.[14] Inoltre, «la deglicosilazione enzimatica di Env in un modo non risolta nel tempo, abbiamo scoperto che i cluster di glicani altamente connessi sono resistenti alla digestione e aiutano a stabilizzare il trimero di prefusione, suggerendo che lo scudo glicano può funzionare oltre l'evasione immunitaria».[14]

Virus a evasione forte modifica

I virus classificati come "virus a evasione forte" possono quindi differire a causa della varia efficacia della schermatura superficiale delle proteine da parte dei glicani. L'evasione immunitaria è correlata a principi strutturali che governano lo stato di glicosilazione delle glicoproteine trimeriche.[12]

Note modifica

  1. ^ Grant OC, Montgomery D, Ito K, Woods RJ, Analysis of the SARS-CoV-2 spike protein glycan shield reveals implications for immune recognition, in Sci Rep, vol. 10, n. 1, settembre 2020, p. 14991, DOI:10.1038/s41598-020-71748-7, PMC 7490396, PMID 32929138.
  2. ^ Strumillo ST, Kartavykh D, de Carvalho FF, Cruz NC, de Souza Teodoro AC, Sobhie Diaz R, Curcio MF, Host-virus interaction and viral evasion, in Cell Biol Int, febbraio 2021, DOI:10.1002/cbin.11565, PMC 8014853, PMID 33533523.
  3. ^ Lo scudo di zuccheri che mimetizza il coronavirus, su Le Scienze, 11 maggio 2020. URL consultato il 15 aprile 2021.
  4. ^ a b Sreejesh Shanker, Liya Hu, Sasirekha Ramani, Robert L Atmar, Mary K Estes e BV Venkataram Prasad, Structural features of glycan recognition among viral pathogens, in Current opinion in structural biology, vol. 44, Elsevier BV, 2017, pp. 211-218, DOI:10.1016/j.sbi.2017.05.007, ISSN 0959-440X (WC · ACNP), PMC 5733725926673, PMID 28591681.
  5. ^ Richard J. Sugrue, Viruses and Glycosylation, in Methods in Molecular Biology, Methods in molecular biology (Clifton, N.J.), vol. 379, Totowa, NJ, Humana Press, 2007, pp. 1-13, DOI:10.1007/978-1-59745-393-6_1, ISBN 978-1-58829-590-3, ISSN 1064-3745 (WC · ACNP), PMID 17502667.
  6. ^ Ieva Bagdonaite e Hans H Wandall, Global aspects of viral glycosylation, in Glycobiology, vol. 28, n. 7, Oxford University Press (OUP), 21 marzo 2018, pp. 443-467, DOI:10.1093/glycob/cwy021, ISSN 1460-2423 (WC · ACNP), PMC 7108637, PMID 29579213.
  7. ^ a b Yasunori Watanabe, Thomas A. Bowden, Ian A. Wilson e Max Crispin, Exploitation of glycosylation in enveloped virus pathobiology, in Biochimica et biophysica acta. General subjects, vol. 1863, n. 10, Elsevier BV, 2019, pp. 1480-1497, DOI:10.1016/j.bbagen.2019.05.012, ISSN 0304-4165 (WC · ACNP), PMC 6686077, PMID 31121217.
  8. ^ Birgit G. Bradel-Tretheway, Qian Liu, Jacquelyn A. Stone, Samantha McInally e Hector C. Aguilar, Novel Functions of Hendra Virus G N-Glycans and Comparisons to Nipah Virus, in D. S. Lyles (a cura di), Journal of Virology, vol. 89, n. 14, American Society for Microbiology, 6 maggio 2015, pp. 7235-7247, DOI:10.1128/jvi.00773-15, ISSN 0022-538X (WC · ACNP).
  9. ^ (LB) European Commission, su CORDIS. URL consultato il 15 aprile 2021.
  10. ^ Cody J. Warren, Nicholas R. Meyerson, Alex C. Stabell, Will T. Fattor, Gregory K. Wilkerson e Sara L. Sawyer, A glycan shield on chimpanzee CD4 protects against infection by primate lentiviruses (HIV/SIV), in Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 116, n. 23, Proceedings of the National Academy of Sciences, 21 maggio 2019, pp. 11460-11469, DOI:10.1073/pnas.1813909116, ISSN 0027-8424 (WC · ACNP).
  11. ^ Catherine Adamson, Antiviral Agents, MDPI, 21 gennaio 2021, pp. 212–, ISBN 978-3-03928-953-0.
  12. ^ a b Yasunori Watanabe, Zachary T. Berndsen, Jayna Raghwani, Gemma E. Seabright, Joel D. Allen, Oliver G. Pybus, Jason S. McLellan, Ian A. Wilson, Thomas A. Bowden, Andrew B. Ward e Max Crispin, Vulnerabilities in coronavirus glycan shields despite extensive glycosylation, in Nature Communications, vol. 11, n. 1, Springer Science and Business Media LLC, 27 maggio 2020, DOI:10.1038/s41467-020-16567-0, ISSN 2041-1723 (WC · ACNP).
  13. ^ Istituto Superiore di Sanità - Malattie infettive, HIV
  14. ^ a b Zachary T. Berndsen, Srirupa Chakraborty, Xiaoning Wang, Christopher A. Cottrell, Jonathan L. Torres, Jolene K. Diedrich, Cesar A. López, John R. Yates, Marit J. van Gils, James C. Paulson, Sandrasegaram Gnanakaran e Andrew B. Ward, Visualization of the HIV-1 Env glycan shield across scales, in Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 117, n. 45, Proceedings of the National Academy of Sciences, 22 ottobre 2020, pp. 28014-28025, DOI:10.1073/pnas.2000260117, ISSN 0027-8424 (WC · ACNP).

Bibliografia modifica

Testi modifica

Riviste modifica

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