L’origine prossimale di SARS-CoV-2 su NATURE MEDICINE www.nature.com/naturemedicine

4 Aprile 2020 | giochi della chimica 2012 fase nazionale classi A-B | di misefari | 0 Commenti
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propongo la lettura di questo interessante articolo, da me tradotto,  pubblicato molto recentemente sulla rivista scientifica Nature-Medicine che è molto esplicativo.

titolo originale :

The proximal origin of SARS-CoV-2

AUTORI:

Kristian G. Andersen, Andrew Rambaut, W. lan Lipkin, Edward C. Holmes and Robert F. Garry

‘Department of Immunology and Microbiology, The Scripps Research Institute, La Jolla, CA, USA. 2Scripps Research Translational Institute, La Jolla, CA, USA. 3 Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, Edinburgh, UK. “Center for lnfection and Immunity, Mai/man School of Public Health of Columbia University, New York, NY, USA. 5 Marie Bashir Institute for Infectious Diseases and Biosecurity, School of Life and Environmental Sciences and School of Medical Sciences, The University of Sydney, Sydney, Australia. 6Tulane University, School of Medicine, Department of Microbiology and Immunology, New Orleans, LA, USA. 7Zalgen Labs, Germantown, MD, USA.     e-mail: andersen@scripps.edu

Per l’editore –

Sin dalle prime notizie della polmonite (COVID-19) a Wuhan, provincia di Hubei, Cina (1 · 2), si è discusso in modo considerevole sulla causa dell’origine del virus, SARS-CoV-(2-3) (noto anche come HCoV-19) (4 )• Le infezioni da SARS-Co V-2 sono ormai diffuse e, dall’11 marzo 2020, ad oggi 121.564 casi sono stati confermati in più di 11 paesi, con 4.373 morti(5). SARS-CoV-2 è il settimo coronavirus noto per infettare l’uomo; SARS-Co V, MERS-Co V e SARS-CoV-2 possono causare malattie gravi, mentre HKUl, NL63, OC43 e 229E sono associati a sintomi lievi(6). Qui esaminiamo ciò che si può dedurre sull’origine di SARS-CoV-2 da un’analisi comparativa dei dati genomici. Offriamo una prospettiva sulle notevoli caratteristiche del genoma SARS-CoV-2 e discutiamo gli scenari in base ai quali potrebbero essere originati. Le nostre analisi mostrano chiaramente che SARS-CoV-2 non è stato costruito in laboratorio e non è  un virus manipolato di proposito.

Caratteristiche notevoli del genoma SARS-CoV-2

Il nostro confronto tra alfa e betacoronavirus identifica due notevoli caratteristiche genomiche di
SARS-CoV-2:(I) sulla base di studi strutturali ed esperimenti biochimici, SARS-CoV-2 sembra essere
ottimizzato per il legame con il recettore umano ACE2; e (II) la proteina di picco di SARS¬CoV-2 ha
un sito di scissione polibasico funzionale (furina) al confine S1-S2 attraverso l'inserimento di 12 nu-
cleotidi(8) che ha inoltre portato all'acquisizione prevista di tre glicani O-linked attorno al sito.
  1. Mutazioni nel dominio del recettore di SARS-Co V-2. Il dominio legante il recettore (RBD) nella proteina spike è la parte più variabile del genoma del coronavirus(1) . Sei aminoacidi RBD hanno dimostrato di essere critici per il legame con i recettori ACE2 e per determinare l’ospite tipo virus SARS-Co simili a V7. Con coordinate basate su SARS-CoV esi sono Y442, L472, N479, D480, T487 e Y4911, che corrispondono a L455, F486, Q493, S494, NS0I e Y505 in SARS-CoV-27. Cinque di questi sei residui differiscono tra SARS¬Co V-2 e SARS- Co V . Sulla base di studi strutturali ed esperimenti biochimici SARS-CoV-2 sembra abbiano un RBD che si lega con alta affinità all’ACE2 di esseri umani, furetti, gatti e altre specie con elevata omologia del recettore(7).Mentre le analisi sopra suggeriscono che SARS-CoV-2 può legare ACE2 umano con elevata affinità, le analisi computazionali prevedono che l’interazione non è ideaF e che la sequenza RBD è diversa da quelle mostrate in SARS-Co V per essere ottimale per il legame del recettore(7 – 11). Pertanto, il legame ad alta affinità della proteina di picco SARS-CoV-2all’ACE2 umano è molto probabilmente il risultato della selezione naturale su un ACE2 umano o simile all’uomo che consente la nascita di un’altra soluzione di legame ottimale. Questa è una prova evidente che SARS-CoV-2 non è il prodotto di una manipolazione intenzionale.2. Sito di scissione della furina polibasica e glicani a legame 0. La seconda caratteristica notevole di SARS-CoV-2 è un sito di scissione polibasico (RRAR) alla giunzione di S1 e S2, le due subunità dello spike (Fig. 16). Ciò consente una scissione efficace della furina e di altre proteasi e ha un ruolo nel determinare l’infettività virale e l’intervallo ospite(12). Inoltre, in questo sito è inserita un picco pralina nel Sars-Cov 2 e la sequenza inserita è PRRA (Fig. 16). Si prevede che la svolta createci da parte della pralina comporterà l’aggiunta di glicani O-linked a S673, T678 e S686, che fiancheggiano il sito di scissione unico per SARS-CoV-2 (Fig. 16). I siti di scissione polibasici non sono stati osservati nei betacoronavirus relativi al “lignaggio B”, sebbene altri betacoronavirus umani, tra cui HKUl (lignaggio A), abbiano tali siti e prevedessero glicani O- collegati(13). Dato il livello di variazione genetica nel picco, è probabile che virus simili a SARS-CoV2 con siti di scissione polibasici parziali o completi saranno scoperti in altre specie. La conseguenza funzionale del sito di scissione polibasico in SARS-CoV-2 è sconosciuta e sarà importante determinarne l’impatto sulla trasmissibilità e sulla patogenesi nei modelli animai. Esperimenti con SARS-Co V hanno dimostrato che l’inserimento di un sito di scissione di furina nella giunzione S1-S2 migliora la fusione cella-cella senza influire sull’ingresso virale . Inoltre, la scissione efficiente del picco MERS-Co V consente ai coronavirus simili a MERS di pipistrelli, di infettare le cellule umane (15). Nei virus dell’influenza aviaria, la replicazione e la trasmissione rapide in popola- -zioni di polli ad alta densità selezionano per l’acquisizione di siti di scissione polibasici nella protei- na 16 dell’ emoagglutinina (HA), che svolge una funzione simile a quella della proteina spike del coronavirus. L’azione su siti di scissione polibasici in HA, mediante inserimento o ricombinazione, converte i virus dell’influenza aviaria a bassa patogenicità in forme altamente patogene(16). L’acqui- sizione di siti di scissione polibasici da parte di HA è stata osservata anche dopo ripetuti passaggi in colture cellulari o attraverso animali(17). La funzione dei glicani O-predetti non è chiara, ma potrebbero creare un “dominio mucino-simile” che protegge gli epitopi o i residui chiave sulla proteina del picco SARS-CoV-218. Diversi virus utiliz- zano domini mucino-simili poiché gli scudi di glicano coinvolgono l’immunoevasione(18). Sebbene la previsione della glicosilazione legata all’O sia molto forte, sono necessari studi sperimentali per determinare se questi siti sono utilizzati in SARS-CoV-2. Teorie delle origini SARS-CoV-2 È improbabile che SARS-CoV-2 sia emerso attraverso la manipolazione in laboratorio di a Coronavirus simile a SARS-CoV. Come notato sopra, l’RBD di SARS-CoV-2 è ottimizzato per l’asso- ciazione all’ACE2 umano con una soluzione efficiente diversa da quelle precedentemente previste (7 -11.)Inoltre, se fosse stata eseguita una manipolazione genetica, uno dei diversi sistemi di genetica inversa disponibili per i betacoronavirus sarebbero stati probabilmente usati(19). Tuttavia, i dati genetici mostrano inconfutabilmente che la SARS-Co V-2 non è derivato da alcun scheletro virale precedentemente utilizzato. Proponiamo invece due scenari che possono plausibilmente spiegare l’origine di SARS-CoV-2: (I) selezione naturale in un ospite animale prima del trasferimento zoono- tico; e (II) selezione naturale nell’uomo a seguito di trasferimento zoonotico. Discutiamo anche se la selezione durante il passaggio potrebbe aver dato origine a SARS-CoV-2. 1. Selezione naturale in un ospite animale prima del trasferimento zoonotico. Dato che molti dei primi casi di COVID-19 erano collegati al mercatodi Wuhan(1 -2), è possibile che in questa località fosse presente una fonte animale. Data la somiglianza della SARS-Co V-2 al coronavirus SARS-CoV-like2 del pipistrello, è probabile che i pipistrelli fungano da ospiti serbatoio per il suo progenitore. Sebbene RaTG13, prelevato da un pipistrello Rhinolophus affinis, sia identica circa al 96% nel complesso con SARS-CoV-2, il suo picco diverge nell’RBD, il che suggerisce che potrebbe non legarsi efficacemente all’ACE2(7) umano. I pangolini malesi (Manis javanica) importati illegalmente nella provincia del Guangdong contengono coronavirus simili alla SARS- Co V-2(21). Sebbene il virus del pipistrello RaTG13 rimanga il più vicino al SARS-CoV-2 attraverso il genoma alcuni coronavirus di pangolino mostrano una forte somiglianza con SARS-Co V-2 nell’ RBD, inclusi tutti e sei i residui chiave di RBD(21). Ciò dimostra chiaramente che la proteina di picco SARS-Co V-2 ottimizzata per il legame con ACE2 simile all’uomo è il risultato della selezione naturale. Né i coronavirus del pipistrello né coronavirus del pangolino campionati così lontano hanno siti di scissione polisasici. Sebbene nessun coronavirus animale è stato identificato sufficientemente simile per essere servito come progenitore diretto di SARS-CoV-2, la diversità dei coronavirus in pipistrelli e altre specie è fortemente sottocampionata. Mutazioni, inserzioni ed eliminazioni possono verificarsi vicino alla giunzione S1-S2 dei coronavirus , il che dimostra che il sito di scissione polibasico può insorgere in un processo evolutivo naturale. Per un virus precursore acquisire il sessantesimo sito di scissione polibasico e mutazioni nella proteina spike necessaria per legarsi all’ACE2 umano, un ospite animale dovrebbe avere un’alta densità di popolazione (per consentire alla selezione naturale di procedere in modo efficiente) e un gene codificante per ACE2 simile all’omologo umano.

2. Selezione naturale nell’uomo a seguito di trasferimento zoonotico. È possibile che un progenitore di SARS-CoV-2 sia saltato nell’uomo , acquisendo le caratteristiche genomiche descritte attraverso l’adattamento durante la trasmissione da uomo a uomo non rilevata. Una volta acquisiti, questi adattamenti consentirebbero alla pandemia di decollare e produrre un gruppo di casi sufficientemente ampio da innescare il sistema di sorveglianza che lo ha rilevato1 Sequenziamento del genoma di SARS-CoV-2 finora le caratteristiche genomiche sono state descritte in precedenza e sono quindi derivate da un antenato comune che le aveva.. La presenza nei pangolini di un RBD molto simile a quello di SARS -CoV-2 significa che possiamo supporre che questo era probabilmente anche nel virus che è passato all’uomo e questo permette che si verifichi l’inserzione del sito di scissione polibasica durante la trasmissione da uomo a uomo. Le stime dei tempi del più recente antenato comune di SARS-CoV-2 fatte con i dati della sequenza attuale indicano l’emergenza del virus tra la fine di novembre 2016 e l’inizio di dicembre 2019 (23), in confronto con i primi casi confermati retrospettivamente(24) • Quindi, questo scenario presume un periodo di trasmissione non riconosciuta nell’uomo tra l’evento zoonotico iniziale e l’acquisizione del sito di scissione polibasico. Sufficienti opportunità potrebbero essersi verificate se ci fossero stati molti precedenti eventi zoonotici che hanno prodotto brevi catene di da uomo a uomo in un lungo periodo. Questa è essenzialmente la situazione per MERS-Co V, per la quale tutti i casi umani sono il risultato di ripetuti salti del virus da cammelli dromedari, producendo singole infezioni o brevi catene di trasmissione che alla fine si risolvono, senza adattamento alla trasmissione prolungata(25 ) Gli studi condotti su 6 campioni umani possono fornire informazioni sull’eventuale diffusione criptica.Anche studi sierologici retrospettivi potrebbero essere informativi e alcuni di questi studi sono stati condotti mostrando esposizioni a basso livello di SARS-Coronavirus simili a Co V in alcune aree della Cina(26). Criticamente, tuttavia, questi studi non avrebbero potuto distinguere se le esposizioni fossero dovute a infezioni precedenti con SARS-Co V, SARS-CoV-2 o altri coronavirus tipo V di SARS. Ulteriori studi sierologici devono essere condotti per determinare l’estensione della precedente esposizione umana alla SARS-CoV-2.

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